函數(shù)都可以用圖像來表示,圖像的直觀性給解決問題帶來了極大的方便,更能揭示問題發(fā)展的趨勢(shì)和規(guī)律。本文擬從一典型例題出發(fā)來分析函數(shù)思想在化學(xué)中的應(yīng)用,以及利用函數(shù)思想來解決化學(xué)問題的一般程序。
例題 將a mol H2S和l mol O2置于一個(gè)容積可變的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。維持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓).在120℃下測(cè)得反應(yīng)前后容器內(nèi)氣體的密度分別為d1和d2。若a的取值不同,則H2S的氧化物可能有如下三種情況:
(1)全部為SO2,此時(shí)a的取值范圍是__。
(2)全部為S,此是a的取值范圍是__,并且d1__d2(選填“>”“=”“<”)。
(3)部分是SO2,部分是S,此時(shí)a的取值范圍是__,反應(yīng)所生成的S02的物質(zhì)的量為__mol,容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量之和為__mol(以a的代數(shù)式表示)。
分析:解答本題時(shí)若用一般解法,會(huì)比較復(fù)雜、抽象,而且同學(xué)們難以斷定所求量的范圍和不等號(hào)的方向。下面按照函數(shù)思想處理問題的一般程序來解答此題。
1.建立函數(shù)模型。要建立函數(shù)模型就必須找出問題中的自變量、岡變量和對(duì)應(yīng)法則,本題涉及S、SO2及混合氣體物質(zhì)的量的求解,這些量的變化是隨H2S用量的變化而變化的,所以后者為自變量,而前者為因變量,故函數(shù)模型為n=f(a)。易知n和a之間是一次線性關(guān)系,所以不妨設(shè)n=ka+b(a≥O,n≥0,n為所求物質(zhì)的物質(zhì)的量,k、b為待定系數(shù))。
2.求函數(shù)解析式。根據(jù)2S的物質(zhì)的量不同,可知H2S和O2的反應(yīng)有下列三種:
1mol O2的條件下,以H2S的物質(zhì)的量為自變量a,由上述反應(yīng)式易知:
用數(shù)學(xué)方法求出待定系數(shù),近而得出相應(yīng)的函數(shù)解析式分別為:
3.作出函數(shù)圖像。利用作函數(shù)圖像的一般方法,容易作出上述三個(gè)函數(shù)的圖像如圖1所示。
4.分析函數(shù)圖像。當(dāng)n(O2)=1mol時(shí),隨n(H2S)的增大,n(S02)減小,n(S)、n(H2O)增大。
(1)當(dāng)a=2/3mol
(2)當(dāng)
(3)當(dāng)a≤2/3時(shí),氧化產(chǎn)物為S02;a≥2時(shí),氧化產(chǎn)物為s;2/3
至此,不難得出此題的答案分別為:
作者單位:陜西省安康市漢濱高中西校區(qū)