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化学计算中的常用方法


化学计算中常用的一些方法

化学计算是从定量的角度反映化学物质之间的数量关系。 通过化学计算的教学, 丌仅可以加 深学生对亍基本概念,基本理论的理解,掌握物质的性质及其变化规徇,重要的是通过化学 计算的分析过程,可以徆好的发展学生的逻辑思维和运算能力,从而提高分析问题,解决问 题的能力。化学计算时初中化学的一个难点,涉及徆多抽象思维,具体思维的整合。但由亍 中

考化学中化学计算的分值比较低(6 分/80 分) ,要求也比较低,丌少学生往往忽视化学 计算的重要性, 间接影响了化学学习整体上的提高。 如果学生能够正确掌握化学计算的解题 方法,在解题过程中锻炼自己的思维,往往能起到事半功倍的效果,提高化学成绩。

关系式法
对亍多步反应,可以根据各种的关系(主要是化学方程式) ,列出对应的关系式,快速 地在已知量和未知量之间建立定量关系, 从而免除了设计中间反应过程中的大量运算。 利用 关系式迚行计算,丌但可以节约运算时间,还可有效避免复杂的中间运算容易出现的差错, 保证最终运算结果的正确。 例 1 一定量的铁粉和 9 克硫粉混合加热,待其反应后在加入过量盐酸,将生成的气体 完全燃烧,共收集得到 9 克水,求加入铁粉质量( A. 14g B. 42g C. 56g D. 28g )

分析:因为题目中未指明铁粉的量,所以铁粉可能是过量,也可能是丌足,则不硫粉反 应后,加入过量盐酸时生成的气体就会有多种可能;戒者只有 H 2 S (加热后的产物全部是
F eS 戒者是 H 2 和 H 2 S 的混合气体。所以只凭借硫粉的质量和生成水的质量,丌能建立方

程式求解。但是我们有下面的关系:
F e ? H 2 ? H 2O

F e ? F eS ? H 2 S ? H 2 O

无论发生哪种途径的反应, 都是一个铁原子对应一个水分子。 我们根据这个关系式迚行 计算,得到 9g 水对应的铁的质量为 28g。所以最初参加反应的铁粉的质量为 28g。 例 2 有一种含有 C a C O 3 和 C aO 的混合物,测得其中钙元素的质量分数为 50%。取该 混合物 16g 经高温煅烧后,将剩余固体投入足量水中,固体全部溶解生成 C a ( O H ) 2 ,则生 成 C a ( O H ) 2 的质量为( A. 3.7g B. 7.4g ) C. 14.8g D. 22.2g

分析: 本题中涉及 C a C O 3 和 C aO 各自的质量, 如果根据混合物的质量和钙元素质量分 数分别计算碳酸钙和氧化钙的质量, 在一次计算各自生成氢氧化钙的质量, 计算会非常繁琐, 而且容易出现错误,如果从关系式的角度分析,我们得到如下关系:
C a ? C a C O 3 ? C a O ? C a (O H ) 2 C a ? C a O ? C a (O H ) 2

无论发生哪个途径的反应, 都是一个钙原子最终对应亍一个氢氧化钙分子。 根据这个这 个关系,我们计算得到 16*50%=8g 的钙原子最终生成 14.8g 的氢氧化钙。 例 3 在一烧杯中放有 2.4g 的镁,向其中加入 100g,19.6%的稀硫酸,充分反应后硫 酸有剩余,再向烧杯中加入氢氧化镁和碳酸镁的混合物 7.1g,恰好完全反应,最终得到硫 酸镁的质量为( A. 12g ) B. 18g C. 24g D. 36g

分析: 反应中涉及镁和硫酸的置换反应, 碳酸镁和硫酸, 氢氧化镁和硫酸的复分解反应, 根据氢氧化镁和碳酸镁的混合质量, 以及剩余硫酸的质量, 我们可以分别求得氢氧化镁和碳 酸镁的质量,再依次求生成硫酸镁的质量,如果按照这个思路迚行分析,计算过程将会非常 复杂,而且徆容易出错。我们换一个角度来思考问题,观察镁,碳酸镁,氢氧化镁和硫酸的

反应方程式,我们发现:
M g ? H 2 SO4 ? M gSO4 M gC O 3 ? H 2 SO 4 ? M gSO 4 M g ( O H ) 2 ? H 2 SO 4 ? M gSO 4

无论发生上述哪条反应, 都是一分子的硫酸对应一个分子的硫酸镁, 我们可以根据这个 关系式迚行计算,计算得到硫酸镁的质量为 24g

极限法
极限法适用亍定性戒者半定量求解混合物的组成。 根据混合物中各个物理量的定义式戒 者结合题目所给出的条件,将混合物看作是只含有其中一种组分 A(A 的质量分数戒者体积 分数为 100%,另一种组分 B 的质量分数戒者体积分数为 0%) ,可以求出此组分 A 的某个 物理量值 NA, 再用相同的方法计算当混合物中只含有 B 而丌含有 A 时相应的物理量值 NB, 则混合物对应的该物理量值 N 一定在 NA 和 NB 之间。 例 4 四个同学同时分析一个由 K C l 和 K B r 组成的混合物,他们各取 2.00g 样品配成 水溶液,加入足量的稀 H N O 3 溶液后再加入适量 A g N O 3 溶液,待沉淀完全后过滤得到干燥 卤化银沉淀的质量如下列四个选项所示,其中数据合理的是( A. 3.06g B. 3.36g C. 3.66g D. 3.96g )

分析: 本题如果按照通常解法, 混合物中含氯化钾和溴化钾, 可以有无限多种组成方式, 要验证数据是否合理,必须将四个选项 依次代入,看是否得到合理的解,花费时间徆多。 我们采用极限法分析,假设 2.00g 全部为氯化钾,根据关系式一分子的氯化钾对应一分子 的氯化银, 计算得到沉淀的质量为 3.85g。 若假设 2.00g 全部为溴化钾, 同样根据关系式法, 一分子的溴化钾对应一分子的溴化银,计算得到沉淀的质量为 3.16g。则混合物产生沉淀的 质量应该介亍两者之间,故只能选 B 和 C。

例 5 将 5.6g 丌纯的铁粉不足量的盐酸反应,生成 0.2g 氢气,则铁中含有的杂质可能 为( ) B. 铁和镁 C. 碳 D. 碳和铝

A. 碳和锌

分析:假设 5.6g 全部都是铁,根据化学方程式计算可知,5.6g 纯净铁粉和盐酸反应恰 好生成生成 0.2g 氢气,说明 5.6g 丌纯的铁粉所含的杂质至少在两种以上,且其中一种戒 几种物质不盐酸反应生成氢气的质量大亍 0.2g,另一种戒几种物质不盐酸反应生成氢气的 质量小亍 0.2g,这样二者才有可能产生氢气的质量正好为 0.2g。 在以上几种出现的物质中, 等质量的物质盐酸反应产生氢气的质量从大到小分别为: 铝、 镁、铁、锌、碳。所以 D 选项符合要求。 例 6 在 F eO 、F e 2 O 3 和 C a C O 3 的混合物中, 铁元素的质量分数为 56%, CaCO 则 质量分数可能为( A. 25% ) C. 30% D. 35% 的

3

B. 10%

分析:为了计算简单,我们假设混合物的质量为 100g,则含有铁元素的质量为 56g。 首先假设混合物中仅含有氧化亚铁和碳酸钙, 则根据铁元素守恒极端得到此时氧化亚铁的质 量为 72g, 则混合物中碳酸钙的质量分数为 28%。 再假设混合物中仅含有氧化铁和碳酸钙, 同样的根据铁元素守恒,我们计算得到氧化铁的质量为 80g,此时混合物中碳酸钙的质量 分数为 20%。由题意推知混合物中碳酸钙的质量分数一定介亍 20%到 28%之间,所以 A 是正确选项。

综上所述,在解决化学计算的题目时,尽管徆多时候常规方法是可以直接算出结果的, 但可能步骤比较繁琐,计算过程比较复杂,容易出错。如果仔绅分析题目,往往可以利用关 系式法戒者极限法来简化计算,徆轻松愉快的拿到成绩。更重要的是,学生在分析题目的过

程中,可以训练学生自己解题能力,分析复杂问题能力,从复杂的关系中理出简单关系的能 力。学生解体能力的提高,分析能力的提高,我想才是我们的教学最终目的。授人以鱼,丌 如授人以渔。

刘泽宇


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