中學(xué)化學(xué)計算題突破的途徑淺析

朱自賢

摘 要：化學(xué)計算是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一，基于中學(xué)化學(xué)計算知識的本身特點，在教與學(xué)過程中普遍存在一定的難度，探討對該知識點的認(rèn)識與解決方法問題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計算；認(rèn)識；解答思想方法

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)自然科學(xué)，研究的主要對象是形形色色的物質(zhì)與變化，對物質(zhì)的認(rèn)識，除了注重“性質(zhì)”——定性研究外，也從“量”的角度進(jìn)行研究，化學(xué)計算是從量的角度認(rèn)識和研究化學(xué)變化及其規(guī)律的手段，是化學(xué)學(xué)科基本技能之一。

中學(xué)化學(xué)作為理科科目設(shè)置，其中包含較多的是推理論證方面的知識與技能，而數(shù)字計算的內(nèi)容并不是太多，但在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中，對于化學(xué)計算師生普遍認(rèn)為較難，特別是學(xué)生一看到這類題目，心存畏懼，就有放棄的想法，嚴(yán)重影響對化學(xué)學(xué)科的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與全面提高。造成這種局面的原因是多方面的，作為高中學(xué)生，如何克服這種心理，順利走出化學(xué)計算的困境與陰影呢？建議在化學(xué)學(xué)習(xí)中，注意從下面三個方面著手，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)思維習(xí)慣，只要堅持不懈地努力，就可學(xué)好化學(xué)計算，逐步擺脫對化學(xué)計算的困惑。

一、在思想上，要正確看待化學(xué)上的計算

化學(xué)計算并不是化學(xué)學(xué)科的主體，不可能設(shè)置太難，只要加以留意就會發(fā)現(xiàn)：在中學(xué)所涉及的化學(xué)計算，絕大多數(shù)不外乎是代公式計算或代入一些比例關(guān)系的計算，稍微復(fù)雜一點的也就是需要做一些分析討論、做一些轉(zhuǎn)化或等量之間代換的問題。

其中，涉及的公式也不多，包括定義公式：如相對原子質(zhì)量，相對分子質(zhì)量，元素的質(zhì)量百分含量，摩爾質(zhì)量，氣體摩爾體積，物質(zhì)的量濃度，溶質(zhì)的質(zhì)量數(shù)，原子利用率，化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)，電離常數(shù)，pH等；推導(dǎo)公式如阿伏伽德羅定律的幾個推論；守恒關(guān)系有質(zhì)量守恒，電荷守恒，能量守恒等；比例關(guān)系中除了與化學(xué)反應(yīng)方程相關(guān)的比例關(guān)系，還有常見的數(shù)量之間正比例、反比例等關(guān)系。因此要加強(qiáng)對各種公式、比例關(guān)系的識記與理解訓(xùn)練。

二、在知識上，要以相關(guān)化學(xué)知識為主體

一般是問題中提到什么就聯(lián)系什么，畢竟化學(xué)計算不是單一的數(shù)字運算，其最終目標(biāo)是化學(xué)知識與技能的掌握，它是以相應(yīng)化學(xué)知識為依托，受物質(zhì)性質(zhì)及變化規(guī)律等制約，并服務(wù)于化學(xué)的研究與學(xué)習(xí)的。例如，在實驗室制取氯氣的計算中，不能根據(jù)鹽酸的用量計算生成氯氣的量，因為隨著反應(yīng)進(jìn)行，它的濃度變小時就不再參加反應(yīng)了。

例如：計算溶液的pH：（1）將5mL 0.5mol/L的Ba（OH）2與10mL0.25mol/L的H2SO4混合；（2）將1.0mLpH=5的HCl加水稀釋至1000mL；

分析：第一個問題中經(jīng)判斷所給強(qiáng)酸與強(qiáng)堿恰好完全中和，則pH=7，但這個“7”是不能算出的；第二個問題中，若按一般思路：

稀釋后C（H+）=1×10-3×10-5/1000×10-3=1×10-8mol/L

∴pH=8

明顯與事實不符：酸性溶液無論怎么稀釋不可能變成堿性！出現(xiàn)上面錯誤的原因是在C（H+）很小（小于10-7mol/L）時，還忽略了水的電離。因此，化學(xué)知識的積累與運用，對于化學(xué)計算相當(dāng)重要。

三、在方法上，注重解答思路的規(guī)范化、條理化

在面對具體題目時，首先要明確在問什么？給出該題的目的又是什么？解決它需要哪些知識？順著這個思路，把復(fù)雜的問題分塊化，常見問題模型化、程序化，按步驟解答，注重方法的積累與運用。

例2：在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體10mL，通過水充分反應(yīng)后剩余氣體2mL（同溫同壓下測定），求原混合氣體中NO2和O2的體積比。

分析：（1）問題是求體積比，體積比不能直接得到，本題只能分別算出兩氣體體積，再求比值；

（2）考查主要知識為：NO2和NO的性質(zhì)，有關(guān)反應(yīng)方程的計算；

3NO2+H2O=2HNO3+NO ①

2NO+O2=2NO2 ②

或?qū)ⅱ佟?+②得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ③

（3）突破點是從剩余的2mL氣體成分是什么著手，考慮到具體的反應(yīng)，剩余氣體不可能是NO2或NO與O2的混合物，只能是O2或NO，因此，總氣體中減去剩余O2或者轉(zhuǎn)化為NO的NO2體積，剩余氣體滿足方程③中關(guān)系，即VNO2∶VO2=4∶1。

綜合類化學(xué)計算題一般解答思路和步驟是：

（1）列已知——明確哪些條件為已知，找出隱含的已知條件

（2）設(shè)未知——設(shè)合理的未知量（有利于思路過程簡潔明了，易于問題解答的量）

（3）找關(guān)系，列算式——確定要用的定義公式，守恒關(guān)系，比例關(guān)系

（4）求解計算，寫答案——計算出未知數(shù)，轉(zhuǎn)化為題目中問的量

按步驟解答可以使解題過程條理明晰，有利于規(guī)范思路，規(guī)范解答過程，更有利于問題的解決。

綜上所述，在日?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)中，注意把化學(xué)知識、思想、方法三者緊密結(jié)合，才能有效地理解掌握學(xué)科知識，才能靈活運用學(xué)科基本技能來解答化學(xué)計算中的各類問題，使化學(xué)計算不再成為化學(xué)學(xué)習(xí)中的負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：

王祖鍬.中學(xué)化學(xué)計算的原理和方法[M].福建教育出版社，1985-10.

注：此文為甘肅省教育科學(xué)“十三五”2018年度規(guī)劃課題《中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中融入學(xué)科思想方法的研究》課題批號，GS[2018]GHB2640系列課題成果之一。