“拆分法”在化學(xué)計算中的應(yīng)用

陳宏偉

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-1578（2018）02-0192-01

縱觀近幾年高考試題，化學(xué)計算問題的考查已不再是單純數(shù)據(jù)運算的考查，而是考查學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)知識基本技能的理解和運用，對化學(xué)計算素養(yǎng)的再現(xiàn)。歷年以來化學(xué)計算題都是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中比較難以理解和掌握的一類題目，也是在高考的考查過程中得分率較低的一類題目，但很多時候，在高考的計算考查中，很多題目除了常規(guī)的解法外，往往還有一定的技巧性解決辦法。如果能夠掌握這些技巧方法，既能使問題得到解決，又能達(dá)到事半功倍的效果。同時對于提高學(xué)習(xí)成績，增強學(xué)習(xí)積極性，都有著重要的意義。拆分法是化學(xué)計算中的技巧方法之一，例如下題，有兩種不同的解法，相比之下，不難看出使用拆分法的實用性：

拆分法是將題目所給出的數(shù)據(jù)或物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)，化學(xué)式等進(jìn)行適當(dāng)合理、有利于解決問題的方向進(jìn)行拆分，拆分成為相互之間有所關(guān)聯(lián)的幾個數(shù)據(jù)或幾種結(jié)構(gòu)，從而便于形成等量關(guān)系或熟悉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，從而能將運算簡化，容易進(jìn)行求解.這種方法在有機物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)比較、相關(guān)計算等問題上應(yīng)用較為廣泛，另外，在同一物質(zhì)參與的多種反應(yīng)，以及化學(xué)平衡有關(guān)的計算題的解決中也有不小的收獲。

例一：將混合均勻的Cu、Cu2O和CuO固體混合物，分成兩等份。將其中一份用足量的H2還原，反應(yīng)完全后固體質(zhì)量比原來減少了6.4g，向另一份加入500ml 3.2mol/L稀硝酸，固體恰好完全溶解（硝酸無剩余）且只收集到VL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NO氣體，則V的值為：

A、1.12B、2.24C、3.36D、4.48

分析：若用常規(guī)方法解題，可設(shè)混合固體中Cu為amol、Cu2O為bmol，CuO為cmol，發(fā)生的反應(yīng)方程式分別為：

3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

3Cu2O+14HNO3=6 Cu（NO3）2+2NO↑+7H2O

CuO+2HNO3= Cu（NO3）2+H2O

根據(jù)質(zhì)量差列式： b+c=6.4/16 （1）

根據(jù)N元素守恒列式： 2（a+2b+c）+V/22.4=3.2×0.5 （2）

根據(jù)反應(yīng)中電子守恒列式： 2a+2b=3×V/22.4 （3）

在三個方程式中，設(shè)計了四個未知數(shù)，一些考生認(rèn)為無法計算就此放棄，實際上，若再仔細(xì)考慮可發(fā)現(xiàn)（1）中式子是關(guān)于b+c=0.4，（3）可轉(zhuǎn)化成關(guān)于a+b=3V/44.8，再進(jìn)行（1）+（3）可得a+2b+c=0.4+3V/44.8，代入（2）中得到只有V的式子：0.8+3V/22.4+ V/22.4=1.6，V的值就迎刃而解了，解得V的值為2.24，選擇答案B。

針對這道題若用拆分法，問題就簡單化了。觀察三固體物質(zhì)的化學(xué)式：Cu、Cu2O和CuO，發(fā)現(xiàn)Cu2O可拆成Cu和CuO，則三種固體就簡化成了兩種固體Cu和CuO。根據(jù)質(zhì)量差為6.4g得出CuO物質(zhì)的量為0.4mol；根據(jù)反應(yīng)中電子守恒得：2n（Cu）=3×V/22.4；再根據(jù)N元素守恒：2n（Cu）+2×0.4+V/22.4=3.2×0.5，不難得出V的值為2.24.

拆分法還常用在混合物中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算問題。

例二：現(xiàn)有乙烯和乙醇組成的混合物，經(jīng)過測定得知，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，試求氧元素在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

分析：題目中所給的混合物中含有C、H、O三種元素，而題目中只給出了C%為60%，如果不找技巧方法是不能解出這道題的。觀察混合物的化學(xué)式：乙烯化學(xué)式C2H4，乙醇化學(xué)式C2H6O，采用拆分法。乙醇化學(xué)式C2H6O可拆成C2H4和H2O，則混合物轉(zhuǎn)化為C2H4和H2O的混合物，由C%為60%可知C2H4中H%為10%，則H2O%為30%，含O%為30%×16/18=26.7%，答案：氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.7%。

例三：等物質(zhì)的量的有機化合物A和B分別完全燃燒，消耗等體積的氧氣并生成等體積的H2O（氣體體積均在相同狀況下測得），則A和B可能是（ ）

A.乙烯和乙酸 B.甲烷和乙酸 C.乙醇和乙酸 D.乙烯和乙醇

答案B

分析：如果運用有機物的燃燒通式固然能得出結(jié)果，但會浪費很多時間，如果將化學(xué)式進(jìn)行以下拆分，可迅速解出：

A、乙烯和乙酸 拆分為CH4·C 和 CH4·CO2

B、甲烷和乙酸 拆分為 CH4 和 CH4·CO2

C、乙醇和乙酸 拆分為CH4·C·H2O 和 CH4·CO2

D、乙烯和乙醇 拆分為 CH4·C 和 CH4·C·H2O

可以看出只有B中H 原子相同，CO2均不耗氧，這樣能迅速準(zhǔn)確的找出答案。

高考中化學(xué)計算題的考查并不是考查學(xué)生的計算能力，而是化學(xué)思維的考查占主要地位。合理有效地運用一些解題技巧，針對題目的不同特點，選取最佳的解題方法和解題技巧，就能使解題過程迅速準(zhǔn)確，同時也節(jié)省了大量的時間，為解決其他題目爭得了時間，從而在整套試卷中取得更多的主動權(quán)，這樣必然在高考中取得理想的成績，為圓考生大學(xué)夢添磚加瓦。