初中化學(xué)計(jì)算題的解題策略教學(xué)分析

黃曉春

(江蘇省泰州市姜堰區(qū)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué) 225500)

計(jì)算題是初中化學(xué)教學(xué)中一類重要的題型，對(duì)初中生計(jì)算能力、思維能力具有較高要求，尤其是初中化學(xué)本身涉及到眾多的題型，不同題目涉及到不同求解思路與方法，甚至同一道化學(xué)題也可能會(huì)有不同種求解方法.但是不同求解方法的求解效率與準(zhǔn)確度卻各不相同，為了使學(xué)生可以游刃有余地應(yīng)對(duì)化學(xué)計(jì)算題，必須要注意切實(shí)將一些常用的解題策略傳授給他們，加強(qiáng)專項(xiàng)解題策略指導(dǎo)教學(xué)顯得尤為重要.

1 初中化學(xué)計(jì)算題的特征

計(jì)算題是初中化學(xué)考試中一種非常典型的類型題，是初中化學(xué)考試的必考內(nèi)容，其本身具有如下幾大基本特征：一是多樣化特性，即化學(xué)計(jì)算題具有眾多的種類，如溶液計(jì)算題、化合價(jià)計(jì)算題、化學(xué)式計(jì)算題、化學(xué)方程式計(jì)算題等等，不同類型計(jì)算題本身涉及到不同計(jì)算方法及技巧，所以必須要使學(xué)生掌握必要的解題技法.二是綜合性特征，化學(xué)計(jì)算題本身具有比較突出的綜合性特征，主要表現(xiàn)為各種化學(xué)計(jì)算題不單單是考查某一個(gè)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)或者針對(duì)某一個(gè)化學(xué)問(wèn)題，而是綜合了許多方面的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)與問(wèn)題，甚至需要學(xué)生本身強(qiáng)化學(xué)科融合理念，在求解化學(xué)計(jì)算題中充分地融入化學(xué)學(xué)科以外的相關(guān)學(xué)科知識(shí).只有使學(xué)生掌握多學(xué)科理論知識(shí)，借助多樣化問(wèn)題求解方法運(yùn)用方可使他們快速求解問(wèn)題.三是繁雜性，計(jì)算題常常作為初中化學(xué)考試的壓軸題存在，整體繁雜性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生解題能力具有較高要求.

2 初中化學(xué)計(jì)算題的特征及解決思路

2.1 守恒法

守恒法是求解化學(xué)計(jì)算題中比較多用的一種方法，主要是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，根據(jù)反應(yīng)前后各種反應(yīng)物的“量”保持不變這一機(jī)理來(lái)列出求解問(wèn)題的等式方程.其中的“量”主要體現(xiàn)在原子微粒數(shù)、電荷數(shù)、電子數(shù)、元素與質(zhì)量等方面，其中初中階段計(jì)算題求解中最為多用的是以質(zhì)量為指標(biāo)的守恒，即在化學(xué)反應(yīng)前后各種物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變.同理，化學(xué)反應(yīng)前后元素、原子類別以及數(shù)目等也是維持不變的.但是要使初中生明確質(zhì)量守恒只能夠用來(lái)對(duì)化學(xué)變化進(jìn)行解釋，不涉及分子個(gè)數(shù)、體積等方面守恒，也不涉及到那些沒(méi)有參與化學(xué)反應(yīng)的雜質(zhì)或物質(zhì)的質(zhì)量.

例1某一學(xué)生在氧氣制取過(guò)程中采用混合一定量的二氧化錳與氯酸鉀，之后借助共同加熱的方式來(lái)進(jìn)行氧氣制取，在反應(yīng)之前已知二氧化錳在總混合物中所占比例為20%，試求反應(yīng)達(dá)到二氧化錳占總混合物質(zhì)量25%的時(shí)候氯酸鉀的分解率.

解析在上述這一氧氣制取反應(yīng)當(dāng)中，二氧化錳起到催化作用，本身不參與化學(xué)反應(yīng)，所以可以確定其質(zhì)量在整個(gè)反應(yīng)中不會(huì)改變.假定加熱之前混合物的總質(zhì)量為a，那么其中二氧化錳質(zhì)量則是0.2a.假定化學(xué)反應(yīng)完畢后混合物的總質(zhì)量為b，那么這時(shí)候二氧化錳質(zhì)量則相應(yīng)地為0.25b.然后基于質(zhì)量守恒可知，0.2a=0.25b,即b=0.8a，在此基礎(chǔ)上可以繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用質(zhì)量守恒法來(lái)明確化學(xué)反應(yīng)生成O2的質(zhì)量實(shí)際上就是化學(xué)反應(yīng)前后混合物質(zhì)量之差，即：a-b=a-0.8a=0.2a，并假定此時(shí)分解氯酸鉀的質(zhì)量為x，則可以相應(yīng)地列出如下等式方程：

245 96

x0.2a

由此可知，反應(yīng)達(dá)到二氧化錳占總混合物質(zhì)量25%的時(shí)候氯酸鉀的分解率為：0.51a÷0.8a×100%=0.64×100%=64%.

2.2 差量法

差量法也是以化學(xué)反應(yīng)為基準(zhǔn)，根據(jù)反應(yīng)前后有關(guān)反應(yīng)物或生成物等變化量和某些“差量”之間成正比例關(guān)系來(lái)構(gòu)建求解問(wèn)題等式方程的一種解題方法.具體的應(yīng)用步驟如下：先將實(shí)際差量或者已知差量同其所對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式當(dāng)中的理論差量來(lái)構(gòu)建正比例關(guān)系式，之后再結(jié)合列出的比例式進(jìn)行問(wèn)題求解.通過(guò)對(duì)整個(gè)解題流程進(jìn)行逐步簡(jiǎn)化，可以提高問(wèn)題求解的準(zhǔn)確度.

例2在某一容器當(dāng)中裝有10 g由氧化銅粉末和銅構(gòu)成的混合物，在高溫條件下通入足量干燥氫氣，直至混合物的總質(zhì)量不再發(fā)生改變位置.在冷卻混合物之后發(fā)現(xiàn)剩余8.4 g殘余固體，試求原來(lái)容器中混合物當(dāng)中氧化銅成分的質(zhì)量.

解析針對(duì)本道化學(xué)計(jì)算題的求解，由于涉及到2個(gè)已知的數(shù)據(jù)10 g和8.4 g，而沒(méi)有其他相關(guān)的解題條件.為了可以更好地求解問(wèn)題，此時(shí)可以指導(dǎo)學(xué)生靈活地應(yīng)用差量法來(lái)簡(jiǎn)化問(wèn)題求解過(guò)程，即：反應(yīng)之后減少的固體質(zhì)量理論差值實(shí)際上就是氧化銅中氧元素成分的減少值(理論差量為80-64=16)，而實(shí)際的減少差值則是10 g-8.4 g=1.6 g.然后可以假設(shè)原有混合物當(dāng)中的氧化銅質(zhì)量為x，那么就可以結(jié)合如下的化學(xué)方程式來(lái)進(jìn)行問(wèn)題求解：

80 64 80-64=16(理論差值)

x10 g-8.4 g=1.6 g(實(shí)際差值)

2.3 化學(xué)方程式法

化學(xué)方程式法也是求解化學(xué)計(jì)算題時(shí)比較多用的一種解題方法，其涉及到廣泛的應(yīng)用范圍，實(shí)際運(yùn)用中需要通過(guò)認(rèn)真分析來(lái)明確題干中所涉及到的純凈物，之后再開(kāi)展轉(zhuǎn)化.假定相應(yīng)化學(xué)計(jì)算題中沒(méi)有直接給出純凈物參加反應(yīng)的質(zhì)量或者生成物的質(zhì)量，那么就需要結(jié)合已知條件來(lái)進(jìn)行分析，將它們相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定純凈物的質(zhì)量，之后再將它們帶入到有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式中進(jìn)行求解.

例3現(xiàn)在有一種金屬物質(zhì)，其化合價(jià)是+a，相對(duì)原子質(zhì)量是b，在其同稀鹽酸反應(yīng)之后生成的氫氣的量是1 g，試求該種金屬的質(zhì)量.

解析通過(guò)對(duì)題干信息進(jìn)行剖析，可知其中涉及到一些相對(duì)較為抽象的內(nèi)容，許多學(xué)生可能求解中不知道如何下手.此時(shí)可以指導(dǎo)他們用化學(xué)方程式法求解問(wèn)題，即借助設(shè)未知數(shù)的手段來(lái)解決問(wèn)題.假設(shè)該種金屬為R，相應(yīng)的質(zhì)量為x，基于題干信息可以相應(yīng)地給出如下反應(yīng)化學(xué)方程式：

ba

xg 1 g

由此可知，該金屬的質(zhì)量為b/ag.

2.4 關(guān)系式法

在化學(xué)計(jì)算題求解過(guò)程中，關(guān)系式法主要用來(lái)對(duì)涉及到多個(gè)反應(yīng)步驟的化學(xué)反應(yīng)計(jì)算題求解當(dāng)中，具體就是緊密聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，對(duì)有關(guān)物質(zhì)彼此之間的代數(shù)式或關(guān)系式進(jìn)行確定，以此來(lái)將多步驟求解及計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化.

例4在充足的稀硫酸當(dāng)中加入一定量鋅，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)會(huì)相應(yīng)地生成氫氣，這時(shí)候在二氧化錳作為催化劑的情況下對(duì)12.25 g氯酸鉀進(jìn)行完全催化來(lái)生成氧氣，要想使得2個(gè)化學(xué)反應(yīng)中所生成的氧氣和氫氣彼此可以完全進(jìn)行反應(yīng)來(lái)生成水，試求這時(shí)候總計(jì)需要加入的鋅的質(zhì)量.

解析通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)整個(gè)計(jì)算題的題干信息進(jìn)行分析，可知其中主要涉及到3個(gè)化學(xué)反應(yīng):

在列出上述3個(gè)化學(xué)方程式之后，可以繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生明確已知量與未知量之間的相關(guān)性，之后即可對(duì)問(wèn)題進(jìn)行快速求解，具體關(guān)系式如下：2KClO3-3O2-6H2-6Zn.通過(guò)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化之后可得：KClO3-3Zn.緊接著可以指導(dǎo)學(xué)生假設(shè)反應(yīng)中鋅的相應(yīng)使用量是x，那么結(jié)合上述關(guān)系式即可確定如下的比例式：

KClO3— 3Zn

122.5 3×65

12.25gx

故需要加入19.5 g鋅.

2.5 平均值法

例5已知有8 g某一金屬氧化物與氧化鎂共同構(gòu)成的混合物，經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其中包含有3.6 g氧元素，則該混合物中另一金屬氧化物是( ).

A.FeO3B.CuO C.CaO D.Al2O3

解析經(jīng)過(guò)推理及分析可知，氧化鎂中所包含的氧元素質(zhì)量占比是40%，假定8 g的混合物都是由氧化鎂構(gòu)成，那么這時(shí)候其中氧元素質(zhì)量則應(yīng)該是：8 g×40%=3.2 g<3.6 g，所以可知混合物中另一種混合物中所包含的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)必然會(huì)比氧化鎂中氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)更大，即要大于40%.通過(guò)對(duì)上述4個(gè)選項(xiàng)中給出的金屬氧化物中氧元素質(zhì)量占比進(jìn)行計(jì)算可知僅有選項(xiàng)D中Al2O3的氧元素質(zhì)量占比大于40.0%(47.0%)，這樣就可以使學(xué)生快速確定本道題的正確答案是選項(xiàng)D.

2.6 特殊值法

針對(duì)那些不包含具體數(shù)據(jù)的化學(xué)計(jì)算題，學(xué)生求解起來(lái)常常不知道該如何下手.而本種類型計(jì)算題求解中一般主要是確定一個(gè)比值，但是不涉及到具體數(shù)據(jù)，求解的關(guān)鍵是要使學(xué)生充分理解關(guān)鍵解題題意的基礎(chǔ)上，借助特殊值的導(dǎo)入來(lái)快速簡(jiǎn)化問(wèn)題求解流程，如數(shù)字“1”是比較常用的一種問(wèn)題分析用特殊值，對(duì)簡(jiǎn)化抽象計(jì)算題求解過(guò)程有積極意義，是簡(jiǎn)化某些繁雜、抽象化學(xué)計(jì)算題中非常常用的一種求解問(wèn)題的方法.

例6現(xiàn)有等質(zhì)量的三氧化硫與二氧化硫，試求二者氧原子數(shù)之比.

解析本道題沒(méi)有給出具體的質(zhì)量，所以學(xué)生從整體上進(jìn)行剖析的過(guò)程中容易遇到問(wèn)題，這時(shí)候可以將未給出的質(zhì)量相應(yīng)地假設(shè)為“1”，這樣就可以對(duì)兩種物質(zhì)中氧原子數(shù)質(zhì)量之比進(jìn)行確定，即：2/64∶3/80=5/6.通過(guò)這種引入特殊值的方式可以將抽象、繁雜的化學(xué)計(jì)算題求解過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣可以幫助學(xué)生更加高效地理解及掌握所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，促進(jìn)了他們化學(xué)計(jì)算題求解能力.但是該種解題方法應(yīng)用的要點(diǎn)是要指導(dǎo)學(xué)生形成“靈變思維”，即可以在求解及分析化學(xué)計(jì)算題的過(guò)程中快速明確求解問(wèn)題所必要的解題思路及突破口，保證可以快速簡(jiǎn)化學(xué)生求解問(wèn)題的過(guò)程，使他們解題能力不斷提升，避免因?yàn)榻忸}思路不夠靈活或者解題方法選用不當(dāng)而直接影響了最終的化學(xué)計(jì)算題求解效果.