陳　剛

隨著學(xué)習的深入,高中化學(xué)中的計算越來越復(fù)雜,題目中涉及的反應(yīng)可能不再只是一個,而是兩個或更多,其中的數(shù)量關(guān)系也變得混亂,面對這種情況,方程的使用,有利于問題的解決,起到了順水推舟的作用,同時對某些題目加深了學(xué)生對問題的理解,起到了事半功倍的效果。

方程即含有未知數(shù)的等式。這里主要講二元一次方程或方程組的應(yīng)用。要建立二元一次方程組,必須有兩個未知數(shù)和有著兩個未知數(shù)構(gòu)成的兩個線性無關(guān)的方程。在做題之前,對題目進行合理的分析,設(shè)出合理的未知數(shù)是解題的關(guān)鍵。方程的構(gòu)建即數(shù)量關(guān)系的找出是解題的重點。

對于未知數(shù)的設(shè)法,有以下幾種情況:

1、題目中出現(xiàn)“有A和B兩種物質(zhì)組成的混合物”這種情況,一般設(shè)出分別設(shè)出A和B的物質(zhì)的量。

2、由于參加反應(yīng)物質(zhì)的量或反應(yīng)條件的變化,同種反應(yīng)物會發(fā)生兩個不同的反應(yīng)。這種情況下一般分別設(shè)出參加兩個不同反應(yīng)的關(guān)鍵物質(zhì)的物質(zhì)的量。

3、根據(jù)題目的問法直接設(shè)出未知數(shù)。這類題目一般在有機化學(xué)中應(yīng)用較多。

對于等式的構(gòu)建,有以下幾種情況:

1、在題目中,方程式明確,直接根據(jù)方程式中的數(shù)量關(guān)系構(gòu)建等式。這類題目比較常見。

2、在方程式不明確的情況下,可以利用物料守恒、氧化還原反應(yīng)中的電荷守恒和離子反應(yīng)中的電荷守恒來構(gòu)建。對于關(guān)系比較復(fù)雜題目,利用這三個守恒來構(gòu)建,條理清晰,易于理解。

例1:把5.1克鎂鋁合金的粉末放入到過量的鹽酸中,得到5.6升氫氣(標況下)。試計算

(1)該金屬中鋁的質(zhì)量分數(shù)

(2)該合金中鎂和鋁的物質(zhì)的量之比

分析:這個題目具有未知數(shù)的設(shè)法和方程式的構(gòu)建的明顯特點,出現(xiàn)了合金就是有兩種物質(zhì)組成的混合物,在跟鹽酸反應(yīng)時,方程式明確,形成兩種路徑,都交匯在了氫氣上。簡單概括一下:本題有兩個交點,一是合金質(zhì)量,一是產(chǎn)生的氫氣量之和;有兩個路徑,分別是鎂鋁與鹽酸的反應(yīng)。這些構(gòu)成了用二元一次方程解題的基礎(chǔ)。對于這一類題目還有很多,例如:(2004年高考天津卷)

例2:將32.64克銅與140毫升一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2,混合氣體的體積在標況下的體積為11.2升,請回答:

NO的體積是多少升?NO2的體積是多少升?

同樣這個題目也是有兩個交點,兩個路徑,可以用二元一次方程求解。類似的題目不但在元素及其化合物中,在反應(yīng)熱中也比較常見:

例3:已知下列熱化學(xué)方程式:

C(s)+O2(g) = CO2(g); △H =-393.5 kJ/mol

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g);△H =-483.6 kJ/mol

現(xiàn)有0.2摩爾碳粉和氫氣組成的懸浮氣,混合物在氧氣中完全燃燒,共放出63.5kJ的熱量,試求碳粉和氫氣的物質(zhì)的量之比?

例4:取一定量的鎂鋁合金,用足量的鹽酸溶解后,再加入過量的NaOH溶液,然后濾出沉淀物,用火灼燒,最后得白色粉末,干燥后稱量,這些粉末與原合金質(zhì)量相同,則合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)為?

分析:這個題目中沒有一個數(shù)字,只有一個相等的關(guān)系,正是構(gòu)建方程的條件。題中還有一個重要的字眼鎂鋁合金,顯然是混合物,在這里就大膽的設(shè)出鎂鋁的物質(zhì)的量分別是x和y,構(gòu)建方程,從而求出兩者的物質(zhì)的量之比,那么質(zhì)量比就可以求出來了。對于這種沒有數(shù)字的計算題,關(guān)鍵在于找出合適的未知數(shù),其中的關(guān)鍵字眼就是提示。

例5: 同溫同壓下,某瓶充滿氧氣時質(zhì)量為116克,充滿二氧化碳時質(zhì)量為122克,充滿X氣體時為114克,求解X的相對原子質(zhì)量。

分析:本題中數(shù)據(jù)較多,但均為質(zhì)量的數(shù)據(jù),仔細分析一下,可以推斷該質(zhì)量為氣體和瓶子的質(zhì)量,氣體的質(zhì)量與瓶子的體積和這種狀態(tài)下的氣體摩爾體積相關(guān),瓶子的體積和氣體的摩爾體積是確定的,即氣體的物質(zhì)的量確定。綜合這幾種關(guān)系可以大膽設(shè)出三個量:瓶子的質(zhì)量m,氣體的物質(zhì)的量n,X的相對原子質(zhì)量M,從而構(gòu)建三元一次方程,三個量都可以解出。通過設(shè)出未知數(shù),構(gòu)建出方程,簡化了思維,加深了理解。

綜上所述,在化學(xué)計算中,難度逐漸增大。在很多題目中合理利用方程式,把文字語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,就可以形象地體現(xiàn)題目中數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,便于處理數(shù)據(jù)。對解題也起到了很好的作用。