沈小祥

化學(xué)計(jì)算是能力要求很高的題型，復(fù)習(xí)中，不少教師用導(dǎo)學(xué)案編制專題，絞盡腦汁，花大力氣來(lái)提升學(xué)生的解題能力，但效果一般，往往是學(xué)生聽(tīng)得昏昏沉沉，一知半解，舉一反三能力欠缺，到頭來(lái)還是不會(huì)解題。筆者所在學(xué)校也有過(guò)這樣的困惑，但筆者堅(jiān)信導(dǎo)學(xué)案本身是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的一種有效的教學(xué)手段。通過(guò)調(diào)研，筆者認(rèn)為出現(xiàn)上述狀況主要有以下原因：①教師選的題難度大且缺乏代表性，學(xué)生遇到新情景，理不清題意；②學(xué)生使用化學(xué)原理如方程式、電荷守恒、元素守恒等解題方法不熟練、不自信。同時(shí)筆者還主張?zhí)嵘芰Φ耐瑫r(shí)，更要關(guān)注學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”，合理設(shè)置分析臺(tái)階，分步引導(dǎo)，逐步提升解題能力。本文以小高考化學(xué)計(jì)算復(fù)習(xí)專題為例，談?wù)勅绾蝺?yōu)化導(dǎo)學(xué)案的編制來(lái)幫助學(xué)生突破瓶頸。

一、混合物的計(jì)算

例1將9.0 g鎂鋁合金溶于足量稀硫酸后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下10.08 L氫氣，計(jì)算該合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析第一步：寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：、。

第二步：假設(shè)鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol，由化學(xué)方程式可知，生成氫氣的物質(zhì)的量分別為和，根據(jù)生成氫氣的總物質(zhì)的量列方程式為，根據(jù)合金的總質(zhì)量列方程式為。

第三步：解出x=、y=，則m（Al）=，w（Al）=。

二、過(guò)量反應(yīng)的計(jì)算

例2某學(xué)生用NaHCO3和KHCO3組成的固體混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得如下數(shù)據(jù)（鹽酸物質(zhì)的量濃度相等）：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)①

②③

V（鹽酸）50 mL 50 mL 50 mL

m（混合物）9.2 g15.7 g

27.6 g

V（CO2）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

2.24 L

3.36 L

3.36 L

試計(jì)算混合物中NaHCO3和KHCO3的物質(zhì)的量之比及鹽酸的物質(zhì)的量濃度。

解析發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為（離子方程式都是）。實(shí)驗(yàn)中，固體混合物肯定過(guò)量（鹽酸不足），可算出c（HCl）=；實(shí)驗(yàn)中，鹽酸肯定過(guò)量（固體混合物不足），根據(jù)“混合物的計(jì)算”方法，可算出NaHCO3和KHCO3的物質(zhì)的量之比。

三、多步反應(yīng)的計(jì)算

例3用黃鐵礦制取 H2SO4，再用 H2SO4 可以制取化肥（NH4）2SO4。煅燒含 FeS2 80.2% 的黃鐵礦75.0 t，最終生產(chǎn)出 79.2 t（NH4）2SO4。已知NH3 的利用率為92.6%，H2SO4的利用率為89.8%。試求黃鐵礦制取H2SO4時(shí)的損失率。

解析第一步：寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（1）4FeS2+11O2高溫2Fe2O3+8SO2

（2）

（3）

（4）

第二步：根據(jù)上述4步反應(yīng)方程式，可找出如下關(guān)系式并列出質(zhì)量的比例關(guān)系：

FeS2～SO2～SO3～H2SO4～（NH4）2SO4

75.0 t×80.2%·x·89.8%79.2 t

該計(jì)算過(guò)程與NH3的利用率92.6%有沒(méi)有關(guān)系？答：。

第三步：解出轉(zhuǎn)化率x=，損失率為。

四、守恒法計(jì)算

例4將10 g CaCO3 經(jīng)下列變化：CaCO3高溫CO2C、高溫CO

O2、點(diǎn)燃CO2

足量Ca（OH）2CaCO3

若每一步反應(yīng)都完全進(jìn)行，最后得到CaCO3 的質(zhì)量是多少？

解析根據(jù)“C”元素守恒，可算出最后得到CaCO3 的質(zhì)量是。

例3中也可根據(jù)“S”元素守恒直接找出FeS2與（NH4）2SO4的物質(zhì)的量關(guān)系。

變式訓(xùn)練無(wú)土栽培中，需要配制一定組成的植物營(yíng)養(yǎng)液。已知某植物營(yíng)養(yǎng)液的配方為0.3 mol KCl、0.2 mol K2SO4、0.1 mol ZnSO4和1 L H2O，若以KCl、K2SO4和ZnCl2和1 L H2O為原料配得相同組成的營(yíng)養(yǎng)液，需要三種溶質(zhì)各多少克？

解析該營(yíng)養(yǎng)液中含mol K+、mol Cl―、mol SO42―和mol Zn2+，需mol K2SO4、mol ZnCl2和mol KCl，則m（K2SO4）=、m（ZnCl2）=、m（KCl）=。

上述溶液中四種離子的物質(zhì)的量之間存在如下定量關(guān)系（這個(gè)定量關(guān)系叫做“電荷守恒”）：

×n（K+）+×n（Zn2+）=×n（Cl―）+×n（SO42―）

由于溶液體積固定，上述四種離子的物質(zhì)的量濃度之間存在如下定量關(guān)系：

×c（K+）+×c（Zn2+）=×c（Cl―）+

×c（SO42―）

電荷守恒的關(guān)鍵：①將陰陽(yáng)離子分列等號(hào)兩側(cè)，一定要列全，不遺漏；②系數(shù)=電荷數(shù)

五、物質(zhì)組成的計(jì)算

例5某結(jié)晶水合物含有兩種陽(yáng)離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為1.96 g的該結(jié)晶水合物，分別制成溶液。一份加入足量Ba（OH）2溶液，生成白色沉淀，隨即沉淀變?yōu)榛揖G色，最后帶有紅褐色；加熱該混合物，逸出能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體；用稀鹽酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體2.33 g。另一份加入含0.001 mol KMnO4的酸性溶液，MnO-4恰好完全被還原為Mn2+（方程式

為5Fe2++MnO-4+8H+5Fe3++Mn2++4H2O）。試通過(guò)計(jì)算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式。

解析該結(jié)晶水合物中含有的兩種陽(yáng)離子是和，陰離子是。

據(jù)題意：n（SO42-）=，n（Fe2+）=；

根據(jù)“電荷守恒”，n（NH4+）=；

根據(jù)“質(zhì)量守恒”，n（H2O）=。

n（NH4+）、n（Fe2+）、n（SO42-）、n（H2O）的最簡(jiǎn)整數(shù)比為，該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為。

六、極限假設(shè)法

例6把含有某一氯化物雜質(zhì)的氯化鎂粉末95 g溶于水后，與足量的硝酸銀溶液反應(yīng)，生成氯化銀沉淀300 g，則該氯化鎂中的雜質(zhì)可能是（）。A.NaClB.AlCl3C.KClD.CaCl2

解析第一步判斷：300 g AgCl中n（Cl）=300 g143.5 g/mol=2.09 mol而95 g MgCl2中n（Cl）=95g95 g/mol×2=2 mol<2.09 mol，故雜質(zhì)中氯含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）比MgCl2（35.5×224+35.5×2=）高，第二步計(jì)算四個(gè)選項(xiàng)：NaCl、AlCl3、KCl、CaCl2中氯的含量分別為：、、、

課后練習(xí)

練習(xí)1向7.75 g硫酸銨與硫酸氫銨（NH4HSO4）的混合物中加入足量氫氧化鈉溶液，用稀硫酸吸收所得氣體，測(cè)得溶液質(zhì)量增加1.87 g，計(jì)算該混合物中硫酸銨與硫酸氫銨的物質(zhì)的量之比。

解析

第一步：寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（NH4）2SO4+NaOH△

NH4HSO4+2NaOH△

Na2SO4+NH3↑+2H2O

第二步：假設(shè)硫酸銨、硫酸氫銨的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol，由化學(xué)方程式可知，生成氨氣的物質(zhì)的量分別為和，根據(jù)生成氨氣的總物質(zhì)的量列方程式為，根據(jù)混合物的總質(zhì)量列方程式為。

第三步：解出x=、y=，則n（NH4）2SO4∶n（NH4HSO4）=。

練習(xí)2在2 L Fe2（SO4）3和CuSO4的混和溶液中，其中c（SO2-4）=0.25 mol/L。向其中加入30 g純鐵粉、過(guò)濾、洗滌、干燥，得到26 g固體。求原混和溶液中Fe2（SO4）3和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。

解析發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：先發(fā)生、后發(fā)生；溶液中的n（SO2-4）=，若SO2-4全部由提供，消耗的鐵粉最多（質(zhì)量為），設(shè)混合溶液中Fe2（SO4）3和CuSO4的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol，根據(jù)SO2-4的總物質(zhì)的量列方程式為，根據(jù)26g固體列方程式為；解得x=、y=，c（Fe2（SO4）3）=、c（CuSO4）=。

練習(xí)3取4.53 g 硫酸鋁銨晶體[化學(xué)式為Al2（NH4）2（SO4）4·24H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為906]加熱分解，最終剩余0.51 g Al2O3固體。加熱過(guò)程中，固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖1所示。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定400℃時(shí)剩余固體成分的化學(xué)式。圖1

解析n（硫酸鋁銨晶體）=；其中，

n（H2O）=，m（H2O）=；

400℃時(shí)，固體質(zhì)量的減少值為g（

剩余固體的化學(xué)式為。

練習(xí)4兩種金屬的混合物4 g與足量鹽酸反應(yīng)，生成氫氣2.24 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則這兩種金屬可能是（）。

A. 鎂和鋁B.鋅和鐵

C.鎂和鐵D.鈉和鐵

解析本題可先計(jì)算出不同金屬與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L H2所需的質(zhì)量：鈉、鎂、鋁、鋅、鐵與H2的關(guān)系式分別為：2Na～H2，、、、。選擇的兩種金屬組合一定是一個(gè)大于4g，另一個(gè)小于4g。

本文選取了常見(jiàn)的幾種計(jì)算題題型，通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)學(xué)案的編制，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行“分解”，旨在優(yōu)化學(xué)生解題思路，給學(xué)生一根“拐杖”——熟化分析方法，堅(jiān)定解題信心。讓學(xué)生能夠走得更好，并期待有朝一日能夠脫離“拐杖”獨(dú)自走下去。當(dāng)然，小高考試題中的計(jì)算往往更復(fù)雜、更綜合，但萬(wàn)丈高樓平地起，小高考復(fù)習(xí)中學(xué)生需要這樣的“拐杖”。

（收稿日期：2016-10-21）