翟國正楊輝祥

（1.陜西省乾縣楊漢中學(xué) 陜西乾縣 713300；2.陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 陜西西安 710062）

第二十屆天原杯化學(xué)復(fù)賽計算題重在考查學(xué)生對反應(yīng)過程的理解

翟國正1楊輝祥2

（1.陜西省乾縣楊漢中學(xué) 陜西乾縣 713300；2.陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 陜西西安 710062）

2010年全國初中學(xué)生化學(xué)素質(zhì)和實驗?zāi)芰Ω傎悾ǖ诙畬锰煸?fù)賽試題，第四大題為兩道計算題，這兩道計算題有一定的特色，較好的考查了學(xué)生的思維能力，這一點讀者會從下面解析過程中可以看出。

題目1.為確定氨的組成，在一定溫度、壓強下進行如下實驗:取20mL氨，設(shè)法使它完全分解為N2和H2，體積為40mL。加入20mLO2，當(dāng)H2和O2完全化合成水，剩余氣體體積為15mL（已知一定溫度、壓強下一定體積各種氣體中的分子數(shù)相同）。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)確定氨的分子式。

題中數(shù)據(jù)示意: 氨→N2+H2

20mL共40mL

40mL（N2+H2）+20mLO2→剩余氣體15mL

題中信息破譯:已知一定溫度、壓強下，一定體積各種氣體中的分子數(shù)相同，換句話說:同溫同壓下，氣體的體積之比等于氣體的分子數(shù)之比。

分析求解：由反應(yīng)方程式2H2+O2=2H2O，假如20mLO2反應(yīng)完，由上面信息知消耗H2應(yīng)為40mL。而題中H2體積小于40mL，即O2有剩余，H2消耗完，剩余15mL氣體為O2與N2的混合氣體。

氨分解的40mLH2與N2的混合氣體中，若N2為xmL，則H2為（40-x）mL。H2反應(yīng)完消耗的O2為（40-x）/2mL，剩余的O2為[20-（40-x）/2] mL=x/2mL。

依題意有:x+x/2=15 x=10 40-x=30

由同溫同壓下，氣體的體積之比等于氣體的分子數(shù)之比，可得下列關(guān)系:

2個氨分子→N2+3H2

一個氨分子由一個N原子和3個H原子組成，氨的分子式為NH3。

本題既是計算題，又是信息題，整個測定過程是在同一溫度、壓強下進行，而且學(xué)生要能深刻理解“一定溫度、壓強下，一定體積各種氣體中的分子數(shù)相同”，把反應(yīng)中的氣體體積關(guān)系轉(zhuǎn)化成反應(yīng)中的分子數(shù)之間的關(guān)系。本題的計算量不大，但對數(shù)學(xué)思維、推理能力要求較高。

題目2.取50.00g某質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度的NaOH溶液，向其中通入二氧化碳?xì)怏w后，再向溶液中逐滴滴入18.25%的鹽酸，產(chǎn)生CO2氣體的質(zhì)量（假設(shè)反應(yīng)后CO2完全逸出）與所加的鹽酸體積之間的關(guān)系如下圖所示。

（1）計算原NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度。

（2）求NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶質(zhì)及其質(zhì)量。（保留兩位小數(shù)）

過程分析：（1）NaOH溶液中通入CO2:

反應(yīng)①說明，CO2量少時生成Na2CO3，溶液為Na2CO3溶液或NaOH與Na2CO3的混合溶液；反應(yīng)②說明，CO2量多時，溶液為 NaHCO3溶液或NaHCO3與Na2CO3的混合溶液。

（2）滴入鹽酸:

對于Na2CO3溶液，滴入鹽酸發(fā)生反應(yīng):

對于NaOH與Na2CO3的混合溶液，滴入鹽酸后，除發(fā)生反應(yīng)③④外，還要發(fā)生下列反應(yīng):

對于NaHCO3溶液，滴入鹽酸后，發(fā)生反應(yīng)④。

對于NaHCO3與Na2CO3的混合溶液，滴入鹽酸，發(fā)生反應(yīng)③④。

圖形分析：鹽酸加入到12.5g時，開始有CO2產(chǎn)生，加入到50.0g時，CO2達(dá)到最大值；繼續(xù)加入鹽酸，CO2的質(zhì)量不再增加，反應(yīng)停止。從以上反應(yīng)和圖形知，NaOH溶液通入CO2后，得到的不是NaHCO3溶液。

a.若為Na2CO3溶液，滴入鹽酸，由反應(yīng)①③④知下列關(guān)系:

2NaOH——Na2CO3——2HCl——CO2，即有NaOH—HCl計量關(guān)系。

b.若為NaOH與Na2CO3的混合溶液，滴入鹽酸，由反應(yīng)①③④及⑤知，有NaOH—HCl計量關(guān)系。

c.若為NaHCO3與Na2CO3的混合溶液，滴入鹽酸，由反應(yīng)①③④知，仍有NaOH—HCl計量關(guān)系。

以上各種情況都有NaOH—HCl關(guān)系，按其關(guān)系進行計算。

NaOH—————HCl

40 36.5

50.00g×x% 50.0g×18.25%

x%=20.00%

由反應(yīng)④可計算出CO2的質(zhì)量:

NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O

36.544

（50.0-12.5）g×18.25% y

y/44=37.5g×18.25%/36.5 y=8.25g

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

80 44 106

50.00×20.00%z

z=5.50g＜8.25g，說明NaOH溶液中通入CO2后，產(chǎn)物為Na2CO3和NaHCO3，8.25g-5.50g=2.75g CO2繼續(xù)和Na2CO3反應(yīng)，生成NaHCO3?；蛘哒f8.25gCO2中，有 2.75g×2生成了 NaHCO3，有8.25g-2.75g×2=2.75gCO2生成了Na2CO3。

生成Na2CO3的質(zhì)量為:2.75g×106/44=6.63g

生成 NaHCO3的質(zhì)量為:2.75g×2×84/44= 10.50g

答案:（1）20.00%

（2）所得溶液的溶質(zhì)為Na2CO3與NaHCO3，其中Na2CO3為6.63g，NaHCO3為10.50g。

本題是一道過程分析題，也是一道數(shù)型結(jié)合題，學(xué)生對過程只有深刻理解，才能準(zhǔn)確的完成此題。不然，學(xué)生會在多個反應(yīng)中轉(zhuǎn)圈子，理不出頭緒。

這兩題從量的角度，對學(xué)生的化學(xué)知識進行了考查，或者說對反應(yīng)過程進行了深度考查?；瘜W(xué)反應(yīng)只有從量的角度、過程的角度把握，才能使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)上升到一個新的高度，尤其是題目2，把反應(yīng)過程中的量間關(guān)系用圖示的形式表示出來，使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)過程的理解又深化了一個層次。這兩題雖然都是計算題，但計算量不大，而思維量大，推理量大，較好的考查了學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力和計算能力。

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