鐘承岳
綜觀2013年中考化學計算試題,其基本類型主要包括:根據化學式的計算、根據化學方程式的計算、有關溶液方面的計算三大類。化學計算題的命題特點和趨勢主要表現為:與生活聯系更加密切,表達形式更加新穎,題目更具綜合性。預計2014年中考題中,化學計算仍延續(xù)以上趨勢和特點,且試題的開放性、實用性、綜合性會更強,形式會更加新穎。
一、根據化學式的計算
命題規(guī)律:根據化學式計算的試題,一般是每年必考的試題。題型主要有選擇題、填空題、計算題。
命題意圖:考查化學式的基本計算,考查學生基本的化學計算能力、圖表閱讀能力等。
命題點:給定陌生的化學式考查化合價、相對分子質量的計算,元素質量比、元素質量分數的計算,元素質量和物質質量的換算等。
題目特點:試題素材取自于社會熱點問題、生活實際問題等。這些題目的總體難度不大,計算過程相對簡單,計算技巧也要求不高,思維的邏輯性、嚴密性要求較低,問題梯度不大,一般不要求寫計算過程。
解題指導:計算化合物中各元素的質量比(或化合物分子中各元素原子的個數比)時,一定要將元素的排列順序與后面的數值比例相對應,因為順序不同,所得比值也不同。對于要求寫出解答過程的計算題來說,在求化合物中某元素的質量分數時,公式(或代數式)后一定要有“×100%”。
例1.(廣東)新藥帕拉米韋注射液可用于治療H7N9禽流感,其說明書中部分內容如圖。
(1)帕拉米韋由種元素組成,其中氫、氮的原子個數比為。
(2)帕拉米韋屬于(填“有機物”或“無機物”)。
(3)帕拉米韋中氧元素的質量分數是(精確到0.1%)。
(4)成人禽流感患者,每天應注射帕拉米韋支。
解析:本題主要考查同學們結合標簽新信息,靈活運用化學式的含義與有關計算進行分析問題、解決問題的能力。
(1)帕拉米韋是由碳、氫、氮、氧四種元素組成的;一個帕拉米韋分子是由15個碳原子、28個氫原子、4個氮原子和4個氧原子構成的,則其中氫、氮的原子個數比為:28∶4=7∶1。
(2)帕拉米韋是含有碳元素的化合物,屬于有機物。
(3)帕拉米韋中氧元素的質量分數為:16×4328×100%=19.5%。
(4)由題意知,成人禽流感患者的用量為75mg/次,2次/日,帕拉米韋含量是25mg/支,則成人禽流感患者,每天應注射帕拉米韋:75mg/次×2次÷25mg/支=6支。
二、有關溶液的計算
命題規(guī)律:有關溶液的計算是每年必考的內容,而考查的重點是溶液配制的相關計算。
命題意圖:作為化學重要知識點來考查,以“選取符合學生終身發(fā)展需要的知識”為命題的基石,考查對溶液中各概念和原理的準確理解、掌握程度,及靈活應用概念和原理分析、解決問題的能力。
命題點:考查學生對溶液組成、溶液配制、溶液稀釋、溶質質量分數的計算的掌握情況。
題目特點:題目選取符合學生終身發(fā)展需要的化學知識為載體,考查學生基本的化學知識和化學技能。題目一般要求直接寫出答案,不要計算過程,一般不融合體積與質量的換算,難度不大,計算單一,綜合性要求較低。
答題分析:用固體和液體來配制溶液,對于中等及中等以上的學生不在話下,主要的失分點在用濃溶液配制稀溶液上,由于計算要相對復雜些,學生在進行數學計算時失誤率較高,普遍反映是計算器惹的禍。還有部分學生對溶質質量不變這個隱含的信息找不到,導致不知道列式計算,融合體積時不會先轉換為質量再進行計算,導致失分。
解題指導:解答溶液的配制、稀釋試題時,需牢記兩條規(guī)律:一是稀釋前后,溶液中溶質的質量不變;二是兩種不同溶質質量分數的溶液混合后,所得溶液中溶質的質量等于混合前兩溶液中各自所含溶質的質量之和。此外還需注意題給信息中各量的單位與所求量的單位間的換算關系,保持單位的統(tǒng)一。抓住概念和原理來進行分析、思考,是解該類問題的關鍵。
例2.(株洲)華雪同學想制取“葉脈書簽”,需要50g質量分數為10%的氫氧化鈉溶液。請回答下列問題。
(1)若用氫氧化鈉固體配制,需稱取氫氧化鈉g。
(2)若用25%的氫氧化鈉溶液配制,需25%的氫氧化鈉溶液g,蒸餾水g;配制時應選用(填“10”、“20”、“50”或“100”)mL的量筒量取蒸餾水。
(3)下列操作正確的是(填字母)。
A.在托盤天平的左、右托盤上墊濾紙稱取氫氧化鈉固體
B.將準確稱取的氫氧化鈉固體直接倒入裝有水的量筒中溶解
C.將配制好的NaOH溶液裝入玻璃試劑瓶中,塞好橡膠塞并貼上標簽
(4)在實驗室配制氫氧化鈉溶液時,(填“要”或“不要”)用到玻璃棒。
解析:掌握溶質的質量分數的計算式,并會進行應用解決相關問題,了解濃溶液配制稀溶液的方法、溶液配制的注意事項等,是解決此題的關鍵。
(1)配制50g質量分數為10%的氫氧化鈉溶液,若用氫氧化鈉固體配制,需稱取氫氧化鈉:50g×10%=5g。
(2)濃溶液稀釋為稀溶液,溶質的質量不變,設需要25%的氫氧化鈉溶液的質量為x,則有:5g=x×25%,解得x=20g,所以需要蒸餾水的質量為:50g-20g=30g,水的密度為1g/cm3,需要水30mL,依據量筒選取“一次相近”的原則,應選用50mL的量筒。
(3)A項,氫氧化鈉固體有強烈的腐蝕性,應放在玻璃器皿中稱量,防止腐蝕天平托盤,故錯誤;B項,量筒只能量取液體的體積,不能作為配制溶液的容器,故錯誤;C項,配制好的溶液貼簽裝瓶,正確。
(4)在實驗室配制氫氧化鈉溶液時,需要玻璃棒攪拌以加速氫氧化鈉的溶解。
三、根據化學方程式的計算
命題規(guī)律:化學方程式的計算是每年中考化學必考知識點,常與溶質質量分數的計算綜合起來考查。
命題意圖:掌握好利用化學方程式的簡單計算的方法,是學好化學的基本技能之一。近年來化學方程式的計算在淡化數學計算的同時,越來越突出化學學科特點。重點考查根據化學方程式計算的基本技能、規(guī)范化書寫、圖表閱讀分析能力、數據處理能力、有效信息提取能力等,有利于考查學生科學嚴謹的態(tài)度。
命題點:命題往往以混合物(雜質不參加反應,可能作為生成物列入計算溶液中溶質質量分數)與某溶液反應,根據產生的氣體(有時要用質量守恒定律來確定)或生成沉淀的質量來確定混合物中該物質的含量,并計算生成物溶液(或反應物溶液)溶質的質量分數。
解題指導:解答有關化學方程式和溶液的綜合計算題時要注意:
(1)化學方程式下相對應的物質質量不能直接寫溶液質量,而要寫參加化學反應的溶質的實際質量。
(2)對于反應后所得溶液的計算,主要有兩種求法:①溶液組成法。溶液質量=溶質質量+溶劑質量,其中溶質一定是溶解的,溶劑水根據不同的題目通常有兩種情況:原溶液中有的水和化學反應新生成的水。②質量守恒法。溶液質量=m(反應)-m↓-m↑,此法較為簡單和常用,其m(反應)代表反應物質量總和,m↓表示不溶固體及生成沉淀的質量,m↑表示生成氣體的質量。
1.以坐標圖像給出信息的化學方程式計算
解題指導:分析以坐標圖像給出信息的化學方程式計算時,解題的突破口一般為坐標曲線上的兩個點,即起點和拐點(或終點),準確分析并理解兩點對應的縱、橫坐標數據的意義是解題的關鍵,找出解題所需數據后,按照化學方程式計算或溶液中溶質質量分數計算的方法進行解答即可。
例3.(達州)現有含HCl和CuCl2的混合溶液50g,向該溶液中逐滴加入溶質質量分數為10%的NaOH溶液,生成沉淀的質量與加入NaOH溶液的質量關系如圖所示。
(1)當加入NaOH溶液質量為ag時,溶液中的溶質有。
(2)求混合溶液中CuCl2的質量分數。
(3)求恰好完全反應時,消耗NaOH溶液的總質量。
解析:本題考查化學方程式與溶液的綜合計算,解題關鍵是分析清楚反應過程的先后,找出每個過程中已知物質的質量。要知道加入的氫氧化鈉先與鹽酸反應,把鹽酸反應完了再與氯化銅反應。
(1)氫氧化鈉與鹽酸反應生成氯化鈉和水,氫氧化鈉與氯化銅反應生成氫氧化銅沉淀和氯化鈉,所以反應后溶液中的溶質一定含有氯化鈉,加入氫氧化鈉溶液為ag時氫氧化鈉過量,所以溶質中還含有氫氧化鈉。
(2)設生成9.8g沉淀需要參加反應的氯化銅的質量為x,參加反應的氫氧化鈉溶液的質量為y。則:
CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl
1358098
xy×10%9.8g
135x=989.8g80y×10%=989.8g
x=13.5gy=80g
混合溶液中CuCl2的質量分數為:13.5g50g×100%=27%。
(3)恰好完全反應時,消耗NaOH溶液的總質量為:40g+80g=120g。
2.以實驗裝置提供信息的化學方程式計算
解題指導:分析以實驗裝置提供信息的化學方程式計算時,先要明確實驗裝置圖所包含的信息?;瘜W方程式中所表示的各化學量,反映的是純凈物之間的數量關系,因此在計算時必須要把含有雜質的物質的質量換算成純物質的質量,然后才能將其代入化學方程式中計算。
例4.(荊門)某化學興趣小組使用右圖所示裝置,對某種鐵銅合金的成分進行測量。先取足量稀硫酸于燒杯中,再向其中加入14.0g合金樣品,開始計時,并將電子天平的讀數記錄在下表中,請回答下列問題。
空燒
杯加入
硫酸后加入
合金后
5分鐘加入
合金后
12分鐘加入
合金后
21分鐘加入
合金后
40分鐘加入
合金后
3小時讀數/g28.5169.7183.6183.5183.4183.3183.3(1)根據電子天平讀數和時間的關系分析,該反應進行過程中,氫氣的產生速度有什么特點?
(2)完全反應后,燒杯中鹽的質量分數為多少?(用百分數表示)
(3)合金中鐵元素的質量百分含量為多少?
解析:根據表中提供的信息可以判斷反應進行的情況,當電子天平讀數不再變化時,說明已經完全反應,根據質量差可以求出生成氫氣的質量,進一步可以求出其他量。
(1)因為硫酸的濃度越大,反應越快,隨著反應的進行,硫酸的濃度減小,反應速度變慢,所以生成氫氣的速度是由快到慢。
(2)生成氫氣的質量為:169.7g+14.0g-183.3g=0.4g。
設合金中Fe的質量為x,生成的FeSO4的質量為y。則:
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
561522
xy0.4g
56x=152y=20.4g
x=11.2gy=30.4g
銅的質量為:14g-11.2g=2.8g,燒杯中溶液的質量為:183.3g-2.8g-28.5g=152g,燒杯中鹽硫酸亞鐵的質量分數為:30.4g152g×100%=20%。
(3)鐵的質量百分含量為:11.2g14g×100%=80%。
3.以表格數據提供信息的分析討論型化學方程式計算
解題指導:此類計算題綜合性較強,解答表格類計算題的主要思路是研究表格數據的意義和數據間的變化規(guī)律。質量變化差值為解題的突破口,該變化值常為生成氣體或沉淀的質量。抓住解題突破口后,通過進一步分析反應進行的程度,進而結合所求問題進行解答。試題給出數據的方法有時變動反應物中一個量,需確定參照對象,對比分析找出正好反應的一組數據進行計算;有時兩個量同時改變,需對比分析確定兩種物質正好反應的質量比;有時確定兩物質正好反應的量,然后再分別討論其中一種物質的過量問題。在近幾年各省、市中考試題中大多采用這類計算題,是中考命題改革的方向和趨勢。
例5.(邵陽)取10g鋅粉和銅粉的混合物于燒杯中,向燒杯中分四次加入等質量的同種稀硫酸,實驗過程中得到如下數據。
第1次第2次第3次第4次加入稀硫酸的質量20g20g20g20g剩余固體的質量8.7g7.4g6.1g5.5g(1)寫出實驗過程中發(fā)生反應的化學方程式:。
(2)混合物中銅粉的質量是。
(3)計算所用稀硫酸中溶質的質量分數。(保留計算過程)
解析:解答本題的關鍵是要分析出第1次實驗時硫酸全部參加反應,鋅有剩余,根據鋅的質量計算硫酸中溶質的質量分數,重點考查了分析圖表、獲取信息、分析解決問題的能力。
(1)銅不與硫酸反應,混合物中只有鋅與硫酸反應,生成硫酸鋅和氫氣,方程式為:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
(2)由圖表可知,每次加入的稀硫酸的質量相等,第1次加入20g稀硫酸固體減少了:10g-8.7g=1.3g,說明20g稀硫酸恰好與1.3g鋅反應,第4次加入20g稀硫酸固體減少了:6.1g-5.5g=0.6g,說明混合物中的鋅已反應完,剩余固體的質量就是混合物中銅的質量,即混合物中銅粉的質量是5.5g。
(3)第1次加入20g稀硫酸固體減少了:10g-8.7g=1.3g,說明20g稀硫酸恰好與1.3g鋅反應。設第1次參加反應的H2SO4的質量為x。
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
6598
1.3g x
651.3g=98xx=1.96g
稀硫酸中溶質的質量分數為:1.96g20g×100%=9.8%。
4.以文字敘述提供信息的反思評價型化學方程式計算
解題指導:解答化學計算題一般可概括為“審、思、答、查”4個程序:
(1)審,一審粗知大概(粗讀題,知其大概內容),二審數字位排(有效數字是否要求),三審關鍵所在(抓關鍵,細分析題目)。
(2)思,已知未知搭橋(找出已知、未知,建立聯系),概念由大化?。ㄈ缛苜|質量分數、濃硫酸、中和等,概念解剖,各個“擊破”),分析對比提高(對比概念、內容,確定方案)。
(3)答,計算設方列解(寫設、列方程、解方程),過程精簡準確(計算過程簡明、準確),清晰規(guī)范書寫(字跡清晰,書寫規(guī)范)。
(4)查,解答符合題意(倒推重審,不走題),符號配平搞齊(方程式配平),量值單位切題(量、單位與要求相符)。
在解題過程中,審題要周全,思考是關鍵,答題應規(guī)范,復查應全面。同時,解答完題目后還必須學會總結,主要從解題依據、解題關鍵、解題規(guī)律、錯解分析等方面入手。
例6.(威海)為了節(jié)約林木資源,近幾年興起石頭紙,石頭紙可用沿海水產養(yǎng)殖中產生的大量廢棄貝殼制得。為了測定某種貝殼中碳酸鈣的質量分數,取貝殼15克,加入150克7.3%的鹽酸溶液,充分反應后,稱得剩余物質的總質量為159.72克(假設貝殼中其他物質不與鹽酸反應)。有人認為,根據上述實驗數據,可按如下方案計算:根據“150克7.3%的鹽酸溶液”,得出參加反應的氯化氫質量,然后根據反應原理求得碳酸鈣的質量,最后求出貝殼中碳酸鈣的質量分數。
(1)以上方案是否正確?
(2)計算貝殼中碳酸鈣的質量分數。
解析:利用分析結果進行計算,關鍵是把握住完全反應的數據,利用有效的數據進行計算,體現出運用知識分析問題的能力。
(1)根據碳酸鈣與鹽酸反應的質量比分析,150克7.3%的鹽酸溶液中的氯化氫是否完全反應。由反應的化學方程式:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑可知,碳酸鈣與氯化氫反應的質量比為:100∶73,故150克7.3%的鹽酸溶液能與15g碳酸鈣完全反應,但所取15g貝殼中含有雜質,所以氯化氫有剩余,不能根據氯化氫質量計算貝殼中碳酸鈣的質量分數。故以上方案不正確。
(2)由質量守恒定律求出生成二氧化碳的質量,再根據碳酸鈣與鹽酸反應的方程式,求出碳酸鈣的質量,即可求出貝殼中碳酸鈣的質量分數。
生成CO2的質量為:15g+150g-159.72g=5.28g
設15g貝殼中純凈CaCO3的質量為x。則:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
10044
x5.28g
10044=x5.28gx=12g
貝殼中碳酸鈣的質量分數為:12g15g×100%=80%。
通過對2013年中考化學計算題命題熱點進行透析,我們不難看出,中考化學計算題在考查學生的基礎知識和技能的同時,突出考查了學生的分析判斷能力、聯系實際能力、綜合應用能力、各科融合能力、創(chuàng)新思維能力和科學探究能力,這就要求教師在教學過程中要按照新課程標準的理念轉變教學方式,促進學生自主、合作、探究性學習,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。聲明:本刊選用了部分國內外圖文,為了更好地維護著作者權益,敬請與本刊聯系,以便及時奉寄稿酬。
《中學生學習報》社有限公司