沈小祥

化學計算是能力要求很高的題型，復習中，不少教師用導學案編制專題，絞盡腦汁，花大力氣來提升學生的解題能力，但效果一般，往往是學生聽得昏昏沉沉，一知半解，舉一反三能力欠缺，到頭來還是不會解題。筆者所在學校也有過這樣的困惑，但筆者堅信導學案本身是調(diào)動學生學習自主性的一種有效的教學手段。通過調(diào)研，筆者認為出現(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，學生遇到新情景，理不清題意；②學生使用化學原理如方程式、電荷守恒、元素守恒等解題方法不熟練、不自信。同時筆者還主張?zhí)嵘芰Φ耐瑫r，更要關注學生“最近發(fā)展區(qū)”，合理設置分析臺階，分步引導，逐步提升解題能力。本文以小高考化學計算復習專題為例，談談如何優(yōu)化導學案的編制來幫助學生突破瓶頸。

一、混合物的計算

例1將9.0 g鎂鋁合金溶于足量稀硫酸后，收集到標準狀況下10.08 L氫氣，計算該合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)。

解析第一步：寫出發(fā)生反應的化學方程式：、。

第二步：假設鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol，由化學方程式可知，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、過量反應的計算

例2某學生用NaHCO3和KHCO3組成的固體混合物進行實驗，測得如下數(shù)據(jù)（鹽酸物質(zhì)的量濃度相等）：

實驗編號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）（標準狀況）

2.24 L

3.36 L

3.36 L

試計算混合物中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)生反應的化學方程式為（離子方程式都是）。實驗中，固體混合物肯定過量（鹽酸不足），可算出c（HCl）=；實驗中，鹽酸肯定過量（固體混合物不足），根據(jù)“混合物的計算”方法，可算出NaHCO3和KHCO3的物質(zhì)的量之比。

三、多步反應的計算

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時的損失率。

解析第一步：寫出發(fā)生反應的化學方程式。

（1）4FeS2+11O2高溫2Fe2O3+8SO2

（2）

（3）

（4）

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

FeS2～SO2～SO3～H2SO4～（NH4）2SO4

75.0 t×80.2%·x·89.8%79.2 t

該計算過程與NH3的利用率92.6%有沒有關系？答：。

第三步：解出轉(zhuǎn)化率x=，損失率為。

四、守恒法計算

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

O2、點燃CO2

足量Ca（OH）2CaCO3

若每一步反應都完全進行，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)的量關系。

變式訓練無土栽培中，需要配制一定組成的植物營養(yǎng)液。已知某植物營養(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養(yǎng)液，需要三種溶質(zhì)各多少克？

解析該營養(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系（這個定量關系叫做“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系：

×c（K+）+×c（Zn2+）=×c（Cl―）+

×c（SO42―）

電荷守恒的關鍵：①將陰陽離子分列等號兩側(cè)，一定要列全，不遺漏；②系數(shù)=電荷數(shù)

五、物質(zhì)組成的計算

例5某結晶水合物含有兩種陽離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為1.96 g的該結晶水合物，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)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體；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）。試通過計算確定該結晶水合物的化學式。

解析該結晶水合物中含有的兩種陽離子是和，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）的最簡整數(shù)比為，該結晶水合物的化學式為。

六、極限假設法

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，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)量分數(shù)）比MgCl2（35.5×224+35.5×2=）高，第二步計算四個選項：NaCl、AlCl3、KCl、CaCl2中氯的含量分別為：、、、

課后練習

練習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，測得溶液質(zhì)量增加1.87 g，計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)生反應的化學方程式。

（NH4）2SO4+NaOH△

NH4HSO4+2NaOH△

Na2SO4+NH3↑+2H2O

第二步：假設硫酸銨、硫酸氫銨的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol，由化學方程式可知，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)生反應的化學方程式為：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3取4.53 g 硫酸鋁銨晶體[化學式為Al2（NH4）2（SO4）4·24H2O，相對分子質(zhì)量為906]加熱分解，最終剩余0.51 g Al2O3固體。加熱過程中，固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖1所示。請通過計算確定400℃時剩余固體成分的化學式。圖1

解析n（硫酸鋁銨晶體）=；其中，

n（H2O）=，m（H2O）=；

400℃時，固體質(zhì)量的減少值為g（

剩余固體的化學式為。

練習4兩種金屬的混合物4 g與足量鹽酸反應，生成氫氣2.24 L（標準狀況），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

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

本文選取了常見的幾種計算題題型，通過優(yōu)化導學案的編制，引導學生對復雜問題進行“分解”，旨在優(yōu)化學生解題思路，給學生一根“拐杖”——熟化分析方法，堅定解題信心。讓學生能夠走得更好，并期待有朝一日能夠脫離“拐杖”獨自走下去。當然，小高考試題中的計算往往更復雜、更綜合，但萬丈高樓平地起，小高考復習中學生需要這樣的“拐杖”。

（收稿日期：2016-10-21）