很多同學(xué)覺得化學(xué)計算很難學(xué),有些同學(xué)甚至害怕化學(xué)計算,其原因并不是同學(xué)們沒努力,而是我們教師的教學(xué)失誤造成的。不管是教師還是學(xué)生,在化學(xué)計算的認(rèn)識上普遍存在四大誤區(qū),將簡單問題復(fù)雜化,造成“事倍功半”的局面。
走出化學(xué)計算的認(rèn)識誤區(qū),從本源上重新認(rèn)識化學(xué)計算,你就會發(fā)現(xiàn):化學(xué)計算原來如此簡單!
誤區(qū)一:重方法,輕原理
化學(xué)計算方法如化學(xué)方程式法、差量法、過量法、關(guān)系式法、公式法、守恒法、平均值法、十字交叉法等等,是大家耳熟能詳?shù)。但請靜下來想想:你知道化學(xué)計算的原理是什么嗎?不知道?沒見過?是的,教材上沒有,各種教輔資料也沒提起過,我們的老師,我們的老師的老師也從來沒有告訴我們。可見:化學(xué)計算原理怎一個“輕”字了得。要進(jìn)行化學(xué)計算,連計算的原理都不明白,豈不是瞎子摸象,無的放矢么?
化學(xué)計算原理到底是什么呢?從字面上看,是用數(shù)學(xué)方法解決化學(xué)問題;從解題過程上看,化學(xué)計算是如何用數(shù)學(xué)方法來解決化學(xué)問題的呢?
例1.將2.36g干燥的KClO3和MnO2 的混合物加熱至反應(yīng)完全,得到480mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2。
計算原混合物中KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
【解法1】設(shè)KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω
2KClO3 + 3O2↑ 2KCl
245g 67.2L 根據(jù)題目信息列出計算式
2.36g×ω 0.48L
2.36g×ω×67.2L = 245g×0.48L --------計算式(數(shù)學(xué)計算模型)
ω = 74.2% 計算求解
答:原混合物中KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.2%。
【解法2】設(shè)KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω,據(jù)O元素守恒有
×3 = ×2
ω = 74.2%
答:原混合物中KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.2%。
從上面的分析我們可以發(fā)現(xiàn):不管采用何種方法,化學(xué)計算過程都是由列計算式和計算求解兩大部分組成。因此不難得出化學(xué)計算原理:化學(xué)計算過程就是將化學(xué)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)計算模型,再通過數(shù)學(xué)運算來解決化學(xué)問題的過程。通俗地說,化學(xué)計算過程就是根據(jù)題目信息列出計算式,然后計算求解的過程。
誤區(qū)二:掌握的計算方法越多越好
許多同學(xué)認(rèn)為化學(xué)計算沒學(xué)好是因為沒有掌握足夠的化學(xué)計算方法,于是買來大量資料,花費大量時間惡補計算方法,結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)能力提升非常有限,對于見過的題型還好,如果遇到未見過的題目,還是一籌莫展。何以如此?是因為你把化學(xué)計算方法看得太重要了,把計算方法看成是解決化學(xué)計算的神,拜的神多了,在你遇到難事的時候,眾神都不知道該誰出手幫你了!
從化學(xué)計算原理看,通常所說的化學(xué)計算方法只是“列計算式”的常用方式和辦法,是為列計算式服務(wù)的。而列計算式的主要方式是依據(jù)題目信息自然而然地列出計算式,就像數(shù)學(xué)上“列方程解應(yīng)用題”一樣,用得著這法那法碼?
例2.將一定質(zhì)量的鈉投入24.6g t℃的水中,恰好得到t℃的NaOH飽和溶液31.2g。求t℃時
NaOH的溶解度。
【解法1】 (差量法) 設(shè)反應(yīng)的水的質(zhì)量為x,生成的氫氧化鈉的質(zhì)量為y。
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑ 質(zhì)量差
46g 36g 80g 2g 44g
x y (31.2-24.6)g
x = = 5.4g y = = 12g
t℃時NaOH的溶解度 = ×100g = 62.5g
答:t℃時NaOH的溶解度為62.5g。
【解法2】(據(jù)“31.2g-24.6g”的意義列方程解:“31.2g-24.6g”是反應(yīng)前后液體質(zhì)量變化
值,引起變化的原因是水中加進(jìn)了Na而放出H2,故有“31.2g-24.6g = m(Na)-m(H2)”)
設(shè)生成的NaOH為xmol。
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
x x x x/2
依題意有:23g/mol·x-2g/mol·x/2 = 31.2g-24.6g
解得:x = 0.3mol
t℃時NaOH的溶解度 = ×100g = 62.5g。
答:t℃時NaOH的溶解度為62.5g。
【解法3】 (據(jù)“24.6g”列方程解:24.6g H2O一部分與鈉反應(yīng),一部分作溶劑)
設(shè)生成的NaOH為xmol。
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
x x x x/2
依題意有: 31.2g-40g/mol·x + 18g/mol·x = 24.6g
解得:x = 0.3mol
t℃時NaOH的溶解度 = ×100g = 62.5g。
答:t℃時NaOH的溶解度為62.5g。
【解法4】 (據(jù)“31.2g”列方程解:溶液質(zhì)量 = 溶質(zhì)質(zhì)量 + 溶劑質(zhì)量)
設(shè)生成的NaOH為xmol。
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
x x x x/2
依題意有:24.6g-18g/mol·x +40g/mol·x = 31.2g
解得:x = 0.3mol
t℃時NaOH的溶解度 = ×100g = 62.5g。
答:t℃時NaOH的溶解度為62.5g。
上面的四種解法中,只有解法1是典型的差量法,而其他幾種解法不能很好地歸結(jié)為某一方法。解題方法是指列計算式的方式和辦法,是由題目信息決定的,題目信息不同,解題方法就不同,F(xiàn)在應(yīng)該明白為什么掌握了許多計算方法但在解題時卻仍然卡殼的原因了吧。
片面追求化學(xué)計算方法的多、大、全,是毫無意義的,只是浪費精力和時間而已。如果把花在這方面的時間用在對化學(xué)計算原理的理解和應(yīng)用上,恐怕早就成為化學(xué)計算高手了。
誤區(qū)三:套用方法
化學(xué)計算傳統(tǒng)的教學(xué)方式是先介紹某種計算方法,然后利用該方法解答相關(guān)題目,在教學(xué)術(shù)語上叫做正向遷移,通俗地講,就是“套方法”。絕大多數(shù)人在解化學(xué)計算題時都是采用“套方法”的方式。“套方法”有天生的缺陷:既然是“套”,難免“生搬硬套”,套錯對象,套錯方法,要求正向遷移,難道不會負(fù)向遷移嗎?
化學(xué)計算原理要求“根據(jù)題目信息列出計算式”,這就告訴我們:解題方法是由題目信息決定的,隱藏在題目信息之中,需要我們從信息中“找”出來。解化學(xué)計算題時應(yīng)“找方法”,而不是“套方法”。
例3.某金屬單質(zhì)的質(zhì)量為16.2g,與足量氧氣反應(yīng)后生成M2O3 30.6g,若氧元素的相對原子質(zhì)量為16,則M的相對原子質(zhì)量為 ( )
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