化學計算應用題專題突破

趙經(jīng)啟

摘 要：化學計算應用題是河北省理科綜合試卷中化學部分必考的題型，對審題能力、數(shù)據(jù)處理能力和綜合分析能力等學科素養(yǎng)進行綜合考查，充分體現(xiàn)了“從生活走進化學，從化學走向社會”的理念。通過考點解讀、命題趨勢分析、試題歸類解析、方法點撥等方面進行總結歸納，為指導中考專題復習提供導向作用。

關鍵詞：化學計算；題型解析；方法點撥

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2018）08-0045-05

一、考點解讀

化學計算從量的方面反映了物質間的相互關系及其變化規(guī)律，是化學研究的重要途徑?？疾樾问街饕羞x擇題、填空題、計算應用題，其中計算應用題是初中化學計算題的重點，也是河北省理科綜合試卷中化學部分必考的壓軸題型。這類試題題型靈活，近幾年（如表1）已不是單純的考查計算，而是以與生產(chǎn)、生活實際緊密聯(lián)系的重點化學反應為切入點，以實驗為載體，通過實驗情景展示、圖表、圖像等不同種形式間接提供信息，將化學方程式和溶質的質量分數(shù)計算結合在一起，對學生們的審題能力、信息搜集能力、數(shù)據(jù)處理能力、綜合分析能力和應用能力等學科素養(yǎng)進行綜合考查，充分體現(xiàn)了“從生活走進化學，從化學走向社會”的理念，具有較好的區(qū)分度。

二、題型解析

類型一：文字敘述型計算應用題

【特點分析】該類試題通常用簡練的語言描述一個實驗內(nèi)容或化學反應過程，直接或間接提供數(shù)據(jù)信息，最后提出需要計算的問題，要求學生按要求進行作答。此類試題常以化學方程式和溶質的質量分數(shù)結合計算的形式出現(xiàn)，考查學生審題的能力和分析問題的能力。

【典型示例】為測定某硫酸溶液中溶質的質量分數(shù)，化學小組同學取10g該硫酸溶液，向其中加入21.2gBaCl2溶液，二者恰好完全反應，過濾后稱得濾液的質量為28.87g。請計算：（溫馨提示：H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl）

（1）反應后生成沉淀的質量是________ g；

（2）該硫酸溶液中溶質的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)質量守恒定律，反應前硫酸溶液和氯化鋇溶液的質量之和與反應后濾液質量之差即為生成硫酸鋇的質量，即10g+21.2g-28.87g=2.33g；問題（2）根據(jù)化學方程式，利用生成物硫酸鋇的質量可計算出參加反應的硫酸的質量，進而依據(jù)溶質質量分數(shù)的計算公式計算出硫酸溶液中溶質的質量分數(shù)。

【參考答案】

（1）2.33

（2）解：設硫酸溶液中溶質質量為

硫酸溶液中溶質的質量分數(shù)：

答：該硫酸溶液中溶質的質量分數(shù)9.8%。

【方法點撥】解答此類試題，應在理解題意的基礎上，以簡要流程圖的形式呈現(xiàn)化學反應過程，然后結合化學方程式進行分析和解答。對于兩種溶液反應后生成沉淀質量的計算，可根據(jù)質量守恒定律，利用反應前的物質質量總和與反應后所得溶液質量之差求出生成沉淀的質量。

類型二：含雜質型計算應用題

【特點分析】此類試題常借助與生產(chǎn)、生活實際聯(lián)系緊密的純堿、合金、礦石等含有雜質的物質，通過具體的化學反應（雜質不參加反應）設置情景，將化學方程式與物質純度或溶質質量分數(shù)的計算綜合在一起，考查學生解決實際問題的能力，充分體現(xiàn)了化學與生產(chǎn)、生活實際緊密聯(lián)系的學科特點。

【典型示例】日常使用的金屬材料，大多數(shù)屬于合金。黃銅是以鋅作主要添加元素的銅合金。彈殼的黃銅只含有鋅和銅。將22g彈殼放在盛有100g稀硫酸的燒杯中（恰好完全反應），當彈殼不再溶解后，燒杯中物質的質量是121.8g。計算：

（1）產(chǎn)生氫氣的質量為______g；

（2）稀硫酸中溶質的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)題意可知，反應前各物質的總質量為22g+100g=122g，彈殼不再溶解后，產(chǎn)生的氫氣逸出，剩余所有物質的質量為121.8g，反應前后質量之差122g-121.8g=0.2 g即為產(chǎn)生氫氣的質量。問題（2）銅鋅合金中只有鋅與稀硫酸反應，根據(jù)鋅與硫酸反應的化學方程式，利用生成的0.2g氫氣（已知純物質的質量），計算出100g稀硫酸中溶質的質量，再根據(jù)溶質質量分數(shù)的計算公式計算稀硫酸的溶質質量分數(shù)。

【參考答案】（1）0.2；（2）10.0%（計算過程略）。

【方法點撥】化學方程式表示的是純凈物之間的質量關系，因此解題時需要將混合物中實際參加反應的物質質量代入化學方程式進行計算。對于生成的氣體質量的計算，可根據(jù)質量守恒定律，利用差量法進行求解，即反應后減少的質量為生成氣體的質量。

類型三：標簽型計算應用題

【特點分析】該類試題的特點是利用標簽的形式提供有關信息，以物質的純度計算或溶液濃度的判斷為主要問題形式，考查學生對信息的提取能力和解決實際問題的能力。該類試題很好地體現(xiàn)了學以致用的學科思想。

【典型示例】如圖1是某胃藥標簽上的部分內(nèi)容，某化學興趣小組取10片該藥品研碎放入燒杯中，再向燒杯中滴加稀鹽酸至恰好完全反應（雜質不溶于水，也不參加反應），共消耗稀鹽酸23g，測得反應后燒杯內(nèi)物質的總質量為25.8g。請計算：

（1）反應共生成氣體的質量為 g；

（2）所用鹽酸中溶質的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）碳酸氫鈉與鹽酸反應放出氣體二氧化碳，根據(jù)質量守恒定律，反應前后質量差即為生成氣體二氧化碳的質量，即（50g÷100）×10+23g-25.8g=2.2g；問題（2）根據(jù)碳酸氫鈉與鹽酸反應的化學方程式，利用生成的2.2g二氧化碳的質量計算出23g稀鹽酸中氯化氫的質量，再根據(jù)溶質質量分數(shù)的計算公式進行計算。

【參考答案】（1）2.2；（2）15.9%（計算過程略）。

【方法點撥】首先，挖掘標簽中的有用信息是解決此類問題的關鍵所在。其次，注意解題格式，如果試題要求對物質純度或溶液濃度等進行判斷，要用簡練的語言做出正確解釋。

類型四：實驗情景型計算應用題

【特點分析】實驗情景型計算題是近來年出現(xiàn)的較新題型。此類試題通過化學實驗過程圖示的方式提供數(shù)據(jù)信息和設置問題，考查學生的數(shù)據(jù)提取和分析能力。

【典型示例】某化學興趣小組在實驗室用碳酸鈉溶液和熟石灰制取少量氫氧化鈉溶液。他們的實驗過程和相關數(shù)據(jù)如圖2所示，請計算：

（1）實驗中生成沉淀的質量為__________g；

（2）所得氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)質量守恒定律，反應后減少的質量即為實驗中生成沉淀碳酸鈣的質量，即195.6g-185.6g=10g；問題（2）根據(jù)化學方程式，利用生成沉淀碳酸鈣的質量可求出生成的氫氧化鈉質量，計算溶液的質量需要將燒杯的質量去除，再求出反應后所得氫氧化鈉溶液溶質的質量分數(shù)。

【參考答案】（1）10；（2）10%（計算過程略）。

【方法點撥】此類試題的解題關鍵是依據(jù)化學方程式對每個裝置變化前后的實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，提取有用數(shù)據(jù)進行解答。

類型五：函數(shù)圖像型計算應用題

【特點分析】函數(shù)圖像不僅能表示化學反應，還能較好地反映化學變化的過程。此類試題的特點是借助數(shù)學方法中的坐標系，把多個對化學反應具有影響的因素用曲線圖的形式表示出來，計算隱含在圖像之中的所需數(shù)據(jù)，通過設置問題情景，考查學生的讀圖能力和分析能力。

【典型示例】化學興趣小組用一瓶久置的過氧化氫溶液制取氧氣并測量過氧化氫質量分數(shù)。稱量68g過氧化氫溶液和0.1g二氧化錳進行實驗，反應前后質量隨時間變化關系如圖3。請計算：

（1）制得氧氣的質量是_________________g；

（2）過氧化氫溶液的溶質質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)過氧化氫分解的化學方程式并結合函數(shù)圖像分析可知：過氧化氫溶液和二氧化錳混合物在反應后減少的質量即為氧氣的質量，即68.1g-67.3g=0.8g；問題（2）根據(jù)過氧化氫分解的方程式，利用生成的氧氣質量可求出參加反應的過氧化氫的質量，再根據(jù)溶質質量分數(shù)的計算公式求出過氧化氫溶液中溶質的質量分數(shù)。

【參考答案】（1）0.8；（2）2.5%（計算過程略）。

【方法點撥】解答該類試題，首先應該明確坐標系中橫、縱坐標所建立的是哪兩個量之間的關系，其次根據(jù)化學方程式分析“三點一趨勢”表示的意義，即起點、拐點、終點和圖像變化趨勢的含義（拐點表示對應兩種物質恰好完全反應），最后通過對圖像的綜合分析，準確提取有用信息進行解答。

類型六：表格數(shù)據(jù)型計算應用題

【特點分析】表格數(shù)據(jù)型計算應用題是利用數(shù)學方法對化學實驗數(shù)據(jù)進行處理，并以表格為載體將解題信息呈現(xiàn)出來。試題往往給出多組數(shù)據(jù)或條件，通過對數(shù)據(jù)或條件的對比分析解答有關問題。此類試題的特點是實驗數(shù)據(jù)較多，信息量較大，注重實驗過程分析，側重分析能力的考查，試題難度較大。

【典型示例1】某學習小組的同學用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，他們?nèi)?0g石灰石放入燒杯，再把80g稀鹽酸分四次加入燒杯中，實驗過程所得數(shù)據(jù)如下表（已知石灰石樣品中含有的雜質既不溶于水，也不與稀鹽酸反應）。

分析表中數(shù)據(jù)，完成下列問題：

（1）表中m的數(shù)值為________；

（2）計算稀鹽酸的溶質質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)稀鹽酸與碳酸鈣反應方程式，結合表格提供的實驗數(shù)據(jù)，比較第1次和第2次實驗數(shù)據(jù)可以得出“20g稀鹽酸中的溶質HCl與3g（10g-7g）CaCO3恰好完全反應”，比較第2次和第3次實驗數(shù)據(jù)可以得出“第3次所用的稀鹽酸過量，即石灰石中的CaCO3已完全反應，剩下2.6g固體為既不溶于水，也不與稀鹽酸反應的雜質”，因此得出第4次的數(shù)據(jù)m值為2.6；問題（2）通過上述分析可知，第1次和第2次實驗中稀鹽酸中HCl已被完全反應，可以通過第1次或第2次實驗中消耗的CaCO3的質量求出HCl的質量，并根據(jù)溶質質量分數(shù)公式計算出稀鹽酸溶質的質量分數(shù)。

【參考答案】（1）2.6；（2）11% （計算過程略）。

【典型示例2】“黃銅”是銅、鋅合金，為了測定某黃銅樣品中鋅的質量分數(shù)，甲、乙、丙三位同學分別進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如下：（燒杯均為56g）

請回答下列問題：

（1）_________________同學取用的稀鹽酸和樣品恰好完全反應，他制取的氫氣的質量是___________________；

（2）計算黃銅樣品中鋅的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)鋅與稀鹽酸反應的化學方程式和表格提供的數(shù)據(jù)，比較甲和丙實驗數(shù)據(jù)可以得出“甲同學所用鹽酸有剩余”，比較乙和丙實驗數(shù)據(jù)可以得出 “乙同學所用的黃銅過量”，綜合甲、乙、丙三位同學實驗數(shù)據(jù)分析可知丙同學取用的稀鹽酸和樣品恰好完全反應，再根據(jù)丙同學的實驗數(shù)據(jù)計算出氫氣的質量為“129g+20g-148.8g=0.2g”；問題（2）根據(jù)丙同學的數(shù)據(jù)，利用氫氣的質量計算出20g合金中鋅的質量，再計算出黃銅樣品中鋅的質量分數(shù)。

【參考答案】（1）丙，0.2g；（2）32.5%（計算過程略）。

【方法點撥】對于此類計算題，解題的關鍵是對圖表所提供的數(shù)據(jù)進行對比分析，從“變化”中找“不變”，從“不變”中找“變化”，尋找各組數(shù)據(jù)之間內(nèi)在的變化規(guī)律，再從中選取關鍵的數(shù)據(jù)（一般是某一種完全反應的物質或二者恰好完全反應的物質的數(shù)據(jù)）進行解答。

類型七：表格、圖像型計算應用題

【特點分析】搜集整理和信息處理能力是新課程標準要求培養(yǎng)的一種基本能力，是中考考查的重點，在近幾年中考試題中出現(xiàn)的以表格和圖像為載體的化學計算應用題便是其最突出的體現(xiàn)。此類試題以表格和函數(shù)圖像結合在一起的形式將解題信息呈現(xiàn)出來，著重考查學生對某一化學反應從不同角度進行分析的能力。

【典型示例】鈣是人體中的常量元素，缺鈣時可通過食用保健藥劑來增加攝入量。某補鈣藥劑主要成分為碳酸鈣?，F(xiàn)將100g鹽酸分成5等份，逐次加到用40g該補鈣劑制成的粉末中（其他成分不與鹽酸反應），得到部分數(shù)據(jù)與圖像（圖4）。請根據(jù)有關信息回答問題：

（1）a的數(shù)值為______________________；

（2）計算該鹽酸中溶質的質量分數(shù)。（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

【剖析】問題（1）根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸的反應方程式和圖表數(shù)據(jù)分析可知，第四次加入鹽酸后，補鈣劑中的碳酸鈣與所加的鹽酸恰好完全反應，故此時剩余的20g固體是補鈣劑中的非碳酸鈣成分，第1次至第4次中每次加入20g鹽酸，參加反應的碳酸鈣質量均為5g，所以第三次加入稀鹽酸后反應的碳酸鈣質量為15g，故a值為25；問題（2）在前4次的每一次反應中，20g鹽酸中的溶質均已完全反應，故可根據(jù)每一次反應的碳酸鈣的質量求出20g鹽酸中溶質的質量，由此再求出鹽酸中溶質的質量分數(shù)。

【參考答案】（1）25；（2）18.3%

（計算過程略）。

【方法點撥】解答此類試題的關鍵是培養(yǎng)學生對具體化學反應進行多角度分析的能力，此類試題可以通過專題訓練，總結正確的解題方法，提高學生對表格和圖像的綜合分析能力。

三、突破策略

化學計算應用題雖然題型較多，但都是以化學方程式計算為主，并結合溶質質量分數(shù)或物質純度等綜合計算，解題時應注意以下問題：

（一）正確書寫化學方程式是得分關鍵，對計算中涉及的化學反應必須依據(jù)事實寫出相關的化學方程式，尤其是要注意配平方程式，只有根據(jù)正確的化學方程式進行計算，其結果才可能是正確的。

（二）化學方程式表示的是純凈物之間的質量關系，對于含有雜質的反應物或生成物（雜質不參加反應），要換算成純凈物質的質量再代入方程式進行計算。

（三）步驟要完整，格式要規(guī)范，單位要一致。

（四）對于化學方程式與溶質的質量分數(shù)相結合的綜合計算，解題時首先應明確溶液中的溶質是什么，其次應明確所求溶液的質量如何計算，最后運用公式計算溶質的質量分數(shù)。此類試題解題的關鍵是掌握生成溶液質量的計算方法，即生成溶液的質量=反應前各物質的質量總和-難溶性雜質（或不參加反應的物質）的質量-生成物中非溶液（生成的沉淀或氣體）的質量。

（五）對于函數(shù)圖像、表格、標簽、實驗情景型綜合計算題，解題時要充分利用題給信息，并善于分析和判斷題中有用的數(shù)據(jù)，排除無關數(shù)據(jù)的干擾，最后找到物質之間正確的數(shù)量關系進行解答。

總之，只要抓好化學方程式的正確書寫和基本的計算，加強分類練習，熟練掌握不同情境下的分析方法，細心作答，就能使問題迎刃而解。