高中化學(xué)計(jì)算中常見的幾種解題方法歸類分析

■鐘文鋒

在高考化學(xué)中,涉及計(jì)算的問題占據(jù)較大的分值。所以同學(xué)們只有對(duì)化學(xué)計(jì)算的常見方法加以掌握,才能在高考中取得較好的成績(jī)。本文旨在對(duì)高中化學(xué)計(jì)算中常見的幾種解法加以歸類分析,希望能給同學(xué)們提供一些幫助。

一、守恒法

一般情況下,在化學(xué)計(jì)算這個(gè)環(huán)節(jié)中,守恒法主要運(yùn)用在質(zhì)量守恒、電子守恒及元素守恒等中。運(yùn)用守恒法解題,不僅能夠提高解題速度,還能夠提高解題的準(zhǔn)確率。

例1假設(shè)向100mL0.25mol·L-1的氯化鋁溶液中添加一定量的金屬鈉,反應(yīng)恰好生成了只包含NaCl及Na[Al(OH)4]的澄清溶液,則添加的金屬鈉的實(shí)際質(zhì)量為多少?

分析：本題涉及的反應(yīng)有2Na+2H2O==2NaOH+H2↑與AlCl3+4NaOH==Na[Al(OH)4]+3NaCl。解答該問題時(shí),若是通過方程式展開研究,不僅會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間與精力,還很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。但如果通過元素守恒展開計(jì)算,可以發(fā)現(xiàn)金屬鈉反應(yīng)后,最終的生成物為NaCl及Na[Al(OH)4],并且在這兩個(gè)生成物中,Na+與Cl-,Na+和[Al(OH)4]-之比均是1∶1,所以根據(jù)0.025mol的AlCl3,可以很快求出加入的鈉的質(zhì)量為23×(0.025×3+0.025)=2.3(g)。

二、討論法

若是題設(shè)條件十分充足,那么我們可以針對(duì)已知條件直接加以求解。若是已知條件并不充足,此時(shí)我們便可通過討論法進(jìn)行求解。

例2先在量程是30mL的量筒中盛裝二氧化氮與氧氣的混合氣體,再將量筒倒扣在水中,讓氣體充分發(fā)生反應(yīng),最終剩余氣體5mL。則原混合氣體中包含多少氧氣?

分析：對(duì)于成績(jī)中等及偏下的同學(xué)來說,解答此題時(shí)存在一定的困難。此時(shí)可以借助小組形式對(duì)這道題進(jìn)行分析討論,這樣不僅能夠激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)還能調(diào)動(dòng)大家解題的積極性。

三、極值法

極值法屬于一種數(shù)學(xué)思想分析方法。在化學(xué)領(lǐng)域中,將問題條件無限放大,通過極端思維對(duì)問題加以思考并探究,由不確定的一些條件放大到極端條件,可以對(duì)未知結(jié)論進(jìn)行求解。如判斷混合物具體組成的問題時(shí),可以運(yùn)用極值法,對(duì)混合體系中包含的各個(gè)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)等加以確定。

例3在一定條件下,將鈉與氧氣反應(yīng)生成的1.5g物質(zhì)溶于水,所得溶液恰好能被80mL0.5mol·L-1的HCl溶液中和,則生成物的成分是()。

A.Na2O B.Na2O2

C.Na2O和Na2O2D.Na2O2和Na

分析：由題意可知,n(HCl)=0.04mol。先利用極值法把生成物假設(shè)為某一種氧化物進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)產(chǎn)物只有Na2O時(shí),m(Na2O)=0.02mol×62 g·mol-1=1.24 g。當(dāng)產(chǎn)物只有Na2O2時(shí),m(Na2O2)=0.02mol×78g·mol-1=1.56g。再結(jié)合平均值原理可推出,該反應(yīng)的生成物是Na2O和Na2O2的混合物。答案為C。

四、平均值法

平均值法主要是借助于平均值加以計(jì)算解題的一種方法。針對(duì)一些問題,如果我們可以借助平均值法進(jìn)行求解,便能化難為易,快速得出問題的答案。

例4一混合物的質(zhì)量是1.2g,其中包含鐵和另外一種金屬,和足量的稀硫酸發(fā)生反應(yīng)后,生成了0.1g的氫氣,則原混合物中包含的另外一種金屬是()。

A.Al B.Fe C.Cu D.Z n

分析：先估算出生成0.1g的氫氣所需的四種金屬的質(zhì)量,分別為2.8gFe、0.9gAl、3.25gZn及3.2gCu。再根據(jù)平均值原理進(jìn)行分析,混合物一共為1.2g,包含2.8gFe,這比1.2g大很多,因此另外一種金屬的質(zhì)量一定比1.2g小,所以只能是Al。答案為A。