例談表格模型在高中化學計算中的應用

遲宇前

(云南師范大學附屬中學呈貢校區(qū) 650500)

一、建立表格模型

若有AaBb和CcDd兩種物質(zhì)(A、B、C、D為原子種類，a、b、c、d為原子個數(shù)),其中A、B、C、D原子的相對原子質(zhì)量分別為為MA、MB、MC、MD.即可求出兩種物質(zhì)中A、D原子個數(shù)比為a∶d；A、D元素質(zhì)量比為aMA∶dMD；具體過程見表1.

表1 建立表格模型

本文中m代表質(zhì)量，Mr代表相對分子質(zhì)量，M代表摩爾質(zhì)量，n為物質(zhì)的量，N為微粒個數(shù)，NA為阿伏加德羅常量約為6.02×1023，V為體積，Vm為氣體摩爾體積，標況下氣體的摩爾體積約為22.4L·mol-1，p為壓強，T為溫度，ρ為密度，c為摩爾濃度.

二、表格模型的應用

1.利用n、N、NA、m、M、V、Vm之間的關(guān)系，求比值

高中化學教學中，利用n=m/M；n=N/NA；n=V/Vm之間的計算是高中化學計算中的重點和難點，由于公式間轉(zhuǎn)化錯綜復雜，學生計算過程中綜合性比較強，利用表格模型，可以幫助學生輕松、快速的理清思路，解決問題.

例1質(zhì)量比為3∶2的O2和O3，下列說法正確的是( ).

A.分子數(shù)之比3∶2

B.原子數(shù)之比1∶1

C.同溫同壓下氣體的體積之比9∶4

D.物質(zhì)的量之比4∶9

分析A中n=m/M，即物質(zhì)的量之比為9∶4,因為分子個數(shù)與物質(zhì)的量成正比，故分子個數(shù)比為9∶4,故A錯誤；B中一個O2分子中有2個氧原子，一個O3分子中有3個氧原子，故氧原子個數(shù)比為9×2∶4×3=3∶2，B錯誤；C中同溫同壓下氣體的體積與物質(zhì)的量成正比，故體積比為9∶4,故C正確；D錯誤.故選C.建立表格模型，具體過程見表2.

表2 利用n、N、NA、m、M、V、Vm之間的關(guān)系，求比值

2.與阿伏加德羅定律及其推論有關(guān)的求比值問題

阿伏加德羅定律說的是同溫同壓氣體的體積與物質(zhì)的量成正比.結(jié)合玻意耳定律和蓋·呂薩克定律可得出理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT(R=8.314J·mol-1·K-1).利用理想氣體狀態(tài)方程決阿伏加德羅定律及其推論的相關(guān)計算是高中化學學習的重點.

(1)利用pV=nRT，求比值.

例2標準狀況下，關(guān)于22.4 L CO和17 g NH3的說法錯誤的是( ).

A.物質(zhì)的量之比21

B.原子數(shù)之比1∶2

C.體積之比1∶1

D.分子數(shù)之比1∶1

分析A中，標況下22.4 L CO氣體的n=22.4L/22.4L·mol-1=1 mol；17g NH3的n=17g/17g·mol-1=1mol，物質(zhì)的量之比等于1∶1，故A錯誤；B中一個CO分子中有2個原子，一個NH3分子中有4個原子，故原子個數(shù)比為1×2∶1×4=1∶2，B正確；C同溫同壓下氣體的體積與物質(zhì)的量成正比，故體積比為1∶1,故C正確；D中分子個數(shù)與物質(zhì)的量成正比，分子個數(shù)比為1∶1,D正確.故選A.建立表格模型，具體過程見表3.

表3 利用pV=nRT，求比值

(2)利用pM=ρRT,求比值.

例3在標準狀況下空氣的平均式量為29，相同條件下下列四種氣體中密度比空氣大的有____.

①H2②CO2③HCl ④Cl2

表4 利用pM=ρRT,求比值

3.利用c、n、V之間的關(guān)系，求比值

例4等體積的Na2SO4、KAl(SO4)2、Al2(SO4)33種溶液分別與等體積、濃度的BaCl2溶液完全反應，則3種溶液的摩爾濃度之比為：____.

表5 利用c、n、V之間的關(guān)系，求比值

通過構(gòu)建思維模型，把相關(guān)的問題合并為一類問題，實現(xiàn)“多題一解”.此方法還可用于化學反應速率，平衡移動，電化學等問題，同時也為其他復雜計算中尋找“多題一解”，提供了思路.