化學(xué)計算題是中學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中比較頭痛的一類題目,也是他們在測驗和考試中最難得分的一類題目,能選用最合適的方法準(zhǔn)確而快速地解決計算題,對于提高學(xué)習(xí)成績,增強(qiáng)學(xué)習(xí)效率,有著重要意義.
選用合適的方法解計算題,不但可以縮短解題的時間,還有助于減小計算過程中的運(yùn)算量,盡可能地降低運(yùn)算過程中出錯的機(jī)會.例如下題,有兩種不同的解法,相比之下,不難看出選取合適方法的重要性:
[例1]30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12克銅片反應(yīng),當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后,共收集到氣體2.24升(S.T.P),則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為
A.9mol/L B.8mol/L C.5mol/L D.10mol/L
解法一:因為題目中無指明硝酸是濃或稀,所以產(chǎn)物不能確定,根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的兩個方程式:
(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,(2)Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,可以設(shè)參與反應(yīng)(1)的Cu為xmol,則反應(yīng)生成的NO氣體為2/3xmol,反應(yīng)消耗的硝酸為8/3xmol,再設(shè)參與反應(yīng)(2)的Cu為ymol,則反應(yīng)生成的NO2氣體為2ymol,反應(yīng)消耗的硝酸為4ymol,從而可以列出方程組:
(x+y)*64=5.12,[(2/3)x+2y]*22.4=2.24,求得x=0.045mol,y=0.035mol,則所耗硝酸為8/3x+4y=0.26mol,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
解法二:根據(jù)質(zhì)量守恒定律,由于銅片只與硝酸完全反應(yīng)生成Cu2+,則產(chǎn)物應(yīng)為硝酸銅,且其物質(zhì)的量與原來的銅片一樣,均為5.12/64=0.08摩,從產(chǎn)物的化學(xué)式Cu(NO3)2可以看出,參與復(fù)分解反應(yīng)提供NO3-的HNO3有2*0.08=0.16摩;而反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物,無論是NO還是NO2,每一個分子都含有一個N原子,則氣體分子總數(shù)就相當(dāng)于參與氧化還原反應(yīng)的HNO3的摩爾數(shù),所以每消耗一摩HNO3都產(chǎn)生22.4L氣體(可以是NO或NO2甚至是兩者的混合物),現(xiàn)有氣體2.24L,即有0.1摩HNO3參與了氧化還原反應(yīng),故所耗硝酸為0.16+0.1=0.26摩,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
從以上兩種方法可以看出,本題是選擇題,只要求出結(jié)果便可,不論方式及解題規(guī)范,而此題的關(guān)鍵之處在于能否熟練應(yīng)用質(zhì)量守恒定律,第二種方法運(yùn)用了守恒法,所以運(yùn)算量要少得多,也不需要先將化學(xué)方程式列出,配平,從而大大縮短了解題時間,更避免了因不知按哪一個方程式來求硝酸所導(dǎo)致的恐慌.
一.要抓住題目中的明確提示,例如差值,守恒關(guān)系,反應(yīng)規(guī)律,選項的數(shù)字特點(diǎn),結(jié)構(gòu) 特點(diǎn),以及相互關(guān)系,并結(jié)合通式,化學(xué)方程式,定義式,關(guān)系式等,確定應(yīng)選的方法.
二.使用各種解題方法時,一定要將相關(guān)的量的關(guān)系搞清楚,尤其是差量,守恒,關(guān)系式等不要弄錯,也不能憑空捏造,以免適得其反,弄巧反拙.
三.扎實的基礎(chǔ)知識是各種解題方法的后盾,解題時應(yīng)在基本概念基本理論入手,在分析題目條件上找方法,一時未能找到巧解方法,先從最基本方法求解,按步就班,再從中發(fā)掘速算方法.
四.在解題過程中,往往需要將多種解題方法結(jié)合一齊同時運(yùn)用,以達(dá)到最佳效果.

[例11] 有一塊鐵鋁合金,溶于足量鹽酸中,再用足量KOH溶液處理,將產(chǎn)生的沉淀過濾,洗滌,干燥,灼燒使之完全變成紅色粉末,經(jīng)稱量,發(fā)現(xiàn)該紅色粉末和原合金質(zhì)量恰好相等,則合金中鋁的含量為
A.70% B.52.4% C.47.6% D.30%
本題是求混合金屬的組成,只有一個"紅色粉末與原合金質(zhì)量相等"的條件,用普通方法不能迅速解題.根據(jù)化學(xué)方程式,因為鋁經(jīng)兩步處理后已在過濾時除去,可用鐵守恒建立關(guān)系式:Fe--FeCl2--Fe(OH)2--Fe(OH)3--(1/2)Fe2O3,再由質(zhì)量相等的條件,得合金中鋁+鐵的質(zhì)量=氧化鐵的質(zhì)量=鐵+氧的質(zhì)量,從而可知,鋁的含量相當(dāng)于氧化鐵中氧的含量,根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的公式,可求出其含量為:[(3*16)/(2*56+3*16)]*100%=30%.解題中同時運(yùn)用了關(guān)系式法,公式法,守恒法等.
綜上所述,"時間就是分?jǐn)?shù),效率就是成績",要想解題過程迅速準(zhǔn)確,必須針對題目的特點(diǎn),選取最有效的解題方法,甚至是多種方法綜合運(yùn)用,以達(dá)到減少運(yùn)算量,增強(qiáng)運(yùn)算準(zhǔn)確率的效果,從而取得更多的主動權(quán),才能在測試中獲取更佳的成績.