高一化學(xué)解題方法之：計(jì)算題如何“對(duì)癥下藥”？

　　化學(xué)計(jì)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?cè)跍y驗(yàn)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(jì)算題,對(duì)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(jì)算題,不但可以縮短解題的時(shí)間,還有助于減小計(jì)算過程中的運(yùn)算量,盡可能地降低運(yùn)算過程中出錯(cuò)的機(jī)會(huì).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?yàn)轭}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(gè)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(gè)分子都含有一個(gè)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(shí)間,更避免了因不知按哪一個(gè)方程式來求硝酸所導(dǎo)致的恐慌.再看下題:

　　[例2]在一個(gè)6升的密閉容器中,放入3升X(氣)和2升Y(氣),在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng):4X(氣)+3Y(氣) 2Q(氣)+nR(氣) 達(dá)到平衡后,容器內(nèi)溫度不變,混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%,X的濃度減小1/3,則該反應(yīng)方程式中的n值是

　　A.3 B.4 C.5 D.6

　　解法一:抓住“X濃度減少1/3”,結(jié)合化學(xué)方程式的系數(shù)比等于體積比,可分別列出各物質(zhì)的始態(tài),變量和終態(tài):

　　4X 3Y 2Q nR

　　始態(tài) 3L 2L 0 0

　　變量 -1/3*3L=1L -3/4*1L=3/4L +2/4*1L=1/2L +n/4*1L=n/4L

　　終態(tài) 3-1=2L 2-3/4==5/4L 0+1/2=1/2L 0+n/4=n/4L

　　由以上關(guān)系式可知,平衡后(終態(tài))混和氣體的體積為(2+5/4+1/2+n/4)L即(15+n)/4L,按題意"混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%"即(15+n)/4-5=5*5%,求得n=6.

　　解法二:選用差量法,按題意"混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%"按題意"混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%",即混和氣體的體積增加了 (2+3)*5%=0.25L,根據(jù)方程式,4X+3Y只能生成2Q+nR,即每4體積X反應(yīng),總體積改變量為(2+n)-(4+3)=n-5,現(xiàn)有 1/3*3L=1L的X反應(yīng),即總體積改變量為1L*[(n-5)/4]=0.25L,從而求出n=6.

　　解法三:抓住"混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%",得出反應(yīng)由X+Y開始時(shí),平衡必定先向右移,生成了Q和R之后,壓強(qiáng)增大,說明正反應(yīng)肯定是體積增大的反應(yīng),則反應(yīng)方程式中X與Y的系數(shù)之和必小于Q與R的系數(shù)之和,所以4+3<2+n,得出n>5,在四個(gè)選項(xiàng)中只有D中n=6符合要求,為應(yīng)選答案.

　　本題考查的是關(guān)于化學(xué)平衡的內(nèi)容.解法一是遵循化學(xué)平衡規(guī)律,按步就班的規(guī)范做法,雖然肯定能算出正確答案,但沒有把握住"選擇題,不問過程,只要結(jié)果"的特點(diǎn),當(dāng)作一道計(jì)算題來做,普通學(xué)生也起碼要用5分鐘完成,花的時(shí)間較多.解法二運(yùn)用了差量法,以含n的體積變量 (差量)來建立等式,冉峽斕豱算出了的值,但還是未能充分利用選擇題的"選擇"特點(diǎn),用時(shí)要1分鐘左右.解法三對(duì)平衡移動(dòng)與體積變化的關(guān)系理解透徹,不用半分鐘就可得出唯一正確的答案.

　　由此可見,在計(jì)算過程中針對(duì)題目特點(diǎn)選用不同的解題方法,往往有助于減少運(yùn)算過程中所消耗的時(shí)間及出錯(cuò)的機(jī)會(huì),達(dá)到快速,準(zhǔn)確解題的效果,而運(yùn)用較多的解題方法通常有以下幾種: