張軍
《初中化學(xué)》教材中有關(guān)化學(xué)計算部分是大多數(shù)學(xué)生感到學(xué)習(xí)困難的知識點,也是學(xué)習(xí)化學(xué)的分化點。許多學(xué)生因為對化學(xué)計算產(chǎn)生了畏懼心理而導(dǎo)致化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的減弱甚至喪失,造成學(xué)習(xí)的退步。
在解題的眾多技巧方法之中“差量法”是一類最簡便但是對初學(xué)者而言較難理解掌握的解題方法。下文就是筆者運用“差量法”在解題時的心得體會小結(jié)。
一、“差量法”適用的情境
1.反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量不是純量且反應(yīng)前后質(zhì)量不等時。
2.反應(yīng)物為純量但未全部參加反應(yīng),生成物為混合物的質(zhì)量或反應(yīng)物為混合物的質(zhì)量,生成物為純量但不是生成的純量且反應(yīng)前后質(zhì)量不等時。
綜上所述,如果題中所給各物質(zhì)質(zhì)量由于不是純量或不是參加化學(xué)反應(yīng)的純量以及不是生成物的純量而不能帶入化學(xué)方程進(jìn)行相關(guān)計算。
3.反應(yīng)物和生成物分別為氣體時,如果反應(yīng)前后體積發(fā)生變化,此時根據(jù)阿伏加德羅定律:“同溫、同壓下相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子”。尋找出“差量法”解題決難題。
以上三個方面是使用“差量法”解題的情境,根據(jù)題干所給的信息具體分析題意,找到“差量法”的切入點。
二、“差量”的尋找途徑
1.固體物質(zhì)反應(yīng)“差量”的尋找
(1)如果物質(zhì)間反應(yīng)有氣體生成,一般反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為生成氣體的純量。
例如:用氯酸鉀和二氧化錳的混合物16g,加熱制氧氣,待完全反應(yīng),冷卻后稱量,得到11.2g固體物質(zhì),計算原混合物中二氧化錳的質(zhì)量?(后面的問題省略,下面各題類似)
差量尋找:由于題中所給各量均為混合物的質(zhì)量且不能換算成純量,所以不可以帶入化學(xué)方程,通過對質(zhì)量前后變化分析,生成固體質(zhì)量比反應(yīng)前減少的原因是失去了生成O2的質(zhì)量,這樣就找到了物質(zhì)的純量,mO2=16g—11.2g=4.8g,即可順利完成計算。
(2)如果物質(zhì)間反應(yīng)無氣體生成,這種情境下應(yīng)緊緊抓住化學(xué)方程式中固體物質(zhì)分析,從固體物質(zhì)的化學(xué)式比較得出固體物質(zhì)增重或減輕的原因,因為造成物質(zhì)質(zhì)量增重或減輕的量并不是某種物質(zhì)的質(zhì)量,而是某種元素的得失。所以在化學(xué)方程式后應(yīng)加一項△m ,用△m和其它物質(zhì)列比例進(jìn)行相關(guān)計算。
例如:現(xiàn)有Cu和CuO的混合物10g,通入足量的H2加熱反應(yīng),待固體全部變成亮紅色后停止加熱,至試管冷卻后稱量固體質(zhì)量為9.6g。試求:混合物中氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?
差量尋找:題中所給的質(zhì)量10g為混合物的質(zhì)量,9.6g雖為純凈物Cu的質(zhì)量,但不是生成物的純量(其中有一部分質(zhì)量為反應(yīng)物中未反應(yīng)的Cu的質(zhì)量),所有均無法帶入方程計算。從反應(yīng)前后固體質(zhì)量分析,固體質(zhì)量減少了,造成固體質(zhì)量減少的原因是CuO反應(yīng)中生成Cu失去了結(jié)合的氧元素,因而質(zhì)量減少且減少的質(zhì)量實質(zhì)上就是失去氧元素的質(zhì)量 得△m=80—64=16
2.固、液反應(yīng)中“差量”的尋找
(1)有氣體生成的固、液反應(yīng)
此類題中差量的尋找較為容易,通常反應(yīng)前后質(zhì)量的差值是因為生成的氣體逸散造成的,因此反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為生成氣體的純量。
例如:取碳酸鈉和氯化鈉的固體混合物13.6g,與質(zhì)量為73g的稀鹽酸恰好完全反應(yīng),得到82.2g的溶液。計算:
固體混合物中碳酸鈉的質(zhì)量
差量尋找:通過前后的質(zhì)量之差得出:mCO2=13.6g+73g—82.2g=4.4g
(2)沒有氣體生成的固、液反應(yīng)
這種題型一般能分析出固體質(zhì)量反應(yīng)后質(zhì)量變化或溶液質(zhì)量變化,對于固體質(zhì)量的變化通過固體的溶解和固體的析出附著尋找差量;對于溶液質(zhì)量的變化則要通過溶液的進(jìn)出量來進(jìn)行分析。固體反應(yīng)物因反應(yīng)進(jìn)入溶液成為進(jìn)量,生成固體不溶物從溶液中析出而成為出量,二者的差值即是我們所尋覓的差量。
例如:將鐵片放入100gCuSO4溶液中,一段時間后將鐵片取出。溶液的質(zhì)量為98g。求:生成銅的質(zhì)量?
差量尋找:這道題如果沒有認(rèn)真思考,很容易認(rèn)為由于溶液質(zhì)量減少是由于銅的析出確認(rèn)銅的質(zhì)量為2g,而實際上,溶液的質(zhì)量減輕是因為進(jìn)入溶液的鐵的質(zhì)量小于從溶液中析出的銅的質(zhì)量使然。所以溶液質(zhì)量的增重△m=64—56=8,然后根據(jù)找到的差量和實際質(zhì)量差和待求量列比例計算。
3.氣體反應(yīng)物的“差量”的尋找
氣體差量的計算要用到阿伏加德羅定律,主要以信息題的形式出現(xiàn),利用化學(xué)方程式中各氣體物質(zhì)間的分子數(shù),計算出反應(yīng)前氣體分子總數(shù)和反應(yīng)后氣體總數(shù)的差值,得到體積的差值。
例如:已知同一狀態(tài)下,分子間的分子個數(shù)比等于氣體間的體積比?,F(xiàn)有CO、O2、CO2 混合氣體9ml,點火爆炸后恢復(fù)到原來狀態(tài)時,體積減少1ml……
差量尋找:
通過計算的到反應(yīng)物和生成物的體積,使問題迎刃而解。
4.液體物質(zhì)反應(yīng)的“差量”的尋找
液體物質(zhì)間反應(yīng)因為生成氣體或沉淀而使溶液質(zhì)量增重或減輕,利用反應(yīng)前后質(zhì)量差值,就能算出氣體或沉淀之純量。本文就不再贅述。
總之,解題方法各種各樣,可以說解題多法,但貴在得法。通過本文,希望使我們的學(xué)生學(xué)會差量的推導(dǎo),跨越學(xué)習(xí)中遇到的障礙,取得學(xué)習(xí)的進(jìn)步。