劉淼

摘 要：物質(zhì)的量是高中化學中的重要概念，在解答化學計算題中有著廣泛的應(yīng)用。為提高學生計算題的解題能力，促進化學學習成績的有效提升，實踐中應(yīng)做好物質(zhì)的量基礎(chǔ)知識講解，使學生真正理解物質(zhì)的量表示的含義。同時，圍繞高中化學常見的計算題類型，講解使用物質(zhì)的量進行計算的思路，為學生以后更好地解題提供可行參考。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)的量;化學計算題;應(yīng)用;探究

物質(zhì)的量是國際單位制中七個基本物理量之一，貫穿整個高中化學階段。物質(zhì)的量的概念并不難理解，但是要想靈活應(yīng)用于各類計算題中并非易事，因此，教學實踐中應(yīng)基于學習者對物質(zhì)的量概念牢固掌握的基礎(chǔ)上，做好相關(guān)例題的篩選，為其展示運用物質(zhì)的量破題的相關(guān)細節(jié)，使其在應(yīng)用中能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提煉出題干中的有用信息，正確計算出相關(guān)參數(shù)。

一、用于解答氧化還原反應(yīng)計算題

氧化還原反應(yīng)是高中化學學習的重要反應(yīng)類型。氧化還原反應(yīng)的知識點較多，習題類型靈活多變，其中有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計算題是學生學習的重點與難點，而且是高考中的常考方向。解答氧化還原反應(yīng)計算題的解體思路為：其一，針對已配平的化學反應(yīng)方程式，運用化學反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)，以及物質(zhì)的量計算相關(guān)參數(shù);其二，針對化學反應(yīng)方程式未知運用得失電子守恒知識，構(gòu)建與物質(zhì)的量相關(guān)的方程[1]。教學實踐中為使學生更好地厘清氧化還原反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目之間的關(guān)系，迅速突破相關(guān)的計算題目，一方面應(yīng)注重為學習者講解難度不大的例題，進一步深化其對物質(zhì)的量本質(zhì)及作用的理解，增強其計算的自信心，另一方面，為更好地拓展學生的計算能力，應(yīng)結(jié)合學生實際增加習題講解難度，做好進階教學，尤其在授課的過程中做好與學生的課堂互動，激發(fā)其學習與思考的主動性，使其能夠在計算的過程中以物質(zhì)的量為線索巧妙切入。

例如：將0.04mol高錳酸鉀固體加熱發(fā)生分解反應(yīng)。一段時間后共產(chǎn)生氣體amol，向反應(yīng)殘留后的固體中加入足量濃鹽酸，又產(chǎn)生氣體bmol。若Mn元素在溶液中均以Mn2+的形式存在，求生成氣體的物質(zhì)的量的取值范圍。

通過審題可知習題涉及的反應(yīng)較多，分別是高錳酸鉀被加熱生成氧氣的反應(yīng)，高錳酸鉀、K2MnO4、MnO2和濃鹽酸生成氯氣的反應(yīng)，因此，題干中a、bmol氣體分別為O2和Cl2。氣體物質(zhì)的量也即兩種氣體物質(zhì)的量之和[2]。高錳酸鉀中Mn元素的化合價為+7價，而在溶液中Mn元素的化合價為+2價，因此，由電子守恒可知轉(zhuǎn)移的總電子數(shù)為0.2mol。要求生成氣體物質(zhì)的量的取值范圍，可知當高錳酸鉀未分解時a為0，氣體的物質(zhì)的量最大值為0.1mol。當高錳酸鉀全部分解生成O2，氣體物質(zhì)的量的最小值為0.08mol，因此，生成氣體物質(zhì)的量的取值范圍為0.08mol～0.1mol。

二、用于解答化學平衡計算題

有關(guān)化學平衡方面的計算是高中化學的難點。為提高解題正確率，需要學生深刻理解化學平衡的相關(guān)理論，把握可逆反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上以物質(zhì)的量為主要研究對象，分析化學反應(yīng)前后物質(zhì)的量的變化關(guān)系，必要情況下，需要聯(lián)系所學的數(shù)學知識合理設(shè)出參數(shù)。因有關(guān)化學平衡的計算題具有一定的技巧性，教學實踐中不但為學生認真灌輸相關(guān)計算理論，而且為學生展示如何把握可逆反應(yīng)中物質(zhì)的量關(guān)系，以及具體的解題思路。同時，在完成相關(guān)習題講解后，要求其認真回顧整個解題過程，總結(jié)考查的知識點，分析解題的切入點，以及解題的步驟[3]。通常情況下，解答化學平衡類的習題需要依據(jù)可逆反應(yīng)方程式，列出有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系的三段式，而后根據(jù)題干中給出的參數(shù)進行針對性的計算。

例如：將5molA加入1L密閉容器中兩個可逆反應(yīng)：2molA分解成2molB和1molC，1molA分解成1molC和1molD。達到平衡時測得A和C的物質(zhì)的量濃度分別為2.5mol/L，2mol/L，求達到平衡時兩個反應(yīng)的化學平衡常數(shù)，以及A的總轉(zhuǎn)化率。

該題主要考查化學平衡的相關(guān)理論，能很好地檢驗學生對轉(zhuǎn)化率、化學平衡常數(shù)概念的理解。因該題涉及兩個可逆反應(yīng)，而且給出了物質(zhì)A和C在平衡時的物質(zhì)的量濃度，因此，求解出兩個反應(yīng)在平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是解題的關(guān)鍵所在。通過審題可知，可分別設(shè)出兩個可逆反應(yīng)中物質(zhì)A參加反應(yīng)的物質(zhì)的量，列出三段式構(gòu)建一元二次方程組，不難求解出反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量，以及物質(zhì)的量濃度，運用轉(zhuǎn)化率、化學平衡常數(shù)計算公式，可分別計算出化學平衡常數(shù)為0.32、1.2，以及A的總轉(zhuǎn)化率為50%。

三、用于解答電化學計算題

電化學在高中化學中占有重要地位。其中有關(guān)原電池與電解池相關(guān)的計算是各類測試，以及高考中的熱門考點。解答該類問題的關(guān)鍵在于能夠準確地判斷出電極名稱，結(jié)合對應(yīng)電極下的離子種類，以及離子放電順序表寫出對應(yīng)電極反應(yīng)方程式，而后尋找相關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系，靈活運用得失電子守恒知識作答[4]。實踐中為使學生更好地掌握運用物質(zhì)的量解答相關(guān)習題的思路與方法，應(yīng)結(jié)合自身教學經(jīng)驗有針對性地篩選與講解相關(guān)習題，尤其使學生盡可能多地見到不同的習題情境，拓寬其視野，幫助其積累相關(guān)的解題經(jīng)驗，包括如何審題、如何挖掘題干中的隱藏信息等。不僅如此，要求學生完成聽課后相關(guān)的討論活動，進一步加深對電化學習題情境的印象與理解，避免在以后計算類似問題時走彎路。

例如：課堂上可為學生講解如下習題：使用石墨做電極電解0.1mol/L的NaCl溶液，一段時間后發(fā)現(xiàn)，相同條件下兩極收集到的氣體體積之比為4：3，則陰極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量與陽極產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量之比是多少？陽極產(chǎn)生氣體平均摩爾質(zhì)量是多少？

解題的關(guān)鍵在于認真審題，注重隱含信息的挖掘，運用所學的電化學知識進行解答。根據(jù)題意以及電解知識可推斷出先電解NaCl溶液后電解NaOH溶液。電解NaCl溶液陰陽極的產(chǎn)物分別為氯氣和氫氣，且物質(zhì)的量相等。電解NaOH溶液時陰陽兩極的產(chǎn)物為氫氣和氧氣，物質(zhì)的量之比為2：1。在此基礎(chǔ)上設(shè)出生成的氣體物質(zhì)的量，結(jié)合兩極收集到的氣體體積之比為4：3，列出方程得出生成氣體之間的關(guān)系，不難得出陰極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量與陽極產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量之比是4：3，陽極產(chǎn)生的氣體為氯氣和氧氣，計算得出其平均摩爾質(zhì)量為58g/mol[5]。

四、用于解答反應(yīng)熱計算題

反應(yīng)熱是高中化學中的重要內(nèi)容。其中有關(guān)化學反應(yīng)熱的計算是學生學習的重點。教學實踐發(fā)現(xiàn)，部分學生遇到相關(guān)的計算類題目往往出錯。究其原因在于其對化學反應(yīng)熱概念的理解不夠深入，對反應(yīng)熱計算的步驟不夠清晰。為提高學生解答反應(yīng)熱計算題的能力，應(yīng)注重結(jié)合具體例題為學生深入講解相關(guān)概念，使其真正地吃透相關(guān)概念的內(nèi)涵[6]。掌握運用物質(zhì)的量，以及蓋斯定律解答計算題的相關(guān)思路。不僅如此，為提高學生運用物質(zhì)的量解題的靈活性，應(yīng)注重圍繞教學內(nèi)容及時組織學生開展針對性的訓練活動，鼓勵其進行獨立思考，認真動手計算，體會運用物質(zhì)的量進行反應(yīng)熱計算的整個過程，更好地把握計算細節(jié)，促進其計算能力的有效提升。

例如：課堂上展示如下習題對學習者進行訓練：已知2mol氫氣和1mol氧氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)水的反應(yīng)熱為-571.6kJ/mol，1mol甲烷和2mol氧氣生成1mol二氧化碳和2mol液態(tài)水的反應(yīng)熱為-890kL/mol。將標況下112L的氫氣和甲烷混合氣體，完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，測得反應(yīng)放出熱量3695kJ。求原混合氣體的平均相對分子質(zhì)量。

該題將化學反應(yīng)的反應(yīng)熱計算與平均相對分子質(zhì)量聯(lián)系在一起。解答該題需要充分理解反應(yīng)熱的概念，掌握反應(yīng)熱的計算思路與方法。題干中給出了兩種混合氣體在標準下的體積不難計算出混合氣體的物質(zhì)的量為5mol。結(jié)合給出的反應(yīng)方程式，分別設(shè)出氫氣和甲烷的物質(zhì)的量，根據(jù)其總物質(zhì)的量，以及反應(yīng)熱列出兩個方程式，可計算出氫氣和甲烷的物質(zhì)的量分別為1.25mol和3.75mol，在此基礎(chǔ)上不難計算出混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為12.5。

五、用于解答pH類計算題

計算溶液的pH值是高中化學中的常見計算題類型。該類問題常和鹽類的水解、酸堿中和滴定實驗知識結(jié)合在一起，要求學生不僅能夠掌握相關(guān)物質(zhì)之間的化學反應(yīng)，而且需要考慮鹽類的水解對溶液pH值的影響[7]。解答該類問題的關(guān)鍵在于能夠清晰地掌握計算的思路，而后進行認真計算，避免出現(xiàn)計算錯誤。教學實踐中為使學生更好地解答相關(guān)習題，應(yīng)告知學生搞清楚反應(yīng)中物質(zhì)的量關(guān)系的重要性，在此基礎(chǔ)上靈活運用相關(guān)的教學工具，如多媒體技術(shù)開展習題講解活動，更好地吸引學生的注意力。不僅如此，應(yīng)注重根據(jù)學生在課程上的表現(xiàn)及時給予學生以鼓勵與表揚，進一步提高其學習體驗，以及課堂學習滿意度。

例如：在講解鹽類的水解知識后，可為學生講解如下例題：取25mL市售食醋（假設(shè)酸均為醋酸）于錐形瓶中，滴加2～3滴酚酞，在堿式滴定管中裝入0.2mol/L的NaOH溶液滴定至終點，重復(fù)三次，用去NaOH的體積分別為24.98mL、25.02mL、27.08mL。請分析如何計算滴定終點的pH值。

該題以酸堿中和滴定為背景要求學生計算溶液的pH值，考查酸堿中和滴定實驗內(nèi)容、鹽類的水解、電力平衡常數(shù)等知識點，具有較強的綜合性。解答該題時需要運用實驗知識排除誤差較大的數(shù)據(jù)，計算出醋酸的物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L，根據(jù)酸堿綜合知識判斷最終的溶質(zhì)為CH3COONa，結(jié)合鹽類的水解知識不難計算出最終的pH值約為9。

六、用于解答有機物計算題

有機物是高中化學中非常重要的部分，涉及很多的概念與相關(guān)的反應(yīng)原理。相關(guān)習題在高中化學各類測試，以及高考中占有較高分值，其中有關(guān)有機物的計算具有一定難度，需要學生具有較強的分析問題能力。教學實踐中為使學生掌握解答不同有機物計算題的思路，應(yīng)結(jié)合自身教學經(jīng)驗做好有機物計算題類型的匯總，并結(jié)合教學進度為學生注意講解相關(guān)例題，緊緊圍繞物質(zhì)的量這一重要概念，尋找參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，使其見到更多的習題類型，在以后的解題中能夠做到舉一反三[8]。需要注意的是與學生一起剖析計算思路后應(yīng)注重預(yù)留空白時間，鼓勵學生親自動手相關(guān)的計算，如此既能加深印象，又能避免眼高手低。

例如：教學實踐中與學生分析下題，并要求其詳細寫出計算過程：將3g某醛溶于水制成1L的溶液，取10ml和一定量的銀氨溶液充分反應(yīng)得到0.3gAg。請分析判斷該醛是甲醛、乙醛還是丙醛。

該題看似較為簡單卻考查了醛的相關(guān)性質(zhì)。解答該題需要基于物質(zhì)的量進行分析判斷。解答該題可考慮使用假設(shè)法。若該醛為甲醛，則1mol甲醛發(fā)生銀鏡反應(yīng)可生成銀4mol，則10mL溶液中甲醛的物質(zhì)的量為0.001mol，最多能夠得到0.432g銀，若銀氨溶液不足，則能夠生成0.3gAg。若為乙醛則10mL溶液中乙醇的物質(zhì)的量約為6.82×10-4mol，則最多能夠生成0.15g的銀，因此不可能是乙醛，也不可能是丙醛，可能為甲醛。

結(jié)束語

綜上所述，計算題是高中化學中具有較高難度的一類題型。為提高學生解題的正確率，不僅需要其牢固掌握相關(guān)化學反應(yīng)原理，而且需要掌握相關(guān)技巧。教學實踐中，為提高學生解答不同計算題的能力與水平，應(yīng)注重以下教學策略的應(yīng)用：

其一，夯實基礎(chǔ)。物質(zhì)的量是解答化學計算題非常重要的概念，學生對物質(zhì)的量概念的理解深度關(guān)系著解答計算題的正確率以及效率，因此，應(yīng)采取相關(guān)舉措使學生充分理解與掌握物質(zhì)的量這一重要概念。課堂上為學生認真講解相關(guān)理論，尤其通過設(shè)計判斷題在課堂上與學生互動，營造活潑課堂氛圍，澄清其對物質(zhì)的量概念的認識，糾正其理解上的誤區(qū)。其二，精講例題。為增強學生運用物質(zhì)的量解答化學計算題的意識，掌握運用物質(zhì)的量解答高中化學不同計算題型的思路與方法，教學活動中應(yīng)精挑細選相關(guān)例題，向課堂要效率，通過經(jīng)典例題的講解，既鞏固學生所學基礎(chǔ)，又激活學生的思維，使其更好地把握計算的相關(guān)細節(jié)，以及注意事項。其三，開展訓練。為增強學生運用物質(zhì)的量解答計算題的靈活性，教學實踐中應(yīng)注重開展相關(guān)的訓練活動，加深學生對化學反應(yīng)原理認識的同時，明確不同物質(zhì)的量在化學反應(yīng)中之間的邏輯關(guān)系，提高其運用物質(zhì)的量解題的熟練程度。

參考文獻

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