刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
浅谈高考化学计算
【作者】 丁伟栋
【机构】 山东昌乐及第中学
【摘要】【关键词】
【正文】 化学计算集应用技巧、思维训练于一体,熔智力、能力于一炉,能检验学生应用知识的能力层次,是高考中比较令人头痛的一类题目,也是最难得分的一类题目。纵观历年高考,化学计算给我们的感觉是不难了,这其实是一种错觉,化学原理、化学概念等化学素材呈现的落脚点降低了,题目看上去似乎容易了,但思维素质、思维方法的考查要求提高了,题目好做却难得分,加上大多数学生对基础知识的复习重视不够,题越简单越易失分,所以计算题在高考中得分仍然较低。我们在复习中应该防止一味注重巧解而忽视基础知识、基本计算方法的训练与归纳,应做到夯实基础、 注重思维品质的培养与落实。
一、近三年全国卷对化学计算的考查
纵观近三年全国I卷,对计算题的考查点主要有:溶度积计算、产率的计算、反应热的计算、平衡常数、平衡转化率及化学反应速率的计算等(见下表)。
二、对于化学计算的应考策略
1.熟练理解相关概念,形成相关知识体系
掌握计算概念与化学原理是进行化学计算中思维活动的前提,也是化学计算的目的,理解和运用计算概念、进行判断、推理,这是解题的思维过程。计算概念的准确理解和应用,不仅是化学计算的内容,而且是促使知识向能力转化,形成技能技巧、发展思维能力的重要因素。
2.归纳解题策略与方法
在知识归类、系统化后,要对同类型的计算题进行归纳。对解题策略与方法的归纳应在解决问题的过程中进行,在问题解决后进一步进行思考与总结,通过归纳提高思维能力。选用合适的方法解计算题,不但可以缩短解题的时间,还有助于减小计算过程中的运算量,大大降低运算过程中的出错率。
三、常见的计算方法有:
(一)守恒法
1.特点
利用守恒法解题可避免书写繁琐的化学方程式和细枝末节的干扰,不管中间过程,直接从始态和终态找出其中特有的守恒关系,提高解题的速度和准确度。
2.解题关键
守恒法解题成功的关键在于从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应关系。在解题时,首先必须明确每一种守恒法的特点,然后挖掘题目中存在的守恒关系,最后利用守恒关系找出已知量与未知量的关系,列出方程式,正确地解答题目。
3.常用守恒
(二)关系式法
关系式法常常应用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算,简化解题步骤,减少运算量,且计算结果不易出错,准确率高。多步反应中建立关系式的常见方法:
1.根据化学方程式确定关系式。
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中,求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式:3CO+ Fe2O3 2Fe+3 CO2,CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
则关系式为3CO~3 CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。
2.根据原子守恒确定关系式。
上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。
3.电子转移守恒法(如氨氧化法制硝酸):
(三)极端假设法(极值法)
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。它是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值,进行判断分析,求得结果。故也称为极端假设法。
1.极值法解题的基本思路:
(1)把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
(2)把混合物假设成纯净物。
(3)把平行反应分别假设成单一反应。
2.极值法解题的关键是紧扣题设的可能趋势,选好极端假设的落点。
(四)平均值法
该方法最适合定性地求解混合物的组成,即只求出混合物的可能成分,不用考虑各组分的含量。
如:将两种金属单质混合物13g,加到足量稀硫酸中,共放出标准状况下气体11.2L,这两种金属可能是( )
A.Zn和Fe B.Al和Zn C.Al和Mg D.Mg和Cu
(五)差量法
差量法是根据化学变化前后物质的数量发生的变化,找出 “理论差值”。这个差量可以是质量、气体物质的体积、压强、物质的量、反应过程中热量的变化等。该差值的大小与参与反应的有关量成正比。用差量法解题时先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例,然后求解。用差量法进行化学计算的优点是化难为易、化繁为简。如:
2Na2O2 + 2CO2=== 2 Na2CO3 +O2 Δm(固),Δn(气), ΔV(气)
2 mol 2 mol 2 mol 1 mol 56 g 1 mol 22.4 L(标况)
当然,解题方法并不仅仅局限于以上5种,还有我们从实践中总结出来的各种各样的经验方法,各种方法都有其自身的优点。无论使用哪一种,都应该注意以下几点:
一要抓住题目中的明确提示,例如差值,守恒关系,反应规律,选项的数字特点,以及相互关系,并结合化学反应方程式,定义式,关系式等,确定应选的方法。
二是使用各种解题方法时,一定要将相关量的关系搞清楚,尤其是差量,守恒,关系式等不要弄错,也不能凭空捏造,以免适得其反,弄巧成拙。
三是扎实的基础知识是各种解题方法的后盾,解题时应从基本概念基本理论入手,在分析题目条件上找方法,一时未能找到巧解方法,先从最基本方法求解按步就班,再从中发掘速算方法。
四是解题过程中,往往需要将多种解题方法综合,一齐同时运用,以达到最佳效果。
例如:有一块铁铝合金,先溶于足量盐酸中,再用足量KOH溶液处理,将产生的沉淀过滤,洗涤,干燥,灼烧使之完全变成红色粉末,经称量,发现该红色粉末和原合金质量恰好相等,则合金中铝的含量为多少?
分析:本题求混合金属的组成,只有一个"红色粉末与原合金质量相等"的条件,用普通方法不能迅速解题。根据化学方程式,因为铝经两步处理后已在过滤时除去,可依据铁守恒建立关系式:Fe~FeCl2~Fe(OH)2~Fe(OH)3~(1/2)Fe2O3,再由质量相等的条件,得合金中铝+铁的质量=氧化铁的质量=铁+氧的质量,从而可知,铝的含量相当于氧化铁中氧的含量,根据质量分数的公式,可求出其含量为:[(3×16)/(2×56+3×16)] ×100%=30%,解题中同时运用了关系式法、公式法、守恒法等。
综上所述,“时间就是分数,效率就是成绩”,要想解题过程迅速准确,必须针对题目的特点,选取最有效的解题方法,甚至是多种方法综合运用,以达到减少运算量,增强运算准确率的效果,取得更多的主动权,才能在高考中解决化学计算,取得佳绩。
一、近三年全国卷对化学计算的考查
纵观近三年全国I卷,对计算题的考查点主要有:溶度积计算、产率的计算、反应热的计算、平衡常数、平衡转化率及化学反应速率的计算等(见下表)。
二、对于化学计算的应考策略
1.熟练理解相关概念,形成相关知识体系
掌握计算概念与化学原理是进行化学计算中思维活动的前提,也是化学计算的目的,理解和运用计算概念、进行判断、推理,这是解题的思维过程。计算概念的准确理解和应用,不仅是化学计算的内容,而且是促使知识向能力转化,形成技能技巧、发展思维能力的重要因素。
2.归纳解题策略与方法
在知识归类、系统化后,要对同类型的计算题进行归纳。对解题策略与方法的归纳应在解决问题的过程中进行,在问题解决后进一步进行思考与总结,通过归纳提高思维能力。选用合适的方法解计算题,不但可以缩短解题的时间,还有助于减小计算过程中的运算量,大大降低运算过程中的出错率。
三、常见的计算方法有:
(一)守恒法
1.特点
利用守恒法解题可避免书写繁琐的化学方程式和细枝末节的干扰,不管中间过程,直接从始态和终态找出其中特有的守恒关系,提高解题的速度和准确度。
2.解题关键
守恒法解题成功的关键在于从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应关系。在解题时,首先必须明确每一种守恒法的特点,然后挖掘题目中存在的守恒关系,最后利用守恒关系找出已知量与未知量的关系,列出方程式,正确地解答题目。
3.常用守恒
(二)关系式法
关系式法常常应用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算,简化解题步骤,减少运算量,且计算结果不易出错,准确率高。多步反应中建立关系式的常见方法:
1.根据化学方程式确定关系式。
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中,求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式:3CO+ Fe2O3 2Fe+3 CO2,CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
则关系式为3CO~3 CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。
2.根据原子守恒确定关系式。
上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。
3.电子转移守恒法(如氨氧化法制硝酸):
(三)极端假设法(极值法)
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。它是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值,进行判断分析,求得结果。故也称为极端假设法。
1.极值法解题的基本思路:
(1)把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
(2)把混合物假设成纯净物。
(3)把平行反应分别假设成单一反应。
2.极值法解题的关键是紧扣题设的可能趋势,选好极端假设的落点。
(四)平均值法
该方法最适合定性地求解混合物的组成,即只求出混合物的可能成分,不用考虑各组分的含量。
如:将两种金属单质混合物13g,加到足量稀硫酸中,共放出标准状况下气体11.2L,这两种金属可能是( )
A.Zn和Fe B.Al和Zn C.Al和Mg D.Mg和Cu
(五)差量法
差量法是根据化学变化前后物质的数量发生的变化,找出 “理论差值”。这个差量可以是质量、气体物质的体积、压强、物质的量、反应过程中热量的变化等。该差值的大小与参与反应的有关量成正比。用差量法解题时先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例,然后求解。用差量法进行化学计算的优点是化难为易、化繁为简。如:
2Na2O2 + 2CO2=== 2 Na2CO3 +O2 Δm(固),Δn(气), ΔV(气)
2 mol 2 mol 2 mol 1 mol 56 g 1 mol 22.4 L(标况)
当然,解题方法并不仅仅局限于以上5种,还有我们从实践中总结出来的各种各样的经验方法,各种方法都有其自身的优点。无论使用哪一种,都应该注意以下几点:
一要抓住题目中的明确提示,例如差值,守恒关系,反应规律,选项的数字特点,以及相互关系,并结合化学反应方程式,定义式,关系式等,确定应选的方法。
二是使用各种解题方法时,一定要将相关量的关系搞清楚,尤其是差量,守恒,关系式等不要弄错,也不能凭空捏造,以免适得其反,弄巧成拙。
三是扎实的基础知识是各种解题方法的后盾,解题时应从基本概念基本理论入手,在分析题目条件上找方法,一时未能找到巧解方法,先从最基本方法求解按步就班,再从中发掘速算方法。
四是解题过程中,往往需要将多种解题方法综合,一齐同时运用,以达到最佳效果。
例如:有一块铁铝合金,先溶于足量盐酸中,再用足量KOH溶液处理,将产生的沉淀过滤,洗涤,干燥,灼烧使之完全变成红色粉末,经称量,发现该红色粉末和原合金质量恰好相等,则合金中铝的含量为多少?
分析:本题求混合金属的组成,只有一个"红色粉末与原合金质量相等"的条件,用普通方法不能迅速解题。根据化学方程式,因为铝经两步处理后已在过滤时除去,可依据铁守恒建立关系式:Fe~FeCl2~Fe(OH)2~Fe(OH)3~(1/2)Fe2O3,再由质量相等的条件,得合金中铝+铁的质量=氧化铁的质量=铁+氧的质量,从而可知,铝的含量相当于氧化铁中氧的含量,根据质量分数的公式,可求出其含量为:[(3×16)/(2×56+3×16)] ×100%=30%,解题中同时运用了关系式法、公式法、守恒法等。
综上所述,“时间就是分数,效率就是成绩”,要想解题过程迅速准确,必须针对题目的特点,选取最有效的解题方法,甚至是多种方法综合运用,以达到减少运算量,增强运算准确率的效果,取得更多的主动权,才能在高考中解决化学计算,取得佳绩。