化学计算 化学计算是从定量的角度来研究物质变化的规律。它是以化学知识为载体,以数学为工具,对物质进行定量的计算。 化学计算与化学基本概念、基本理论、元素化合物、有机化合物、化学实验等内容都有着密切的联系,是考查学生应用各方面知识进行推理、判断、分析、综合等抽象思维和逻辑思维能力的重要题型。 中学化学计算主要包括:有关原子量、分子量及确定分子式的计算;有关物质的量和气体摩尔体积的计算;有关物质溶解度和溶液浓度的计算;有关利用化学反应方程式的计算;以及具有计算因素的各类问题的综合应用。 化学计算的类型很多,无论解什么样的化学计算题,都要掌握化学计算的基本方法;善于运用概念分析进行计算,并善于把物质的量运用于混合物的计算,同时要掌握有关取值范围等的综合计算。 如: 有关化学方程式的计算 1.有关纯度、利用率、产率的计算
(指反应物) (指生成物) 2.有关分步反应的计算 多步反应指某一种初始原料经若干步反应后才得到最终产物。这类计算可将各步反应方程式逐一列出,然后根据最初反应物和最终生成物之间物质量的关系,建立关系式,一步计算完成。一般可采用关系式法(注意配平相应的化学方程式)和元素守恒法(关键元素在反应物和生成物中匹配守恒)。 3.有关过量问题的计算 物质间的化学反应按着一定量的关系进行,但题目中若给出两个或两个以上反应物的用量,应按反应物间的质量比或物质的量之比判断哪种反应物过量,然后按量少的反应物进行计算。 解答有关化学方程式的计算应注意以下三点:第一,代入方程式的计算量必须是纯量;第二,同一物质的某种量单位要相同,不同物质的某种量单位可不同;第三,应全面理解化学方程式表示的量的关系,如原子分子个数比、物质质量比、物质的量比、气体体积比等。 有关混合物的计算 1.方程组法 ①先设混合物中各成分物质的量分别为x、y;②正确写出相关化学方程式列出关系式;③根据题意和关系式列方程组求解x、y;④最后归结到题目要求上规范答题。 解题中列方程一般为混合物质量方程、物质的量方程、气体体积方程三大类。 2.极端假设法 极端假设法又称极限法,就是把研究对象或过程变化推到某种理想的极限状态,然后进行分析判断,以其所得极限值与题设情境对比,揭示问题的实质,从而迅速找到解题捷径。 在解有关混合物计算题时,可采用极端假设法,分别假设原混合物是某一种纯净物,然后进行计算,再分析讨论,确定混合物的组成质量等。极端假设法采用数学中极值的观点,对培养创造性思维很有利。 极端假设法主要应用于混合物计算和过量问题计算。例如:求混合物的组成成分;求混合物的物质的量之比;求反应物的用量;求反应物的取值范围等。 3.十字交叉法 凡能列出一个二元一次方程组求解的命题均可用十字交叉法。常见用法如下: 根据平均分子量“十字交叉”——得物质的量之比。 根据同位素原子量“十字交叉”——得同位素物质的量比。 根据混合气体平均密度“十字交叉”——得气体体积比。 根据溶液百分比浓度“十字交叉”——得溶液质量比。 根据溶液物质的量浓度“十字交叉”——得溶液的体积比。 根据有机物碳、氢个数“十字交叉”——得有机混合物的组成。 有关气体的计算 1.重要计算公式 标准状况下气体体积(L)=物质的量(mol)× 标准状况下气体摩尔质量= 气体相对分子质量 混合气体“平均摩尔质量” 2.气态方程及推广
(其中 为压强,计量单位为大气压或帕斯卡; 为气体体积,计量单位为升; 为绝对温度) (m为气体质量,M为式量) (同温同体积时,压强与气体物质的量成正比) (同温同压时,气体体积与气体物质的量成正比) (同压同体积时,绝对温度与气体物质的量成反比) 3.阿伏加德罗定律及推论 在相同温度和压强条件下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 同温同压下的不同气体,其体积之比等于它们物质的量之比,等于所含微粒数之比;其密度之比等于式量比,等于其相对密度。 同温同压下的同种气体,其体积比等于物质的量比,等于其质量比。 化学计算是从定量的角度研究化学反应规律,在化学计算过程中应用许多数学知识和数学思想。数学思想和数学方法在高考化学试题中的应用主要有:分类讨论的思想,转化与化归的思想,数形结合的思想,函数与方程的思想。除了上述四种数学思想的应用外,还有数学方法技巧的应用,如极值法、十字交叉法、平均值法、方程法等。
|