浅析化学计算中的“化繁为简”

刘小英

随着化学新课程不断改革，STS教育在化学教学中初见成效。将社会、科学、环境融入化学教育中，势必要在教学过程中加强化学的实际应用，这就需要化学计算的帮忙。初中化学的计算从第三章开始，由化学式计算慢慢过渡到化学方程式的计算，要求越来越高，题目也越来越难。为了能在有限的时间内最大程度的解决计算，就必须寻找捷径，而这所谓的捷径，则是化学计算中的解题技巧。

初中化学中的质量守恒定律是一个十分重要的基本定律，其中元素守恒思想能为计算带来很大的帮助。有些根据化学方程式的计算，有时需要根据多个化学方程式分别计算，步骤多，耗时多，失误自然也多。碰到此类题时，如果能抓住反应前后某特征元素质量守恒这一点去分析、求解，就能将很多化学计算化繁为简。

在学习《有关化学方程式的综合计算》时，学生碰到了这样一道计算题：

（1）现有20 g一氧化碳和二氧化碳的混合气体，测得其中碳元素的质量分数为36%，将气体通入足量的石灰水中，问能生成沉淀多少克？

（2）如将该混合气体燃烧，使CO完全转化为CO2，再将生成的气体通入足量石灰水中，能生成沉淀多少克？

刚碰到这个题目时，很多学生认为题目太繁了，不愿去思考；还有一部分学生经过思考，通过解设未知数的方法求算正确了第一问，而第二问由于考虑不周全而发生了错误。当学生都积极思考过一遍后，笔者带着学生用常规方法进行了题目的讲解。

（1）分析：混合气体通入石灰水中只有CO2和石灰水反应生成沉淀，所以要求沉淀质量必须先求到混合气体中CO2质量

COCO2Ca（OH）2CaCO3

解设混合气体中m（CO2）=x，则m（CO）=20 g-x

根据题意x×1244×100%+（20g-x）×1228×100%=20 g×36%

解得x=8.8 g

设m（CaCO3）=y

CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+H2O

44 100

8.8 g y

448.8g=100yy=20 g

答：生成沉淀质量为20 g

（2）分析：将混合气体燃烧，CO转化为CO2，此时CO2的量包含两部分：原来混合气体中的和生成的，它们都与石灰水反应产生沉淀，所以要计算出两部分CO2质量再求沉淀质量

COO2CO2CO2CO2Ca（OH）2CaCO3

解设CO反应生成m（CO2）=x

2CO+O2点燃2CO2

56 88

20g-8.8g x

5611.2g=88x x=17.6 g

总的m（CO2）=17.6 g+8.8 g=26.4 g

设m（CaCO3）=y

CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+H2O

44 100

26.4 g y

44/26.4 g=100/yy=60 g 答：生成沉淀质量为60 g

在求算第（2）问CO2质量时，很多学生没有加入混合气体中的CO2，导致结果错误。这是解答此题的常规方法，涉及到了多步化学方程式，比较繁琐，如果思路不清晰，就很容易发生错误。此时可以换种思路，通过观察（2）的反应流程图，可以发现CO和CO2中的C元素最终都进入了CaCO3，可以根据元素守恒，求出C元素的质量除以CaCO3中C%就可以求算出CaCO3质量。

解根据C元素守恒m（CaCO3）×12100×100%=20 g×36%

解得m（CaCO3）=60 g

利用元素守恒求解此问，思路清晰，步骤简单，不易出错。

这种思想还可以运用在很多计算题上，下面再举3例利用元素守恒可以快速解题的计算题。

例1某实验室中需要1.6 g氧气进行实验。若用电解水的方法制取这些氧气，需要消耗水多少克？同时可以生成氢气多少克？

此题的常规解法是利用方程式求解

解设m（H2O）=xm（H2）=y

2H2O2H2↑+O2↑

36 4 32

x y 1.6 g

36/x=4/y=32/1.6 g

解得x=1.8 gy=0.2 g 答：消耗水1.8 g，生成氢气0.2 g

如果此题运用元素守恒思想，可以更简化。由于H2O中的H元素全部转化为了H2，O元素全部转化为了O2，根据O元素守恒，可以计算H2O的质量，再根据H元素守恒，计算H2质量。

解m（H2O）×16/18×100%=1.6 gx=1.8 g

m（H2）=m（H）=1.8 g×2/18×100%=0.2 g

此类题目在运用元素守恒的时候要特别注意，一定要物质中的某种元素全部转化为另一种物质，才能运用质量分数和元素守恒解题。

例2有一种含CaCO3与CaO的混合物，测得其中钙元素的质量分数为50%，取该混合物16 g，经高温煅烧后，将剩余固体投入足量的水中，固体全部溶解生成Ca（OH）2，则生成Ca（OH）2的质量为多少克？

此题和本文所给出的第一题有些类似，由于CaCO3高温分解会生成CaO，CaO与水反应又生成Ca（OH）2 ，在这里涉及多个反应，如果通过方程式计算会非常的繁琐，容易出错。而解决此题的关键在于物质在转化的过程中，反应物中的钙元素全部进入了Ca（OH）2，因此可根据钙元素守恒进行解答。

解根据Ca元素守恒

m[Ca（OH）2]×4074×100%=16 g×50%

m[Ca（OH）2]=14.8 g

答：生成Ca（OH）2质量为14.8 g

例33.8 g镁、铝、锌、铁混合物跟100 g稀硫酸恰好完全反应，将反应后溶液蒸干后得固体13.4 g，求：

（1）硫酸的质量分数；

（2）产生氢气的质量。

MgAlZnFeH2SO4MgSO4Al2（SO4）3ZnSO4FeSO4+H2

此题如果按照常规解法，要设至少3个未知数代入方程式求算，即便这样，根据题目所给信息也解不出来，所以此时只能转换思想，利用元素守恒来做

分析反应后溶液蒸干所得固体比原来固体混合物多出了硫酸根的质量，所以通过质量差可以求出硫酸根的质量再求出硫酸质量，进而得出硫酸质量分数。而氢气都来自于硫酸中的氢元素，根据氢元素守恒，求算氢气质量。

解m（SO4）=13.4 g-3.8 g=9.6 g

m（H2SO4）×96/98×100%=9.6 g

得m（H2SO4）=9.8 g

H2SO4%=9.8 g/100 g×100%=9.8%

m（H2）=m（H）=9.8 g-9.6 g=0.2 g

答：硫酸质量分数为9.8%，氢气质量为0.2 g

元素守恒的思想在化学计算中的运用如果得当，能够很大程度地提高解题速度，也可以锻炼学生的思维，这种思想的形成需要教师不断地指导和学生的练习和归纳。当然，化学计算还有其它的解题技巧，只要思路清晰，方法正确，一定能让学生感受到化学计算的乐趣和魅力。

（收稿日期：2014-07-15）