关注制约条件 求解化学计算

边永平

(河北省丰宁满族自治县第一中学 068350)

基于化学学科素养的化学计算题常常以化学基本概念和理论、元素化合物等知识为载体，重在考查学生的逻辑思维能力.有些计算题中各个数据之间存在着一定的制约关系，如某几种反应物的物质的量之和一定，或者两个量之间的比值为固定值.在解答过程中，要综合考虑物质间转化时的内在联系，在取值上要充分考虑这些制约条件，否则会使计算结果出现较大的偏差或完全相悖的结论.现举数例并进行浅析.

1 对不同反应物的总量加以制约

可以假设：H2SO4有xmol,HNO3有ymol，则可列出下列式子：

(2x+y)/y=4/1

x+y=0.6

解得：x=0.36,y=0.24

评注对于不同反应物的总量有限制条件时,解题时要综合考虑,不能只按单一反应计算,否则将得出片面的结果.

2 对反应物间用量的大小关系加以制约

例2在25℃时，将体积为Va、pH为m的稀HNO3与体积为Vb、pH为n的NaOH溶液混合，恰好中和，已知两溶液的体积关系和pH的关系分别为：Va

(1)m值能否等于3(填“能”或“否”)____，理由为____；

(2)m值能否等于5(填“能”或“否”)____，理由为____；

(3)确定m的取值范围是____.

解析本题中的第(1)问属于有关pH的基本概念问题，解答时要注意到m=0.5n这个制约条件，再结合n>7这个隐含条件，便可轻松得出答案；第(2)问则需要进行一定的计算推理，即对考生的要求又上升了一个层次，需要对酸碱中和原理要有更深的理解，而且要掌握中和原理的计算，推理时需要注意到Va

答案：(1)否；若m=3，则n=6，这样两种溶液均显酸性.

(2)否；若m=5，则n=10，则由此可知当酸碱恰好中和时有：Va/Vb=10，则有Va>Vb，这和题中的已知条件相矛盾.

(3)3.5

酸碱恰好中和时：Va×10-a=Vb×10b-14

Va/Vb=10a+b-14=103a-14，由于Va7,m>3.5，最终得出：3.5

评注本题在命题方式上设置了难度层次逐级升高的三个问题，问题内容环环相扣，互相关联，有了前面的问题作铺垫，后面的问题便容易解答. 本题需要注意三个制约条件:酸碱用量的体积大小关系、二者的定量关系、隐含的pH取值范围.

3 对同一反应物的总量加以制约

例3 某溶液中同时含有Fe2+、I-、Br-三种离子，若向该溶液中持续通入氯气时，溶液中存在的四种微粒(见标号)的物质的量变化趋势如图1所示.若a、b之间存在关系为：a=b-5，线段Ⅳ代表某种含氧酸，线段Ⅰ和Ⅳ所代表的物质里均包含有某种相同的元素.下列描述正确的是( ).

图1

A.线段Ⅱ表示的是Br-的变化趋势

B.原溶液中FeI2和FeBr2的物质的量之比为3∶1

C.依图像无法求解a的值

解析根据还原性关系：I->Fe2+>Br-，向混合溶液中通入氯气后，I-、Fe2+、Br-依次被氧化，相应的离子反应为：

评注本题属于递进式氧化还原反应问题，即加入氧化剂的量不同，还原剂被氧化的程度不同.计算时需要依据得失电子守恒确立等量关系.

4 对气体反应物的总压加以制约

(1)达到平衡后，反应器左室气体总的物质的量为____mol；

(2)若要使右室反应开始时v(正)>v(逆)，则x的取值范围是____；

(3)若要使右室反应开始时v(正)

解析本题属于化学平衡的计算问题，根据“两个反应均达到平衡状态，且使隔板位于反应器的正中间位置”这一已知条件，再结合阿伏加德罗定律分析，本题的制约条件即为：两侧反应达平衡后，两室气体的物质的量必然相等！故解题时要依据这一条件进行计算.

开始： 0.5x0.5 0.5

反应： 0.5 2.0 1.0 0.5

平衡： 0 (x-2.0) 1.5 1.0

则有：(x-2.0)+1.5+1.0=3.5

解得：x=3.0

综上分析：x的取值范围是：2.0

(3)同理：若开始反应向逆向进行,设反应的程度为零，则x有最大值2，若令0.5molC完全反应,则可求x的最小值为1.5，故x的取值范围是：1.5

答案:(1)3.5；(2)2.0

评注本题属于化学平衡的计算问题，审题时要抓住“两个反应均达到平衡状态，且使隔板位于反应器的正中间位置”这一制约条件，再根据阿伏加德罗定律确定出等量关系.