初中化学质量求解类计算问题的一般解题思路
2023-04-08吴甫红
摘 要：初中化学中，质量求解类计算问题是学生必须掌握的基本题目.据此，文章分析了初中化学中常见的质量求解类计算问题的特点，总结了一般的解题思路.通过合理运用这一解题思路，学生能够更加准确地解决质量求解类计算问题，提高解题能力，加深对化学知识的理解.
关键词：质量求解；解题思路；初中化学
中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）35-0128-03
随着化学科学的发展，质量求解类计算问题在化学中占据着重要的位置［1］.解题思路一般包括：①写出化学方程式并配平；②计算相对分子质量；③设待求解质量为未知数x；④列出比例关系进行求解.可以根据已知的化学方程式和反应物的质量，推导出产物的质量以及反应的量比关系，这种计算思路在初中化学中被广泛应用.对初中化学质量求解类计算问题进行研究，不仅可以提高学生的解题能力，还能深化对化学概念的理解和應用，为学生进一步学习化学打下坚实的基础［2］.
1 含杂质类的质量求解计算
含杂质类质量求解计算在化学中是一类常见的问题，
在解题时，要仔细阅读题目，确定杂质的种类和存在位置.在计算过程中要注意使用正确的化学方程式，根据反应的量比关系进行计算.严格按照解题的一般思路，能够更好地理解和应用化学知识，提高解题的准确性和效率［3］.
例1 赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是我国铁矿石资源中的一种，炼铁的原理是Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2，则1 000 t含杂质20%的赤铁矿，可以冶炼得到多少吨铁？（写出计算过程）
解析 本题可根据一般解题思路进行步骤化求解.
第一步：写出化学方程式并配平.
化学方程式如下：
Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
第二步：计算相对分子质量.
Fe2O3的相对分子质量是：56×2+16×3=160;2Fe的相对分子质量是56×2=112.
第三步：设待求解质量为未知数x.
本题中，需要求解的是铁的质量，故设该项的质量为x.
第四步：列出比例关系进行求解.
由已知条件，赤铁矿含杂质20%，因此，Fe2O3的实际质量为赤铁矿质量的80%，根据条件关系，可列式160112=1 000 t×（1-20%）x，解得：x=560 t.
点评 本题较为简单，可完全根据质量求解类计算题的一般解题思路进行步骤化计算，但是含杂质的条件应该进行反复确认，主要确认杂质是原始反应物的还是生成物的.
例2 某钢铁厂每天消耗5 000 t含氧化铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁98%的生铁的质量是多少？（精确到0.1）
解析 依然按照步骤进行.
第一步：写出化学方程式并配平.
Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
第二步：计算相对分子质量.
Fe2O3的相对分子质量是：56×2+16×3=160;2Fe的相对分子质量是56×2=112.
第三步：设待求解质量为未知数x.
本题中，需要求解的是生铁的质量，故设该项的质量为x.
第四步：列出比例关系进行求解.
由已知条件，赤铁矿含氧化铁76%，因此，Fe2O3的实际质量为赤铁矿质量的76%，然而，生成物铁也是含杂质的，纯率为98%，因此，与例1相似但不同，根据条件关系，可列式160112=5 000 t×76%x×98%，解得：x≈2 714.3 t
点评 本题与例1结合来看，可以得出，注意纯物质和不纯物质的转化是解答该类问题的关键.通过列出反应化学方程式、计算相对分子质量、假设未知数以及列出未知数的条件方程，可以较为简便地解出答案，易错点在于判断反应物或者生成物的纯度，即题目中所含百分数的条件如何使用.然而易错点并非难点，只要在遇见该类问题时，能够厘清纯度关系，并理解题目所求变量到底是反应物还是生成物，含杂质还是不含杂质，即可完全解决该类问题.
2 混合反应中的质量求解计算
混合反应中的质量求解计算是化学中另一类常见的问题，需要确定反应过程才能进行计算.但是无论何种变化，这些基本的解题思路都是不变的.在解题过程中，需要灵活运用化学知识，善于转换思维，准确理解题目的要求，以便用正确的方法解决问题.
值得注意的是，在混合反应中，需要明确定义混合反应的反应过程.在解题时，需要根据题目提供的信息判断混合反应中的物质以及反应的先后顺序，并根据不同情况选择适当的计算方法.然后根据反应过程，确定反应物和生成物的量比关系［4］.这一步是解题的关键，需要仔细理解题目所给的化学方程式，并根据化学方程式中的物质的相对分子质量比进行计算.最后根据质量守恒定律，利用化学方程式中反应物和生成物的相对分子质量之间的关系，以及相应物质的相对分子质量，计算出混合反应中所涉及的各种物质的质量.
例3 将2.8 g铁粉放入一定量的硫酸与硫酸铜的混合溶液中，三者恰好完全反应，除去其中的不溶物，再将所得的溶液蒸干，最后可得固体（ ）.
A.3.2 g B.7.6 g C.8.0 g D.15.2 g
解析 该题是混合反应，根据题意，涉及两个反应，此时依然可以按照步骤进行.
第一步：写出化学方程式并配平.
由于题目中没有给出化学方程式，则该步需要自行写出化学方程式并配平.化学方程式为：
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
第二步：计算相对分子质量.
这一步是本题的关键，因为涉及混合反应，因此，需要确定该步骤中应该寻找谁的相对分子质量.可以比较简单地确认，铁的相对分子质量一定要求，因为题目中的2.8 g是铁的质量，是本题的重要条件.比较困难的是最后生成的固体，根据“固体”的条件，很容易想到可能是FeSO4，也可能是Cu，但是仔细阅读题干就可以发现，Cu已经先
被除去，然后再进行的烘干.因此，最后的固体即为FeSO4.根据铁元表守恒可得关系式为：
Fe——FeSO4
因此应该求Fe的相对分子质量56，以及FeSO4的相对分子质量56+32+16×4=152.
第三步：设待求解质量为未知数x.
本题中，需要求解的是FeSO4的质量，故设该项的质量为x.
第四步：列出比例关系进行求解.
由已知条件，可列式56152=2.8 gx.解得：x=7.6 g
点评 通过解题步骤可以看出，解题的一般思路万变不离其宗，仍是四步法进行步骤化解题.但是从解析的篇幅分布来看，明显第二步更加丰富，而第四步更加简洁.对比含杂质的质量计算，混合反应的质量求解更注重反应的过程，该类题目的易错点和难点皆在于此.在解题过程中，不仅需要按部就班地进行步骤化解题，还需要在第二步确认反应物和生成物的成分.因此，与例1和例2不同，只要确认了反应物和生成物的成分，列式计算并不是该类题目的难点.
例4 为了回收硫酸铜废液中的铜，称取m g铁粉与一定体积的硫酸铜废液混合，充分反应后过滤、洗深、干燥，得到的固体一部分能被磁铁吸引；再将该固体与足量的稀硫酸混合，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，得到不能被磁铁吸引的固体12m g.则整个过程中参加反应的CuSO4与H2SO4的质量之比为（ ）.
A.80∶63 B.80∶49 C.80∶7 D.16∶7
解析 该题也是混合反应，同样涉及两个反应，此时依然可以按照步骤进行.
第一步：写出化学方程式并配平.
该步的化学方程式与例3相同，如下：
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
第二步：计算相对分子质量.
前已述及，该步骤是本题的解题关键，重在确认反应过程，通过反应过程将反应物和生成物确定下来.Fe依然是本题中的重要反应物，通过和H2SO4与CuSO4分别反应，将Cu提取出来.
根据题目中的反应过程，可以确认以下两种情况：
（1）m g铁粉已经将硫酸铜廢液中的H2SO4和CuSO4全部反应，可由“得到的固体一部分能被磁铁吸引”得知，得到的固体为Cu和Fe的混合物.
（2）置换出Cu的质量为12m g，因为再将该固体与足量的稀硫酸混合，此时的Fe已经和硫酸反应，剩余的只有Cu.
因此，需要确认的相对分子质量有Fe-56，
H2SO4-98，CuSO4-160以及Cu-64.
第三步：设待求解质量为未知数x.
不同于例3，本题并未要求求解一个确定的质量，只要求求解比值，因此，可将问题中的物质分别做设，然后寻求质量关系.
不妨设与硫酸铜反应的铁的质量为x，硫酸铜的质量为y，硫酸的质量为z，此时只需要求解y与z的比值即可.
第四步：列出比例关系进行求解.
由已知条件，可列式56x=160y=6412m g，解得：x=716m g；y=54m g.则与硫酸反应的铁的质量为
916m g，此时再列比例关系5698=916m gz，解得z=6364m g，所以硫酸铜与硫酸质量比为：54m∶6364m=80∶63.
点评 本题的巧妙之处在于将未知量分别做设，最终通过消去未知量，求得比值.能够清晰地描绘出本题的反应过程是解题的关键，以生成的Cu的质量是Fe的质量的12是本题的“桥梁”.本题属于难题，但解题方法仍为一般方法，只是在解题过程中，需要时时注意反应过程，并进行比例关系的构建，只有这样，才能大大提升解题的准确性.
参考文献：
［1］ 蔡琴.初中化学计算题的解题策略教学探究［J］.数理化解题研究，2023（17）：125-127.
［2］ 谢爱萍.初中化学综合性计算题的解题思路［J］.读写算，2023（12）：51-52.
［3］ 谭德苗.初中化学解题教学的有效策略［J］.数理化解题研究，2022（26）：113-115.
［4］ 黄晓春.初中化学计算题的解题策略教学分析［J］.数理化解题研究，2022（14）：122-124.
［责任编辑：季春阳］
收稿日期：2023-09-15
作者简介：吴甫红（1977.1-），女，江苏省如皋人，本科，中学一级教师，从事初中化学教学研究.
