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介绍几种化学计算中的转化5中常见的技巧

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主贴发贴人：okxzf 2005/10/9 18:15:19 回复编辑

     化学计算中的“转化”技巧解答有一定难度的化学问题，除了需要准确理解、熟练掌握基本概念、基本理论等基础知识外，最重要的莫过于做好“转化”工作。所谓“转化”，其实质就是将较复杂、较隐晦、较困难的问题，通过一定的方法转化为较简单、较明朗、较容易的问题。简而言之，就是把原先不会做的题转化变成会做的题。因此，“转化”工作的好坏，直接影响到解题的成败。现以典型习题为例，介绍几种化学计算中的转化5中常见的技巧。
    一、由陌生转化为熟悉。在解题过程中，当接触到一个难以解决的陌生问题时，要以已有知识为依据，将所要求解的问题与已有知识进行比较、联系，异中求同，同中求异，将陌生转化为熟悉，再利用旧知识，解决新问题。
    例1.现有25℃的硫酸铜饱和溶液300克，加热蒸发掉80克水后，再冷却到原来的温度，求析出CuSO4·5H2O多少克（已知25℃时，CuSO4的溶解度为20克）。分析：结晶水合物的析晶计算难度大，是由于带有结晶水晶体的析出，会导致溶剂水量的减少，从而使结晶水合物继续从饱和溶液中析出，这样依次重复，最终使晶体的总量趋向于定值。由此可见，结晶水合物的析出过程实质上是无数次结晶的总结果。作为一个数学问题，这类题目可以应用无穷递缩等比数列求和知识解决，但初中学生尚未学过，故对于学生来说是陌生的。若仔细分析题意，抓住析晶后的溶液仍为饱和溶液解：300克溶液中所含硫酸铜的量＝20×300÷120＝50克设蒸发后可析出ｘ克硫酸铜，则可以得出：120：20＝(300－80－ｘ)：（50－160/250.x）解之得x≈29克例2.溶质质量分数为3x％和x％的两种硫酸等体积混合后，混合液中溶质的质量分数是（）
    A.2x％　　　　　　　　 B.大于2x％ C.小于2x％　　　　　　 D.无法计算
    分析：溶液等体积混合，求混合后溶液中溶质的质量分数，课本上无例题，教师授课时也很少提到，题目新颖，陌生度大，似有无从下手之感。若把题中两种硫酸等体积混合想象成熟知的等质量混合（化陌生为熟悉），则混合后溶液中溶质的质量分数为2x％。硫酸越浓，密度越大，故等体积混合时，较浓硫酸的质量比混合溶液的质量一半要多，所以混合后溶液中溶质的质量分数应大于2x％。
    二、由局部转化为整体。复杂的化学问题，往往是由几个小问题组合而成，若将这些小问题孤立起来，逐个分析解决，不但耗时费力，且易出错。如能抓住实质，把所求问题转化为某一整体状态进行研究，则可简化思维程序，收到事半功倍之效。例3.有一包FeSO4和Fe2（SO4）3的固体混合物，已测得含铁元素的质量分数为31％，则混合物中硫元素的质量分数是____。
    分析：这是一道利用化学式计算物质中某元素质量分数的常见题。学生熟知的解题模式是先分别求出两化合物中硫元素的质量，再相加得到混合物中硫元素的质量，进而算出硫元素在混合物中的质量分数。这种按部就班，步步为营的解法尽管思路正确，方向对头，但运算复杂，作为填空题，计算时一步不慎，满盘皆输。如果克服思维定势，开拓思路，把S和O组成的原子团（SO4）看成一个整体（化局部为整体），由于铁元素占混合物的质量分数为31％，则另一部分（即SO4）为100－31%＝69%故硫元素占混合物的质量分数为 69％×32÷96=23％。
    例4.有一放置在空气中的KOH固体，经测定，其中含 KOH 84.9％，KHCO3 5.1％，K2CO3 2.38％，H2O 7.62％。将此样品若干克投入 98克10％的盐酸中，待反应完全后，再需加入20克10％的KOH溶液方能恰好中和。求蒸发中和后的溶液可得固体多少克。
    分析：此题信息量大，所供数据多。根据有关化学反应方程式逐一分步求解，计算繁杂，失分率高。如果抛开那些纷繁的数据和局部细节，将溶液看成一个整体（化局部为整体），则无论是KOH、K2CO3还是KHCO3，与盐酸反应最终均生成KCl。由于KCl中的Cl—全部来自于盐酸，故可得关系式：35.5→74.5Cl—的质量＝98×10%×(35.5÷36.5)＝9.54克设可得到固体（KCI）x克，则：35.5 → 74.5 9.54 x35.5：9.54＝74.5：x解之得x＝20克
    三、由复杂转化为简单著名数学家华罗庚曾经说过：“把一个较复杂的问题‘退’成最简单、最原始的问题，把这最简单、最原始的问题想通了，想透了……然后各个击破，复杂问题也就迎刃而解，不攻自破了。”华罗庚所说的“退”，就是“转化”，这种“退”中求进的思维策略完全可以用于解决复杂的化学问题。
    例5.在温度不变的情况下，向一定量的硫酸铜溶液中加入25克胆矾（CuSO4·5H2O）或蒸发掉55克水均可得到饱和溶液，求该温度时硫酸铜的溶解度。
    分析：设想将原来的不饱和硫酸铜溶液分解成两部分（化复杂为简单）：一部分是饱和溶液，另一部分是55克水，而在这55克水中若溶解25克胆矾（内含16克CuSO4和9克H2O），则也恰好成为该温度时的硫酸铜饱和溶液。
    解：设该温度时硫酸铜的溶解度为x，则：(55＋9)：16＝100：x解之得x＝25例6.向1000克未知溶质质量分数的硫酸铜溶液中加入一定量的氢氧化钠溶液，过滤、干燥后得到蓝色固体19.6克。在所得滤液中加入过量铁粉，充分反应后，再加入足量盐酸，最后得到6.4克固体，求原溶液中硫酸铜的质量分数。
    分析：这是一道综合性题目，根据题意，可将该题分解成容易作答的四个小题（化复杂为简单）：
    （1）得到19.6克氢氧化铜，有多少克硫酸铜参加了反应？（32克）
    （2）与铁粉反应生成6.4克铜，有多少克硫酸铜参加了反应？（16克）
    （3）（1）、（2）中硫酸铜的总质量是多少克？（48克）
    （4）根据（3）的结果，原溶液中硫酸铜的质量分数是多少？（4.8％）将一定难度的综合题分解为数个简单题，实现由繁到简，由难到易的转化，使本来感觉很难的题目转化成了简单易做的题目。
    这样做，易学易懂，不仅学会了思考问题的方法，更重要的是增强了克服困难的勇气和信心，对后继化学课程的学习将产生深远的影响。
    四、由一般转化为特殊。有些化学计算题若从一般情况考虑，思路不畅，计算繁杂。此时不妨从特例入手，使抽象问题具体化，从而达到简化计算、迅速求解的目的。
    例7.在化合物X2Y和YZ2中，Y的质量分数分别为40％和50％，则在化合物X2YZ3中，Y的质量分数是多少？
    分析：根据Y在化合物X2Y和YZ2中的质量分数，虽能求得Y在X2YZ3中的质量分数，但难度大，技巧性高，稍不留神，往往半途而废。若根据Y在X2Y中的质量分数，假设Y的原子量为40（化一般为特殊），由题意得：X的原子量则为（100－40）÷2＝30Z的原子量则为[(40÷50%)－40]÷2＝80所以Y在X2YZ3中的质量分数为：40÷(30×2＋40＋40×3)≈16.7%五、由隐含转化为显露。有些题目从表面看来似缺条件而无法求解，实际上解题条件就隐含在语言叙述、化学现象、化学原理之中。
    解答此类题目的关键，是充分挖掘题中的隐含条件，化隐为显，架设由未知到已知的“桥梁”。
    例9.将镁粉和碳酸镁的混合物置于氧气中灼烧，直至质量不再改变为止。经测定，灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同，求原混合物中镁粉和碳酸镁的质量比。
    分析：整个题目全用文字叙述，没有一个可供直接利用的具体数据。仔细审视题意，抓住关键词语，将“灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同”转化为（化隐含为显露）“Mg吸收的O2质量等于MgCO3分解放出的CO2质量”，即可由2Mg→O2和MgCO3→CO2，导出44Mg→16MgCO3。这一关系式表明，在原混合物中镁粉与碳酸镁的质量比是44×24∶16×84＝11∶14。
    例10.已知某混合物由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质组成。经测定，其中钠元素的质量分数为m，求混合物中氧元素的质量分数。
    分析：混合物中共含有三种元素，仅已知其中一种元素的质量分数，求另一元素的质量分数，通常情况是无法求解的。观察三种物质的化学式、发现隐含着一个十分重要的解题条件，即Na元素和S元素之间的质量比恒为(23×2)：32＝23：16，故S的16/23m，显而易见，氧元素的质量分数则为100%－m－16/23m

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