關(guān)于化學(xué)計(jì)算的轉(zhuǎn)化策略

摘 要: 本文以典型習(xí)題為例，介紹了幾種化學(xué)計(jì)算中的轉(zhuǎn)化策略。

關(guān)鍵詞: 化學(xué)計(jì)算 轉(zhuǎn)化策略 典型習(xí)題

解答有一定難度的化學(xué)問題，除了需要準(zhǔn)確理解、熟練掌握基本概念、基本理論等基礎(chǔ)知識外，最重要的莫過于做好“轉(zhuǎn)化”工作。

所謂“轉(zhuǎn)化”，其實(shí)質(zhì)就是將較復(fù)雜、較隱晦、較困難的問題，通過一定的方法轉(zhuǎn)化為較簡單、較明朗、較容易的問題。簡而言之，就是把原先不會做的題轉(zhuǎn)化變成會做的題。因此，“轉(zhuǎn)化”工作的好壞，直接影響到解題的成敗。現(xiàn)以典型習(xí)題為例，介紹幾種化學(xué)計(jì)算中的轉(zhuǎn)化策略，供大家參考。

一、由陌生轉(zhuǎn)化為熟悉

在解題過程中，當(dāng)接觸到一個(gè)難以解決的陌生問題時(shí)，學(xué)生要以已有知識為依據(jù)，將所要求解的問題與已有知識進(jìn)行比較、聯(lián)系，異中求同，同中求異，將陌生轉(zhuǎn)化為熟悉，再利用舊知識，解決新問題。

例1.現(xiàn)有25℃的硫酸銅飽和溶液300克，加熱蒸發(fā)掉80克水后，再冷卻到原來的溫度，求析出CuSO·5HO多少克?(已知25℃時(shí)，CuSO的溶解度為20克)。

分析:結(jié)晶水合物的析晶計(jì)算難度大，是由于帶有結(jié)晶水晶體的析出，會導(dǎo)致溶劑水量的減少，從而使結(jié)晶水合物繼續(xù)從飽和溶液中析出，這樣依次重復(fù)，最終使晶體的總量趨向于定值。由此可見，結(jié)晶水合物的析出過程實(shí)質(zhì)上是無數(shù)次結(jié)晶的總結(jié)果。作為一個(gè)數(shù)學(xué)問題，這類題目可以應(yīng)用無窮遞縮等比數(shù)列求和知識解決，但初中學(xué)生尚未學(xué)過，故對于學(xué)生來說是陌生的。若仔細(xì)分析題意，抓住析晶后的溶液仍為飽和溶液，即蒸發(fā)的80克水和析出的CuSO·5HO也可組成該溫度下的飽和溶液，解得析出CuSO·5HO28.2克。

二、由局部轉(zhuǎn)化為整體

復(fù)雜的化學(xué)問題往往是由幾個(gè)小問題組合而成，若將這些小問題孤立起來，逐個(gè)分析解決，不但耗時(shí)費(fèi)力，而且易出錯。如能抓住實(shí)質(zhì)，把所求問題轉(zhuǎn)化為某一整體狀態(tài)進(jìn)行研究，則可簡化思維程序，收到事半功倍之效。

例2.有一放置在空氣中的KOH固體，經(jīng)測定，其中含KOH 84.9%，KHCO 5.1%，KCO 2.38%，HO 7.62%。將此樣品若干克投入100克36.5%的鹽酸中，待反應(yīng)完全后，再需加入20克10%的KOH溶液方能恰好中和。求蒸發(fā)中和后的溶液可得固體多少克。

分析:此題信息量大，所供數(shù)據(jù)多。根據(jù)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式逐一分步求解，計(jì)算繁雜，失分率高。如果拋開那些紛繁的數(shù)據(jù)和局部細(xì)節(jié)，將溶液看成一個(gè)整體(化局部為整體)，則無論是KOH、KCO還是KHCO，與鹽酸反應(yīng)最終均生成KCl。由于KCl中的Cl全部來自于鹽酸，故可得關(guān)系式:nKCl=nHCl，解得蒸發(fā)中和后的溶液可得固體KCl 75.5克。

三、由復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡單

著名數(shù)學(xué)家華羅庚教授曾經(jīng)說過:“把一個(gè)較復(fù)雜的問題'退'成最簡單、最原始的問題，把這最簡單、最原始的問題想通了，想透了……”然后各個(gè)擊破，復(fù)雜問題也就迎刃而解，不攻自破了。華羅庚教授所說的“退”，就是“轉(zhuǎn)化”，這種“退”中求進(jìn)的思維策略常被用于解決復(fù)雜的化學(xué)問題。

例3.向1000克未知溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸銅溶液中加入一定量的氫氧化鈉溶液，過濾、干燥后得到藍(lán)色固體19.6克。在所得濾液中加入過量鐵粉，充分反應(yīng)后，再加入足量鹽酸，最后得到6.4克固體，求原溶液中硫酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分析:這是一道綜合性題目，根據(jù)題意，可將該題分解成容易作答的四個(gè)小題(化復(fù)雜為簡單):

(1)得到19.6克氫氧化銅，有多少克硫酸銅參加了反應(yīng)?(32克)

(2)與鐵粉反應(yīng)生成6.4克銅，有多少克硫酸銅參加了反應(yīng)?(16克)

(3)(1)、(2)中硫酸銅的總質(zhì)量是多少克?(48克)

(4)根據(jù)(3)的結(jié)果，原溶液中硫酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?(4.8%)

將一定難度的綜合題分解為數(shù)個(gè)簡單題，實(shí)現(xiàn)由繁到簡、由難到易的轉(zhuǎn)化，使本來感覺很難的題目轉(zhuǎn)化成了簡單易做的題目。這樣做，學(xué)生易學(xué)易懂，不僅能學(xué)會思考問題的方法，而且能增強(qiáng)克服困難的勇氣和信心，對后繼化學(xué)課程的學(xué)習(xí)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

四、由一般轉(zhuǎn)化為特殊

有些化學(xué)計(jì)算題若從一般情況考慮，思路不暢，計(jì)算繁雜。此時(shí)不妨從特例入手，使抽象問題具體化，從而達(dá)到簡化計(jì)算、迅速求解的目的。

例4.在化合物XY和YZ中，Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%和50%，則在化合物XYZ中，Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?

分析:根據(jù)Y在化合物XY和YZ中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，雖能求得Y在XYZ中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但難度大，技巧性高。若根據(jù)Y在XY中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，假設(shè)Y的原子量為40(化一般為特殊)，由題意得X的原子量為30，Z的原子量為25，則XYZ中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)23%。

五、由隱含轉(zhuǎn)化為顯露

有些題目從表面看來似缺條件而無法求解，實(shí)際上解題條件就隱含在語言敘述、化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理之中。解答此類題目的關(guān)鍵，是充分挖掘題中的隱含條件，化隱為顯，架設(shè)由未知到已知的“橋梁”。

例5.將鎂粉和碳酸鎂的混合物置于氧氣中灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹埂＝?jīng)測定，灼燒后所得固體質(zhì)量與原混合物質(zhì)量相同，求原混合物中鎂粉和碳酸鎂的質(zhì)量比。

分析:整個(gè)題目全用文字?jǐn)⑹觯瑳]有一個(gè)可供直接利用的具體數(shù)據(jù)。仔細(xì)審視題意，抓住關(guān)鍵詞語，將“灼燒后所得固體質(zhì)量與原混合物質(zhì)量相同”轉(zhuǎn)化為(化隱含為顯露)“Mg吸收的O質(zhì)量等于MgCO分解放出的CO質(zhì)量”，即可由2Mg—O和MgCO—CO，導(dǎo)出44Mg—16MgCO。這一關(guān)系式表明，在原混合物中鎂粉與碳酸鎂的質(zhì)量比是44×24∶16×84=11∶14。

六、由文字轉(zhuǎn)化為圖示

有些化學(xué)計(jì)算題，敘述冗長，信息點(diǎn)多，一時(shí)難以理順各種關(guān)系。若能將文字信息轉(zhuǎn)化為圖示信息，則可使題意簡明清晰，過程具體形象，從而發(fā)現(xiàn)解題的途徑。

例6.在托盤天平的兩邊各放置一只燒杯，燒杯內(nèi)分別盛有質(zhì)量相等的同種鹽酸(鹽酸均過量)調(diào)節(jié)天平至平衡。現(xiàn)向左邊燒杯中投入純鋅7.8克，若要使反應(yīng)后天平仍保持平衡，右邊的燒杯中應(yīng)加入多少克碳酸鈣固體?

分析:有關(guān)天平平衡的計(jì)算，不少學(xué)生比較畏懼，究其原因，是對平衡過程模糊不清。若根據(jù)題意，將文字轉(zhuǎn)化為圖示，則增重、失重關(guān)系一目了然，大大降低了問題的難度。

7.8克鋅與鹽酸完全反應(yīng)可放出氫氣0.24克，故左邊燒杯實(shí)際增重為7.8克-0.24克=7.56克。

欲使反應(yīng)后天平仍保持平衡，左、右燒杯增加的質(zhì)量應(yīng)相等，故有mCaCO-mCO=7.56克，解得右邊的燒杯中應(yīng)加入13.5克碳酸鈣固體。