通式理念在化學計算教學中的有效應用
2012-12-31 00:00:00胡志榮
中學教學參考·理科版 2012年10期
“通式”一詞在化學上表示同一類化合物分子組成的公式，本文所說的“通式理念”就是基于這一化學術語的理論實質而創造的，旨在解決有關質量分數的計算。有關質量分數的計算，是初中化學計算教學的一個重點內容，也是初中化學計算教學的一個難點內容，在實際教學中，很多學生一遇到有關質量分數的計算題就常常思維混亂，為解決這一重點和難點內容，本文試圖運用一個“通式”來攻克這一難關。
一、初中化學計算教學中必須重視有關質量分數的計算
1.《課程標準》重視有關質量分數的計算
在《全日制義務教育化學課程標準（2011年版）》中，有關質量分數的計算的規定有：“能進行溶質質量分數的簡單計算”“利用相對原子質量、相對分子質量進行物質組成的簡單計算”“能看懂某些商品標簽上標示的物質成分及其含量”“根據某種氮肥包裝袋或產品說明書標示的含氮量推算它的純度”、“能正確書寫簡單的化學反應方程式，并進行簡單的計算”。
2.《考試大綱》重視有關質量分數的計算
在各省的《考試大綱》中，有關“質量分數的計算”都有明確的規定。下表是廣東省教育考試院編寫的《學業考試大綱》中有關“質量分數的計算”的規定。
科學內容
目標
溶質質量分數的計算
應用
利用相對原子質量、相對分子質量進行物質組成的簡單計算
應用
某些商品標簽上的物質成分及其含量
理解
能根據化學反應方程式進行簡單的計算
應用
3.中考試卷重視有關質量分數的計算
有關質量分數的計算，是各省市中考命題的一個重點、熱點，甚至成了“必考點”。下面，我們來研究一下廣東省歷年來的中考試題。
2003年實驗區化學試卷：第24題計算NH4HCO3中氮元素的質量分數；第25題計算空氣中SO2的質量分數。
2004年實驗區化學試卷：第24題計算蛋氨酸中氮元素的質量分數；第25題是根據硫酸的質量分數的計算。
2005年實驗區化學試卷：第24題計算葡萄糖酸鋅中鋅元素的質量分數；第25題計算樣品中過氧化氫的質量分數。
2006年實驗區化學試卷：第24題是根據碘酸鉀中碘元素的質量分數的計算；第25題是根據鹽酸的質量分數的計算。
2007年學業考試試卷：第24題計算丙氨酸中氮元素的質量分數；第25題要計算鋼中碳元素的質量分數。
2008年學業考試試卷：第9題涉及溶液中溶質的質量分數的計算；第24題計算醋酸鉀中鉀元素的質量分數；第25題第（1）小題計算廢水中硫酸的質量分數，第（2）小題是根據熟石灰的質量分數的計算。
2009年學業考試試卷：第25題計算石灰石中碳酸鈣的質量分數。
2010年學業考試試卷：第14題涉及MgSO4飽和溶液的溶質質量分數；第15題涉及空氣中氧氣的體積分數。
2011年學業考試試卷：第21題涉及溶液的溶質質量分數；第24題計算NH4MgPO4中Mg元素的質量分數和計算溶液中溶質的質量分數；第25題求被氧化的鋁的質量占未氧化時鋁片總質量的質量分數。
由此可見，廣東省的中考非常重視有關質量分數的計算，從2003年開始，年年都考，成了一個“必考點”。
二、通式理念在化學計算教學中的有效應用
1.如何在化學計算教學中構建“通式”
在化學計算教學中可以列舉兩個最簡單的跟生活有關的例子，引導學生構建“通式”，融匯通式理念。
例如，假定100克空氣中有20克氧氣，請問，空氣中氧氣的質量分數是多少？學生很快就得出答案：20%。老師追問：怎么計算的？部分學生回答不上來，教師引導學生思考：20%，就是氧氣的質量20克除以空氣的質量100克，再乘以100%。
為了強化學生的解題思路，多設置一個例子：假定100克食鹽中有95克氯化鈉，請問，食鹽中氯化鈉的質量分數是多少？采用與前例相同的教學方法對學生加以引導，但學生幾乎不用老師的引導就能很快給出答案，甚至還有很多同學感覺老師的引導是“多此一舉”。此時，教師提出更具挑戰性的問題：假定100克A中有50克B，請問，A中B的質量分數是多少？學生們稍加思索基本上都能得出答案：50%。教師追問：怎么計算的？學生答曰：B的質量50克除以A的質量100克，再乘以100%。教師隨即宣布：請同學們記住，A中B的質量分數等于B的質量除以A的質量再乘以100%，這是有關質量分數的計算的一個“通式”。教師再引導學生總結：凡是要計算A中B的質量分數時，就要找出或者計算出“A的質量（或相對質量）”和“B的質量（或相對質量）”，然后將“B的質量（或相對質量）”除以“A的質量（相對質量）”再乘以100%。
2.“通式”在初中化學計算教學中的變形公式
在學生對“通式”有一個基本的了解后，引導學生對公式進行變形。
原形：A中B的質量分數=B的質量A的質量 ×100%
變形1：B的質量 = A的質量×A中B的質量分數
變形2： A的質量=B的質量÷A中B的質量分數
3.在常見題型中掌握“通式”法
從表面上看，學生在老師的引導下得出了“通式”，而且，老師叫學生記憶這一“通式”，學生也可能記住了，但實際上，很多同學還不是很明白“通式”中的“A”“B”的意思，還需要通過分類練習，讓學生通過常見題型的練習，最終牢固掌握“通式”法的解題思路：凡是要計算A中B的質量分數時，就要找出或者計算出“A的質量（或相對質量）”和“B的質量（或相對質量）”，然后將“B的質量（或相對質量）”除以“A的質量（相對質量）”再乘以100%。
（1）常見題型一：有關化合物中某元素的質量分數的計算
【例1】 計算NH4HCO3中氮元素的質量分數。
【例2】 已知三聚氰胺的化學式為C3H6N6。計算三聚氰胺中氮元素的質量分數。
在例1中，要引導學生明白NH4HCO3的相對質量就是“通式”中的“A的質量”，氮元素的相對質量就是“通式”中的“B的質量”。在例2中，要引導學生明白三聚氰胺的相對質量就是“通式”中的“A的質量”，氮元素的相對質量就是“通式”中的“B的質量”。
（2）常見題型二：有關混合物中某純凈物的質量分數的計算
【例3】 某煉鐵廠用含四氧化三鐵80%的磁鐵礦冶煉生鐵，計算1000t這種礦石中含四氧化三鐵的質量是多少？
這個例題主要是應用“通式”的變形公式。在復習教學中，可直接應用變形公式，也可以根據“通式”的原形，讓學生把題目中的每一個已知量和未知量對應到“通式”中求解。在教學中，要引導學生明白80%是磁鐵礦中四氧化三鐵的質量分數，磁鐵礦的質量就是“通式”中的“A的質量”，四氧化三鐵的就是“通式”中的“B的質量”。
（3）常見題型三：有關混合物中某元素的質量分數的計算
【例4】 國家標準規定，合格奶粉中氮元素的質量分數最少為2.88%。現測定某奶粉50克中含有氮元素的質量為1克。請通過計算判斷該奶粉是否屬于合格奶粉。
當學生練習到“常見題型三”時，學生對“通式”法已經基本掌握了，“常見題型三”只是讓學生知道：“有關混合物中某元素的質量分數的計算”也可以用“通式”法來完成。
（4）常見題型四：有關溶液中溶質的質量分數的計算
【例5】 某溫度時，蒸干350克KCl溶液，得到100克KCl，求該溶液中溶質的質量分數。
【例6】 配制150kg16%的氯化鈉溶液，需氯化鈉、水的質量是多少？
在例5中，要引導學生明白溶液的質量就是“通式”中的“A的質量”，KCl的質量就是“通式”中的“B的質量”，求溶液中溶質的質量分數就是“A的質量”（溶質的質量）除以“B的質量”（溶液的質量）再乘以100%。例6則主要是應用“通式”的變形公式。通過“常見題型四”的練習，讓學生知道：有關溶液中溶質的質量分數的計算也可以用“通式”法來解決。
（5）常見題型五：有關化學方程式的計算
【例7】 某校化學興趣小組為測定空氣中二氧化硫的含量，用NaOH溶液吸收SO2，反應的化學方程式如下：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O。用NaOH溶液吸收100L已除去CO2的空氣樣品，溶液質量增加了0.64g。已知此時空氣的密度為1.3g/L，求：（1）被吸收的SO2的質量。（2）發生反應的NaOH的質量。（3）空氣中SO2的質量分數（精確到0.01%）。
【例8】 某化學興趣小組為了測定一工廠廢水中硫酸的含量，取100g廢水于燒杯中，加入120g質量分數為10%的氫氧化鈉溶液，恰好完全反應（廢水中無不溶物，其他成分不與氫氧化鈉反應）。請計算：（1）廢水中硫酸的質量分數；（2）該工廠每天用含氫氧化鈣75%的熟石灰處理150t這種廢水，需要熟石灰多少噸？
在教學中，筆者總是在不斷地探索，以期能教給學生一些有用而且終身難忘的科學方法。“通式”理念，它不僅僅適用于初中化學計算教學，它還廣泛適用于學生的高中乃至大學學習以及生產生活實際，而且該通式簡單易記，通過多次強化，可以讓學生終身難忘。
（責任編輯 羅 艷）
