數學知識在化學解題中的應用

張廣明

數學是學習和研究自然科學的基礎及重要工具，但大多數學生不會把數學與化學聯系 結合。很少注意到數學與化學的密切聯系，更難將數學與化學的學習和應用知識巧妙的結合，甚至一些教師也這樣認為，這對于學生的綜合能力的提高和良好的思維品質是很不利的。因此，化學教師在教學中抓住典型例題抽象成數學問題進行引導，可以起到事半功倍的效果。

下面就兩方面對數學方法解決化學問題做一下說明：

一、化學中有一類題型對學生的化學知識要求的很少，但對學生的數學思維急促類旁通有著重要意義：在苯與苯酚組成的混合物中，碳元素的質量分數為90﹪，混合物中氧元素的質量分數是？

[解析]苯C6H6，苯酚C6H5OH所以通過觀察可知二者的碳氧比例是一定值：12：1則無論怎樣混合對碳氧比例無影響，基于以上分析碳為 90%，氫為7.5%，氧為2.5%，在這里學生只需要知道苯 苯酚的化學式就可以了，其他就是數學的問題了。

[例二]把一定量的乙炔和甲醛溶解在苯中，經實驗測得混合物中碳的質量分數是84﹪，則混合物中氫的質量分數是？

A. 9% B. 8.47% C. 7.53% D. 7%

[解析]估算法：乙炔和苯的最簡式是CH，甲醛的化學試是CH2O，所以，可認為乙炔和苯是同種物質，即三種物質簡化成CH﹑CH2O兩種

[方法一]在CH中碳占12：13= 92.3%，氫占1：13=7.7%，在CH2O中碳占2：30=6.67%則二者混合之后碳占92.3%--40%之間，氫占6.67%--7.7%之間，所以根據題意，可估算出答案為C.7.53%，這種算法不能給出具體的數據利用數學知識“十字交叉”可達到目的，但計算量較大：方法如下

[方法二]成比例法：苯和乙炔最簡式為CH，而甲醛可看做CH（OH），則三者混合物看成CH與CH（OH）的混合物，所以碳氫比為12：1，碳占84%，氫占7%，OH組合占9%，CH組合占91%，則OH中H占0.53%即混合物中氫的質量分數為7.53%

從以上的例子中可以看出化學題中的數學本質，從多方面入手，提高培養學生的學習興趣是很必要的。

二、在化學的計算中，還有另外一種題型，利用化學數學方法解答都可以，這類題型占很大比例，下面舉個例子來說明一下：

[例]取3.4克只含羥基，不含其它官能團的飽和多元醇放置5升的氧氣中，經點燃醇完全燃燒，反應后氣體體積減少了0.56升，經生石灰吸收體積又減少了2.8升。求：3.4克醇中碳 氫 氧的物質的量分別為多少？（標況下）

對于這種方法，思路清晰明確，但應用化學知識較多，并且涉及到“差量法”這個難點，學生在解答本題是如果有一個知識點沒掌握好，就可能解答不出來。同時，運算過程較為復雜，為開拓學生視野，拓展學生的思維，嘗試通過所給數量關系結合最基本的化學知識來解出本題；

當然根據這種思路，還可以有另外的方法，但只是在某些細節上有所不同，總體思考方向是一致的。學生利用數學方法解題是，動腦思考的多而計算簡單，運用好的話，手里拿個計算器，按上幾個數字結果就出來了，并且所需的化學知識是最基本的。

雖然，在新課改的要求下，盡量訓練學生的純化學問題，減少學科間的聯系，但作為一名一線教師，我還是認為這種訓練是必不可少的，因為自然學科的化學中是不可避免的要用到工具學科數學知識的。endprint