正比規(guī)律在初中化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用

司保泓

摘要：30年的化學(xué)教學(xué)生涯，使我發(fā)現(xiàn)，從物質(zhì)中元素的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)，到化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物、生成物的質(zhì)量，再到飽和溶液中的相關(guān)量之間，普遍存在著正比關(guān)系。為什么呢？原因就是這是屬于純物質(zhì)領(lǐng)域的關(guān)系，不帶任何感情色彩，不像人類社會(huì)那樣，存在著貧富不均或弱肉強(qiáng)食的現(xiàn)象。知道了這一點(diǎn)，就能在解題的時(shí)候能夠熟練并正確的運(yùn)用正比規(guī)律。

關(guān)鍵詞：正比；學(xué)習(xí)；化學(xué)；算法

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2021）08-0118

作為一個(gè)學(xué)生，從小學(xué)到初中，較早地接觸了數(shù)學(xué)和物理，在這兩門學(xué)科中，凡是與計(jì)算有關(guān)的部分，絕大多數(shù)都給出了公式，如幾何中的面積公式，三角函數(shù)公式，代數(shù)中的求根公式，完全平方公式，物理中的電阻計(jì)算公式，壓強(qiáng)計(jì)算公式等等。

升入九年級(jí)，在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中，很多學(xué)生對(duì)化學(xué)，尤其是化學(xué)計(jì)算，不太適應(yīng)。到底是什么原因呢？我對(duì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的學(xué)生做了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生一致反應(yīng)，他們對(duì)化學(xué)計(jì)算感到困惑———化學(xué)計(jì)算為什么沒(méi)有公式呢？這令學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)計(jì)算時(shí)感到無(wú)章可循。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，多年來(lái)我一直在積極的探索，今天，終于有了眉目，并且我已經(jīng)付諸實(shí)施，初見(jiàn)成效。

化學(xué)計(jì)算遵循什么規(guī)律呢？我在跟學(xué)生講這個(gè)問(wèn)題時(shí)，首先說(shuō)了這么一段話：

在一望無(wú)際，坦蕩如砥的大地上，紛紛揚(yáng)揚(yáng)地下起了一場(chǎng)大雪，一切都是那么安靜，甚至連一絲風(fēng)都沒(méi)有……

之后，我提問(wèn)了學(xué)生這樣的問(wèn)題：

在下雪的過(guò)程中，抑或是雪停之后，在不同的A地和B地，兩個(gè)被雪覆蓋著的地方，雪的厚度如何呢？

學(xué)生回答：是一樣的。

我接著問(wèn)：在不同面積的土地上，覆蓋著的雪的多少又有什么規(guī)律呢？

學(xué)生回答：這還用問(wèn)，當(dāng)然是面積越大，覆蓋著的雪越多唄！

我順著學(xué)生的思路開(kāi)始總結(jié)：對(duì)，面積越大，覆蓋著的雪越多。這個(gè)規(guī)律就是我們?cè)跀?shù)學(xué)中經(jīng)常提到的正比規(guī)律。實(shí)際上，在自然科學(xué)領(lǐng)域里，尤其在物理化學(xué)所研究的，沒(méi)有人為干預(yù)的物質(zhì)領(lǐng)域里，絕大多數(shù)計(jì)算都是遵循正比規(guī)律的。如在重力的計(jì)算公式中，重力就和物質(zhì)的質(zhì)量成正比。

那么，什么是正比規(guī)律呢？正比規(guī)律是指，在我們所研究的對(duì)象中，相關(guān)量之間的比值是確定的，即相關(guān)量之間的比值是一個(gè)常數(shù)。比如剛才我們所說(shuō)的重力和質(zhì)量的比值，就是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)為g（9. 8）。

即： G/ m=9. 8

下面就讓我們一塊探究一下在初中化學(xué)計(jì)算中，如何使用正比規(guī)律。

例1.在某硝酸銨樣品中，氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，求其中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分析：在硝酸銨樣品中，氮元素、氫元素、氧元素之間的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比等于純凈的硝酸銨中三種元素的質(zhì)量之比。

即：14%/ x=28/48 x=24%

例2.在某硝酸銨樣品中，氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，求樣品的純度。

分析：樣品的純度即為硝酸銨樣品中硝酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在硝酸銨樣品中，氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和樣品的純度之比等于在硝酸銨的化學(xué)式中氮的相對(duì)原子質(zhì)量總和與硝酸銨的相對(duì)分子質(zhì)量之比。

即：14%/ x=28/80 x=40%

例3.充分燃燒31克紅磷，能生成多少克五氧化二磷？

所以，適量的二價(jià)金屬與足量的酸反應(yīng)，若生成氫氣的質(zhì)量相等，消耗金屬的質(zhì)量跟金屬的相對(duì)原子質(zhì)量成正比。

由于，65>56>24

所以：消耗鋅最多。

例6.已知硝酸鉀在20℃時(shí)的溶解度為31. 6克，在90℃時(shí)，硝酸鉀的溶解度為202克，將75. 5克90℃時(shí)的硝酸鉀飽和溶液降溫至20℃時(shí)，有多少克硝酸鉀晶體析出？

分析：較高溫度下，固體物質(zhì)的飽和溶液降溫時(shí)析出晶體的質(zhì)量與較高溫度下，其飽和溶液的質(zhì)量之比等于該物質(zhì)在兩種溫度下的溶解度數(shù)值之差與該物質(zhì)在較高溫度下的溶解度與100的和之比。

即：x/75. 5=（202-31. 6） / （202+100） x=42. 6

例7.已知硝酸鉀在20℃時(shí)的溶解度為31. 6克，在90℃時(shí)，硝酸鉀的溶解度為202克，將32. 9克20℃時(shí)的硝酸鉀飽和溶液升溫到90℃時(shí)，需要加入多少克硝酸鉀晶體溶液才能恰好飽和？

分析：較低溫度下固體物質(zhì)的飽和溶液升高到某一溫度時(shí)，若要使溶液恰好飽和，需要加入溶質(zhì)的質(zhì)量與較低溫度下該物質(zhì)飽和溶液的質(zhì)量比等于該物質(zhì)在兩種溫度下的溶解度的差值與該物質(zhì)在較低溫度下的溶解度和100的和之比。

即：x/32. 9=（202-31. 6） / （100+31. 6） x=42. 6

例8.將金屬銅和氧化銅的混合物3. 86克裝入試管中，在不斷通入氫氣的情況下加熱，充分反應(yīng)后得到固體3. 18克，求原混合物中氧化銅的質(zhì)量。

分析：混合物在充分反應(yīng)后，由銅和氧化銅變成了銅，質(zhì)量減少的實(shí)質(zhì)是損失了氧化銅中的氧。因此，參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量與混合物在反應(yīng)前后質(zhì)量之差的比等于氧化銅的相對(duì)分子質(zhì)量與其中氧的相對(duì)原子質(zhì)量之比。

即：x/ （3. 86-3. 18）= 80/16 x=3. 4

在所有的化學(xué)計(jì)算中，遵循正比規(guī)律的題型可以說(shuō)舉不勝舉，但對(duì)于每一個(gè)不同的題目而言，這個(gè)一定的比值———也即常數(shù)———是不同的。那么如何確定這個(gè)常數(shù)呢？我的觀點(diǎn)一定要抓住宏觀與微觀相結(jié)合的特點(diǎn)。比如例10，要抓住與氯離子和溴離子結(jié)合的鈉離子和銀離子的數(shù)目是一定的，所以，質(zhì)量也是一定的。抓住了“宏觀和微觀是相互聯(lián)系的”這個(gè)牛鼻子，此類題目也就迎刃而解。

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（作者單位：河南省許昌市城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校（中學(xué)部） 461000）