關于“利用化學方程式的簡單計算”的幾點認識

桑付剛

摘 要： 利用化學方程式的簡單計算，是初中化學學習過程中的重點和難點。很多學生掌握課本介紹的步驟和方法后，練習過程仍然經常出錯，感覺利用化學方程式易學難用，逐漸對此類題目產生畏懼感。文章從基本化學知識的準備、解題思路、化學方程式的書寫、格式規(guī)范、計算能力、圖像圖表閱讀等多個角度闡述了學生學習過程中易忽視的幾個方面，幫助學生正確認識有關化學方程式的簡單計算，提高學生學習興趣。

關鍵詞： 化學方程式;簡單計算;教學

中圖分類號： G633.8??? 文獻標識碼： A??? 文章編號： 1673-8918（2022）08-0135-04

利用化學方程式的簡單計算在《義務教育化學課程標準（2011年版）》中的要求并不高：①能根據化學反應方程式進行簡單的計算;②認識定量研究對化學科學發(fā)展的重大作用。但它是學習化學、應用化學的一個重要組成部分，也是學生學習、研究化學反應的基本技能。它不僅能讓學生從定量的觀點加深對化學反應的理解認識，促進學生形成完善的化學知識體系，而且能培養(yǎng)學生分析解決問題能力以及思維能力、計算能力。在中考試題中，利用化學方程式的簡單計算經常是區(qū)分度最大的題目，因此，在初中化學教學過程中，利用化學方程式的簡單計算一直占有突出的地位。

在實際教學過程中，教師一般都采取面向全體、結合學情、放慢速度、減小臺階、小步慢走、以練為主的教學設計，因此課堂教學都能比較順利地完成，但練習時，很多學生還是反映本課題學習困難，逐漸對利用化學方程式的簡單計算產生回避、畏難情緒，最后出現明顯的學習分化現象，這也成為初中化學學習過程中最大的一個分化點。文章從基本化學知識的準備、解題思路、化學方程式的書寫、格式規(guī)范、計算能力、圖像圖表閱讀等方面，多角度分析學生學習過程中產生感覺困難的原因，試圖尋找突破掌握利用化學方程式簡單計算的方法。

一、 學習利用化學方程式的簡單計算前的相關化學知識準備

利用化學方程式的簡單計算的學習過程，既是培養(yǎng)學生計算能力的過程，也是培養(yǎng)學生對化學基本概念和理論、元素化合物知識、實驗基本操作技能等知識的綜合應用過程，因此，計算既是方法，也是綜合知識掌握結果的體現，相關化學知識掌握不牢，是學習利用化學方程式的簡單計算出現困難的最大原因。

【例1】?? 測定雞蛋殼的主要成分碳酸鈣的質量分數。實驗如下：將雞蛋殼洗凈、干燥并搗碎后，稱取8.0 ?g放在燒杯里，然后往燒杯中加入足量的稀鹽酸55 ?g，充分反應后，稱得反應剩余物為 ?59.92 ?g （假設其他物質不與鹽酸反應）。請回答：

（1）產生二氧化碳氣體的質量為????? ??g。

（2）計算該雞蛋殼中碳酸鈣的質量分數。

【分析】? 解答（1）時，學生通過閱讀題目都能寫出該題化學方程式：

CaCO 3+2HCl CaCl 2+H 2O+CO 2↑

學生們也都知道“反應剩余物”為生成的CaCl 2、H 2O以及不參加反應的“其他物質”形成的混合物，因此不會把題目中“55 ?g”這一數據代入化學方程式展開計算，但容易忽視“鹽酸”是氯化氫氣體的水溶液，也是混合物這一基礎知識，把試題中“稀鹽酸55 ?g”誤認為化學方程式中“HCl”的質量，將這一數據代入化學方程式，展開計算，求解產生的二氧化碳質量，造成出錯。該問題的實質是考查質量守恒定律的理解、應用，放入的物質總質量為雞蛋殼與稀鹽酸質量和，這與書寫的化學方程式反應物為CaCO 3和HCl對應，所以，反應前物質總質量為：

8.0 ?g+55 ?g=63.0 ?g

二氧化碳通常為氣體狀態(tài)，反應生成后從燒杯中逸出，所以，減少的質量即為生成的二氧化碳質量：

63.0 ?g-59.92 ?g=3.08 ?g。

題目中提到的反應容器“燒杯”也不能忽視，若學生忘記燒杯是較大量試劑的反應容器這一基本用途，產生的氣體易從燒杯口逸出這一實情，也不容易聯想到用質量守恒定律解答問題（1）。所以，利用化學方程式的簡單計算，“計”在前，考慮相關化學基礎知識應用為先，“算”在后。

【例2】?? 某鋼鐵廠每天需消耗5000 ?t含Fe 2O 3 76 % 的赤鐵礦石，該廠理論上可日產含Fe 98 % 的生鐵的質量是多少？（利用化學方程式計算）

【分析】? 部分學生寫完“解：設日產生鐵的質量為x”后，開始茫然無措，不知道物質發(fā)生什么化學反應得到生成物，不能寫出化學方程式，不知往下如何解答。實際該練習涉及的基本反應原理為：

在高溫下，一氧化碳奪取氧化鐵里的氧，將鐵還原出來，化學方程式為：

Fe 2O 3+3CO 高溫 2Fe+3CO 2

若不掌握煉鐵基本原理，寫不出原理化學方程式，利用化學方程式計算步驟、方法掌握再熟練，也無用武之地。

二、 正確書寫化學方程式

化學方程式是對化學反應最簡潔、全面的描述。它是建立在對化學反應相關知識的高度認識掌握基礎上的結果，不是簡單的文字轉換字母的游戲。它不僅表示化學反應的反應物、生成物及反應條件（即化學反應“質”的關系），還能表示反應物、生成物各物質之間的質量比，表示反應物、生成物各種粒子的相對數量關系（即化學反應“量”的關系），其中，化學方程式表示的反應物、生成物之間的質量比是化學方程式計算最直接的依據。正確書寫化學方程式是利用化學方程式簡單計算的根本前提之一，這就要求學生不僅相關化學反應知識要全面掌握，而且對元素符號、化學式等化學用語更得有充分的認識、理解、應用能力。

學生實際練習過程中，常出現的化學方程式書寫錯誤有以下幾種：①漏落或添加反應物、生成物;②錯寫反應物、生成物化學式;③不寫、漏寫反應條件;④忘記或錯標生成物狀態(tài);⑤化學方程式未配平。這些錯誤的出現，有時并不影響計算數值結果，因此具有更大的欺騙性，學生往往在完成解答后，發(fā)現除了“設”正確，其余一錯到底，不由感覺利用化學方程式計算太復雜、太難，產生畏難情緒。

【例3】?? 欲測定一瓶標簽破損的稀硫酸的溶質質量分數，現取30 ?g稀硫酸樣品于燒杯中，將15 % 的NaOH溶液逐滴加入燒杯中，邊加邊攪拌，隨著NaOH溶液的不斷加入，溶液pH的變化如圖所示：

回答下列問題：

（1）a點溶液中的溶質是 ?????;（填化學式）

（2）該稀硫酸溶質質量分數。（寫出計算過程，結果精確到0.1 % ）

【分析】? 問題（2）解答，學生閱讀圖像可獲得，稀硫酸與氫氧化鈉溶液恰好完全反應時溶液pH=7，此時消耗的氫氧化鈉質量為：

8 ?g×15 % =1.2 ?g，

寫完正確的“解：設硫酸質量為x”后，化學方程式寫作：

H 2SO 4+2NaOH Na 2SO 4+H 2O

在不犯其他錯誤情況下，一氣呵成，數值結果與答案也相同，教師批改錯誤后，學生往往認為自己粗心大意，犯的是小錯，只要結果正確就行，其他如：利用氯酸鉀分解制取氧氣反應計算時，書寫的化學方程式中催化劑、加熱等反應條件漏寫，氧氣氣體符號漏標，把碳酸鈉化學式錯寫為NaCO 3等錯誤時時出現，學生不認真改正基礎知識錯誤，只一味計算數值，造成類似錯誤不斷重復，進而對利用化學方程式的簡單計算產生畏難情緒。

三、 建立正確的解題思路

陶行知先生說過“我們特別注意自動力之培養(yǎng)，使它關注于全部的生活學習工作之中”，這一思想同樣適用于化學方程式計算的學習。利用化學方程式的簡單計算課題學習時，多數教師把教學重點放在完整步驟總結上：

（1）設未知量;

（2）寫出反應的化學方程式;

（3）寫出相關物質的化學計量數與相對分子質量的乘積以及已知量、未知量;

（4）列出比例式，求解;

（5）簡明地寫出答案。

學生學習過程感覺清晰明了，很容易理解并掌握例題步驟內容、要求，但實際練習時，只要練習題比例題有較大改變，學生經常出現僅能完成第一步解、設、表達，往下開始茫然無措情況。出現這種情況的原因是學生并沒有建立正確的利用化學方程式進行簡單的計算思路，把教材解答時規(guī)范的書寫步驟當作解題思路機械套用。更有學生讀題時，根本不找題目中的化學反應，把利用化學方程式的簡單計算所依據的化學反應扔在一邊，先查找已知量值，然后看題目最后求解內容，機械寫出未知量為x。

【例4】?? 鋅與稀鹽酸（HCl）反應生成氫氣和氯化鋅，實驗室用6.5 ?g鋅與足量稀鹽酸反應，可制得氫氣和氯化鋅的質量各是多少？

【分析】? 不少同學匆忙讀完題目，順利寫出“解：設制得的氫氣質量為x，氯化鋅質量為y”，然后，就再也做不下去了。究其原因，學生并沒有建立正確的解題思路。

正確的利用化學方程式的簡單計算思路一般為：

（1）認真讀題，弄清楚題目中涉及的化學反應原理。

該練習中“鋅與鹽酸（HCl）反應生成氫氣和氯化鋅”，即是告知學生題目計算依據的化學反應原理。

（2）正確書寫化學方程式

Zn+2HCl ZnCl 2+H 2↑

由此可見，認真讀題，是要求學生通過讀題先找出題目中相關的化學反應原理，并寫出正確的化學方程式，而不簡單機械套用課本例題書寫格式，把書寫格式當作解題思路?；瘜W方程式及其含義這一學習對化學方程式計算的學習有著促進作用。如果缺乏這一學習環(huán)節(jié)，化學方程式計算的學習就只能停留在對一般問題的解決上，不能達到化學問題解決的更高層次的學習。

四、 扎實的數學計算能力

利用化學方程式的簡單計算，應用的數學知識并不難，基本為小學數學四則運算和比例式計算。進行基本數學計算知識測試，在四則運算知識方面學生間沒有明顯的差距，但在解答比例式的計算過程中，學生間表現出明顯差別，表現在利用化學方程式簡單計算時，解答步驟在比例式列出時，所用時間基本相等，正確率幾乎一樣，到求解比例式時，一些同學需要花費更多時間進行運算，結果還往往出現錯誤，基本是計算能力差的同學對比例式意義、計算時數據間的約分等計算技巧應用方面差距大造成的。

【例5】?? 實驗室制得的純堿樣品中通常含有少量的氯化鈉，現有含氯化鈉雜質的純堿樣品 ?22.8 ?g， 溶于308.6 ?g水中完全溶解，向該溶液中加入208 ?g的氯化鋇溶液，恰好完全反應，生成沉淀質量為39.4 ?g。

求：（1）原樣品中的碳酸鈉的質量;（2）反應后所得溶液的溶質質量分數。

【分析】? 以（1）解答為例，前面幾步解答，學生間沒有差距：

解：設原樣品中碳酸鈉質量為x：

Na 2CO 3+BaCl 2? BaCO 3↓+2NaCl

106 197

x 39.4 ?g

106 197 = x 39.4 ?g

解答比例式求解：

x= 106×39.4 ?g 197

解答到此步，學生間沒有明顯差距，但部分學生在求解x的計算過程中，先把分子上兩個數據相乘：

106×39.4 ?g=4176.4 ?g

再用分子乘積4176.4 ?g除以分母197，花費更多時間才得出結果21.2 ?g，并且其中部分學生分子乘積運算時就出錯，辛辛苦苦計算完，結果還不正確，產生計算難的挫折感。計算能力強的同學，早觀察到分子上的乘數之一39.4與分母197之間存在可約分關系，立即用197當作約數，分母約分為1，39.4約分為0.2，再用0.2×106，口算就能得出正確得數21.2。這就要求計算能力差的學生一定要把小學學過、用過的一些計算技巧應用到化學計算過程中，利用好數學知識。

五、 培養(yǎng)嚴格規(guī)范的書寫格式意識

利用化學方程式的簡單計算，是以化學方程式為基本根據，結合其他化學知識，從定量觀點認識化學反應，不能簡單認為計算為根本。初期掌握程度比較優(yōu)秀的部分學生，明知該類題目有嚴格有序的規(guī)范書寫要求，還經常省略解、設等步驟書寫，將規(guī)范的書寫格式要求棄之腦后。這種情況的持續(xù)存在給學生后續(xù)的高中化學計算學習留下了隱患。

【例6】?? 某石灰水中含有氫氧化鈣2.22 ?g，要使該石灰水中的氫氧化鈣全部反應生成碳酸鈣沉淀，至少需要二氧化碳的質量是多少？

【分析】? 該練習是一道典型的利用化學方程式簡單計算的基礎題目，涉及的化學反應原理清晰，計算量也不大，部分學生在練習時出現如下書寫結果：

Ca（OH） 2+CO 2 CaCO 3↓+H 2O

x= 2.22×44 74 =1.32 ?g

只草草了了的寫了兩行，這樣的練習根本達不到化學練習目的，反而適得其反。規(guī)范的解答格式和詳細的步驟書寫，不僅體現出學習者嚴謹治學的態(tài)度，更能提高學習者科學的解答思考能力，還能在任何級別的考試中從容面對挑剔的閱卷者，要堅決杜絕類似情況的再出現。

六、 提高圖像圖表閱讀能力

化學方程式通過相對分子質量（或相對原子質量）可以表示各物質之間的質量關系，即各物質之間的質量比。若實驗者把反應中能主動加以操縱、控制并對被試的反應可能產生影響的物質設為自變量x，因自變量改變而改變的變量，就是實驗者觀察的因變量y，兩者的關系可以一一對應，可建立函數關系。如：在反應Zn+H 2SO 4 ZnSO 4+H 2↑中，若設在足量的稀硫酸中加入鋅的質量為自變量x，生成的氫氣質量為因變量y，兩者之間即可建立出如下一次函數關系：

y= 2 65 x

此函數關系可以用列表法、圖像法等形式表達出，在此不再詳表。

圖像圖表充分體現了化學反應的嚴謹數學思想，具有簡明、直觀、形象的特點，既讓學生加深對化學基礎知識的理解，也有助于培養(yǎng)學生觀察、分析解決問題能力。

【例7】?? 將氯化鈉和氯化鎂的固體混合物 ?30 ?g ?放入燒杯中，加入245.6 ?g水使其完全溶解，再加入一定質量分數的氫氧化鈉溶液，反應過程中滴加氫氧化鈉溶液的質量與生成沉淀的質量關系如圖所示。請計算：

（1）m的值為 ?????;

（2）恰好完全反應時，消耗氫氧化鈉的質量 ?????????克;

（3）恰好完全反應時，所得不飽和溶液中溶質的質量分數。（寫出具體計算過程）

【分析】? 問題（1）：由圖中信息可知，20 ?g氫氧化鈉溶液完全反應生成2.9 ?g沉淀，加入氫氧化鈉溶液60 ?g以后仍然產生沉淀，說明加入60 ?g氫氧化鈉溶液時，氫氧化鈉完全反應，生成氫氧化鎂質量是2.9 ?g×3=8.7 ?g。

（2）、（3）略

圖像圖表題一直是各地中考化學試卷中的熱門題型，很多文章都有精彩闡述、分析，在此不再贅述。

學習方法是終身學習能力的基礎，掌握了學習方法，才能從根本上發(fā)現問題和解決問題，從而做到“以不變應萬變”?；瘜W方程式的簡單計算，不是單純靠模仿例題能解決的，學生一定要養(yǎng)成全面、認真、扎實的學習習慣，形成完整的知識網絡，這樣學習利用化學方程式的簡單計算就容易多了。

參考文獻：

[1]陳先榮.《根據化學方程式的簡單計算》學習條件的研究[D].長沙：湖南師范大學，2014.

[2]周瑜.初中生化學計算學習障礙研究[D].上海：上海師范大學，2014.