化学计算条件转化

时间：2022-05-11 百科知识版权反馈

【摘要】：化学计算条件转化化学计算条件转化面对有难度的化学题，首先需要准确理解、熟练掌握基本概念和基本规律，其次要做好问题、条件、关系等转化。下面介绍几种化学计算的典型转化方式。若用化学反应方程式分步求解，计算繁杂、失分率高。4．一般转化为特殊有些化学计算题若从一般情况考虑，思路不畅、计算繁杂，有时考虑其特例，可将问题具体化，从而简化计算、迅速求解。

化学计算条件转化

面对有难度的化学题，首先需要准确理解、熟练掌握基本概念和基本规律，其次要做好问题、条件、关系等转化。

所谓转化，本质上是将较为复杂、隐晦、困难的问题，通过一定方法和技巧转化为较为简单、明朗、容易的问题，目的是把不会做的题转化为会做的题。因此，转化做得好坏对能否解题有直接影响。下面介绍几种化学计算的典型转化方式。

1．陌生转化为熟悉

接触到一个难以解决的陌生问题时，要以已有知识为依据，将所要求解的问题与已有知识进行联系比较，异中求同、同中求异，将陌生转化为熟悉，再利用已掌握的知识解决新问题。

例9　现有25℃的硫酸铜饱和溶液300克，加热蒸发掉80克水后，再冷却到原来的温度，求析出CuSO₄·5H₂O多少克（已知25℃时，CuSO₄的溶解度为20克）。

分析：结晶水合物的析晶计算难度大，是因带结晶水晶体析出会导致溶剂水量的减少，从而使结晶水合物继续从饱和溶液中析出，这样依次重复，最终使晶体的总量趋向于定值。因而，结晶水合物的析出过程实质上是无数次结晶的总结果。从数学上看，这是一类无穷递缩等比数列的求和问题，但初中学生未学。仔细分析题意，可抓住析晶后溶液仍为饱和溶液这一信息。设m1为溶质质量，m2为溶液质量，可得溶质质量分数与溶解度S的关系为：

S∶（100＋S）＝m₁∶m₂

这就完成了化陌生为熟悉。现设CuSO₄·5H₂O的质量为x，则晶体中含CuSO₄的质量和含结晶水的质量分别为

160x／250＝0．64x，90x／250＝0．36 x

由以上公式可得：

解之可得x＝28．2克。

例10　溶质质量分数为3x%和x%的两种硫酸等体积混合后，混合液中溶质的质量分数是多少？

A．2x%　B．大于2x%　C．小于2x%　D．无法计算

分析：求溶液等体积混合后溶液中溶质的质量分数，课本无例题，教师也未必补充，题目新颖，陌生度大，看似无从下手。

若把题中两种硫酸等体积混合想像成熟知的等质量混合（化陌生为熟悉），则混合后溶液中溶质的质量分数为2x%。硫酸越浓密度越大，故等体积混合时，较浓硫酸的质量比混合溶液质量的一半要多，所以混合后溶液中溶质的质量分数应大于2x%。

2．局部转化为整体

复杂的化学问题多由几个小问题组成，若将这些小问题分离开来逐个分析解决，耗时费力且易出错。如能抓住实质，把问题转化为一整体状态考虑，常可简化思维过程，收效明显。

例11　一包FeSO₄和Fe₂（SO₄）₃的固体混合物，测得铁元素的质量分数为31%，问混合物中硫元素的质量分数是多少？

分析：这是用化学式计算物质中某元素质量分数的常见题。通常是先分别求出两化合物中硫元素的质量，再相加得到混合物中硫元素的质量，进而算出硫元素在混合物中的质量分数。

这种一步步递推的求解方法，思路和方向都对，但运算复杂，作为简答或填空题，一步不慎就可能失分。抛开定势思维，把S和O组成的原子团SO₄看成整体（化局部为整体），铁元素占混合物的质量分数为31%，则SO₄占混合物的质量分数为69%。在SO₄中硫元素的质量分数为：

故硫元素占混合物的质量分数为69%×33．3%＝23%。

例12　KOH固体置于空气中，经测定含84．9%的KOH、5．1%的KHCO₃、2．38%的K₂CO₃和7．62%的H2O。将此样品若干克投入98克10%的盐酸中，反应完全后，再加入20克10%的KOH溶液恰好中和。求蒸发中和后的溶液可得固体多少克。

分析：此题提供的数据多、信息量大。若用化学反应方程式分步求解，计算繁杂、失分率高。若抛开数据和细节，将溶液看成一整体（化局部为整体），则无论是KOH、K₂CO₃还是KHCO₃，与盐酸反应最终均生成KCl。由于KCl中的Cl^－全部来自于盐酸，故可得关系式：KCl→HCl。据此可算得KCl固体的质量为：

3．退中求进的转化

把一个较复杂的问题“退”成一个或几个简单问题，复杂问题常可迎刃而解。退就是转化，是退中求进的思维，常用于解决复杂化学问题。

例13　在温度不变的情况下，向一定量的硫酸铜溶液中加入25克胆矾（CuSO₄·5H₂O）或蒸发掉55克水均可得到饱和溶液，求该温度下硫酸铜的溶解度。

分析：设想不饱和硫酸铜溶液是由饱和溶液和55克水两部分（化复杂为简单）组成，55克水中若溶解25克胆矾（含16克CuSO₄和9克H2O），恰好也是该温度下的硫酸铜饱和溶液。

根据溶解度定义，可得：

解之可得S＝25克。

例14　向1 000克未知溶质质量分数的硫酸铜溶液中加入一定量的氢氧化钠溶液，过滤、干燥后得到蓝色固体19．6克。在所得滤液中加入过量铁粉，充分反应后，再加入足量盐酸，最后得到6．4克固体，求原溶液中硫酸铜的质量分数。

分析：这道综合性题目可分解成三个容易作答的小题目。

得到19．6克氢氧化铜，多少硫酸铜参加了反应？（32克）

与铁粉反应生成6．4克铜，多少硫酸铜参加了反应？（16克）

据此，原溶液中硫酸铜的质量分数是多少？（4．8%）

将一定难度的综合题分解为数个简单题，实现由繁到简、由难到易的转化，这样做不仅学会了思考问题的方法，还增强了克服困难的勇气和信心，对后续化学课程的学习将产生深远的影响。

4．一般转化为特殊

有些化学计算题若从一般情况考虑，思路不畅、计算繁杂，有时考虑其特例，可将问题具体化，从而简化计算、迅速求解。

例15　在两种化合物X₂Y和YZ₂中，Y的质量分数分别为40%和50%，则在化合物X₂YZ₃中Y的质量分数是多少？

分析：依两种化合物中Y的质量分数虽能求得Y在X₂YZ₃中的质量分数，但难度大、技巧性高，计算易出问题。由Y在X₂Y中的质量分数，假设Y的原子量为40（化一般为特殊），由题意得X的原子量为（100－40）／2＝30，Z的原子量为40／2＝20。然后将X、Y、Z的原子量代入到X₂YZ₃中，得Y的质量分数为：

例16　某结晶水合物化学式为R·nH2O，R式量为M，加热a克这种水合物使其失去结晶水，剩余残渣为b克，求n值。

A．bM／（18a）　B．M（a－b）／（18b）　C．18 M／ab　D．aM／b

分析：此题经特殊化处理可简捷获解。设加热后残渣质量与原物质质量相等，即a＝b（化一般为特殊），则n应等于零，代入各选项验证可知，只有选项B符合，故B为答案。这种思维方式对于求解某些字母型选择题常常有特效。

5．隐含转化为显露

有些题目表面看来缺条件，实际上解题条件就隐含在语言叙述、化学现象、化学原理之中。解答此类题目的关键是充分挖掘题中隐含条件，化隐为显，架设由未知到已知的桥梁。

例17　将镁粉和碳酸镁的混合物置于氧气中灼烧，直至质量不再改变为止。经测定，灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同，求原混合物中镁粉和碳酸镁的质量比。

分析：整个题目全用文字叙述，没有一个可供直接利用的具体数据。仔细审视题意，抓住关键词语，将“灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同”转化为（化隐含为明显）“Mg吸收的O₂质量等于MgCO₃分解放出的CO₂质量”，即可由2Mg～O₂和MgCO₃～CO₂，导出44Mg～16MgCO₃。这一关系式表明，在原混合物中镁粉与碳酸镁的质量比是（44×24）∶（16×84）＝11∶14。

例18　已知某混合物由Na₂S、Na₂SO₃、Na₂SO₄三种物质组成。其中钠元素质量分数为m，求其中氧元素的质量分数。

分析：混合物中三种元素只知一种元素的质量分数，要求另一元素的质量分数，通常情况无法求解。观察三种物质的化学式，发现隐含着十分重要的解题条件，即Na元素和S元素之间的质量比恒为（23×2）∶32（化隐含为明显）。现钠元素的质量分数为m，则硫元素的质量分数为32m／46，故氧元素的质量分数为：

1－m－32m／46＝1－39m／23

6．文字转化为图示

有些化学计算题叙述冗长、信息点多，一时难以理顺各种关系。若将文字信息转化为图示信息，则有可能使题意清晰条理、过程形象具体，从而可发现解题途径。

例19　把47克氧化铜与炭的混合物充分加热后冷却。已知反应中炭已消耗完，剩余固体的质量为36克。向此固体中加入100克4．9%的稀硫酸恰好完全反应，过滤后，将滤液蒸发掉46克水，再冷却到t℃时，溶液恰好饱和（无晶体析出）。求：原混合物中含多少克炭；t℃时CuSO₄在水中的溶解度。

分析：此题主要考查质量守恒定律及其应用、根据化学方程式的计算和关于溶解度的计算三个重要知识点，所给信息头绪多、综合性强、逻辑思维要求高。若将文字信息转换成图示信息（见图14－2），则能帮助理清脉络，找到解题的关键点。