差量法在初中化学计算题中应用

发表时间:2021/4/7   来源:《教育研究》2021年1月   作者:陈勇
[导读] 差量法是利用化学反应前后各物质在质量、体积等的变化来进行解题的有效方法,在初中化学计算题解题过程中经常要用到差量法,它可以化难为易、化繁为简。所谓“差量法”就是根据化学变化前后物质质量或体积发生的变化,找出所谓的“理论差量”,该差值的大小与参与反应的“实际差量”成正比。差量法解题的关键是根据题意确定“理论差值”,再根据题目所提供的“实际差值”,列出比例式,求出答案。

宁波市海曙区集士港镇中学   陈勇    315171

摘要:差量法是利用化学反应前后各物质在质量、体积等的变化来进行解题的有效方法,在初中化学计算题解题过程中经常要用到差量法,它可以化难为易、化繁为简。所谓“差量法”就是根据化学变化前后物质质量或体积发生的变化,找出所谓的“理论差量”,该差值的大小与参与反应的“实际差量”成正比。差量法解题的关键是根据题意确定“理论差值”,再根据题目所提供的“实际差值”,列出比例式,求出答案。
关键词:差量法    化学计算题    正比
        化学计算题是初中科学学习的重点,也是难点。对于学生来说,有时计算方法使用不当,不仅浪费时间,还会出现计算错误造成大量失分。科学地解题思维和方法对于学生至关重要。我们来比较一下下面这道化学计算题的解法。
题目:agNa2CO3和NaHCO3混合物加热至质量减少到bg,则混合物中NaHCO3的质量分数为多少?
解法一:


解法二:


        比较上面两种解法,我们不难发现,第一种解法需要设立两个未知数x和y,计算起来比较麻烦,解题出错率较高;而用第二种解法简单直接,数量关系一目了然。利用化学反应中反应物和生成物的质量差,直接得到比例关系,求出结果。这种方法就是科学计算题中常用的“差量法”。
        差量法是利用化学反应前后各物质的质量或体积差,与反应物或生成物的变化量成正比而建立比列关系的一种解题方法。在初中化学计算题解题过程中经常要用到差量法,它可以化难为易、化繁为简。
        1.基本原理:
        差量法理论依据是数学上的“等比定理”:。对于任意一个化学反应,涉及到各物质的质量或体积时这个等比关系一般也是成立的。如任取两种物质的质量,分别为x和y。 当x 值增大或减小时,y值也会成比例地变化,且x与y的差值也会相应变化。数学表达式为:
2.适用条件:
①化学反应不完全或有残留物。
②化学反应前后存在差量,且差量容易求出,这是差量法使用的前提。
3.解题步骤:
①根据题意写出该反应的化学方程式。
②根据化学变化前后各物质在质量或体积上的变化,找出所谓的“理论差量”,再根据题意找出“实际差量”。
③根据“理论差量”和“实际差量”与参与反应的相关量成正比,列出比例式,求出答案。
4. 注意事项:
①必须要分清“差量”是增还是减。
②正确分析差量形成的原因,根据方程式找出对应得出的“理论差量”和“实际差量”是差量法解题的关键。
5. 优点:
思路明确、步骤简单、过程简捷。因为只与反应前后的差量有关,不必考虑各成分在反应前和反应后的具体量,更容易地抓住试题的内在本质,从而减少解题的步骤和复杂的计算,提高解题的速度和正确率。
对差量法的相关知识有了一定的了解,我们在教学过程中可以引导学生恰当的使用差量法,为解题服务。差量法在初中化学计算题中最常见的两种应用是质量差量法和体积差量法。下面我将对质量差量法和体积差量法的相关应用进行举例。
1.质量差量法
①固体质量差量法


②液体质量差量法
例2.用含杂质(杂质不与酸作用,也不溶于水)的铁10克与50克稀硫酸完全反应后,滤去杂质,所得液体质量为55.4克,求此铁的纯度。
解析:由化学方程式可知,影响溶液质量变化的因素是参加反应的铁和生成的氢气。每56份质量的铁参加反应“进入”溶液中的同时,则可生成2份质量的氢气从溶液中逸出,故溶液质量增加铁的质量减去氢气的质量,即“理论差量”为56份-2份=54份。由题目给的“实际差量”为55.4g-50g=5.4g,据此便可列比例求解。
解:设此铁的纯度为x


         
答:此铁的纯度为56%。
例3.现有铁粉和铜粉的均匀混合物,甲、乙、丙三位同学分别取该混合物与溶质质量分数为a的稀硫酸反应,所得数据如下表所示。请回答下列问题:根据实验数据分析,硫酸溶液的溶质质量分数a是多少?


解析:铜粉不能与稀硫酸反应,只有铁粉能与稀硫酸反应,分析甲、乙、丙三组数据后可知,丙组中稀硫酸已经被完全反应。由反应的化学方程式可知,每56份质量的铁参加反应“进入”溶液中的同时,则可生成2份质量的氢气从溶液中逸出,故溶液质量增加铁的质量减去氢气的质量,即“理论差量”为56份-2份=54份。由题目给的“实际差量”为108.1g-100g=8.1g,据此便可列比例求解。


③气体质量差量法
例4.将12克CO和CO2的混合气体通过足量灼热的氧化铜后,得到气体的总质量为18克,求原混合气体中CO的质量分数。
解析:CO2 不与氧化铜反应,只有CO与氧化铜反应,由反应的化学方程式可知,气体质量增加的原因是CO夺取了氧化铜中的氧元素。每28份质量的CO参加反应,可生成44份质量的CO2,即“理论差量”为44份-28份=16份。由题目给的“实际差量”为18克-12克=6克,据此可列比例求解。
解:设原混合气体中CO的质量分数为x


答:原混合气体中CO的质量分数为87.5%。
例5.将44g二氧化碳气体通入装有过氧化钠的硬质玻管,发现导出得气体变为38.4g,求参加反应的过氧化钠的质量。(提示:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
解析:由反应的化学方程式可知,每88份质量的CO2参加反应,可生成32份质量的O2,即“理论差量”为88份-32份=56份。由题目给的“实际差量”为44g-38.4g=5.6g,据此可列比例求解。
解:设有参加反应的过氧化钠质量为x。


2.体积差量法
例6:把30mL甲烷和氧气的混合气体点燃,冷却至常温,测得气体的体积为16mL,求原30mL混合气体中甲烷和氧气的体积比。
解析:反应物甲烷和氧气都是气态,冷却至常温后,生成物中二氧化碳仍为气态,水是液态。由反应的化学方程式可知,每1份体积的CH4与2份体积O2反应,可生成1份体积的CO2,即“理论差量”为3份-1份=2份。由题目给的“实际差量”为30mL-16mL=14 mL,据此可列比例求解。


          
解析:该混合气体点然后,只有CO与O2 发生化学反应,由反应的化学方程式可知,每2份体积的CO与1份体积O2反应,可生成2份体积的CO2,即“理论差量”为3份-2份=1份。由题目给的“实际差量”为1 mL,据此可列比例求解。


        通过以上几个典型例题的解析,我们不难发现,差量法不仅可以省去繁琐的中间过程,而且还可以消除无关量的干扰,使复杂的问题简单化、快捷化。差量法值得在初中化学计算题解题中广泛地推广与应用。
参考文献:
1.《学易—爱扫码》系列微刊
2.孙明军.差量法在解化学计算题中的应用[J] .理科考试研究 .高中 2013年第04期

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