论文部分内容阅读
【摘要】本文较全面介绍高中化学中重要而常见的计算类型和方法，尤其突出了计算方法和思想，这在高中化学的计算教学中较为重要。
【关键词】参照系思想与比例法 守恒思想与等量法 平衡思想与转换法
中学化学教材中，计算主要涉及基本概念和理论，同时也融合到常见单质与重要化合物、有机基础和实验等各类问题的综合应用中。为实现由知识为中心转向以学生发展为本，由局部知识向知识网络化发展。教学应注重计算思想方法的渗透与构建。
一、参照系思想与比例法：基本概念的计算教学中，首先要建立参照系，即以什么量作为标准或依据，有那些其它量来进行参照和比较，然后形成数学表达式，通常用比例式表示。
1、化学方程式计算。根据化学方程式计算反应物（即原料）与生成物（即产品）的相关量时，参照系是化学方程式“量”的含义，宏观上指各物质之间遵守一定的质量比；微观上指各物质之间遵守一定的粒子数目（即计量数）之比。明确这个参照系，相关计算就很容易把握。如根据化学方程式计算反应物或生成物的质量时，直接用已知量与未知量的质量比列出比例式计算。又如在化学反应速率的计算中，某反应中的各物质的反应速率之比等于计量数之比。再如化学平衡中，各反应物的浓度改变量（△ｃ）之比等于计量数之比。后两方面都是以微观“量”的含义为参照系而得到的比例关系。
2、物质的量（n）计算。明确1摩尔的规定是以0.012㎏12C中所含原子数约为6.02×1023作标准，凡是任何粒子数目与之相同，就定义为1摩尔。那就很容易推导，任何粒子的数目与之相比就得到该粒子的物质的量，即n =N/NA。可见，物质的量是选择0.012㎏12C中粒子数目NA为标准作为参照系，利用比例法而得到n的一个数学表达式。同理类推，当选择1摩尔任意物质的质量为摩尔质量时，利用比例法得到该物质对应的物质的量，即n=ｍ/M。若选择1摩尔任意气体的体积为摩尔体积（Vｍ）时，同样得到n=V/ Vｍ.对于溶液的物质的量浓度和阿伏加德罗定律及推论均可类推。
3、溶液计算。对于饱和溶液的计算，常以该温度下溶解度作为参照系，因为溶解度的概念中有两个标准已知量，即溶解度（S）和溶剂100克，因此，相同温度的同种饱和溶液满足溶质与溶剂、溶质与溶液的比例相同，由此得到ｍ（溶质）／ｍ（溶剂）= S／100、ｍ（溶质）／ｍ（溶液）= S／（100+ S）。对于溶液的溶质质量分数，是表示溶液组成的浓与稀，常用溶质与溶液的质量比，所得百分比值作为参照系，故可得ｗ=ｍ（溶质）／ｍ（溶液）。
二、守恒思想与等量法：初中教材中，学习了化学方程式和质量守恒定律，知道反应物的质量总和等于生成物的质量总和。将守恒定律迁移与升华，用于氧化还原反应和电解质溶液的计算，能起到事半功倍的作用。
1、氧化還原反应的计算，氧化还原反应中的氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物的关系中，它们的特征是化合价升降相等，本质上是电子的转移相等。因此，利用转移电子守恒、结合元素守恒，很容易得到“剂”与“产物”的等量关系，使计算清晰简单。
2、电解质溶液中粒子关系，根据电解质溶液呈电中性，则阳离子所带正电荷总数等于负电荷总数，即电荷守恒。由电荷守恒能得出溶液中各离子的物质的量的等量关系，也能得到各离子的物质的量浓度等量关系，如Na2CO3溶液中c(Na+)+ｃ(H+)=ｃ(OH-)+ｃ(HCO3-)+ｃ(CO32-)。当电解质中有弱离子时，它因水解存在多种形式，由阴、阳离子物质的量关系可推导出物料守恒，实质是最初所加溶质的元素的原子数目守恒，如Na2S溶液，S元素以S2-、HS-、H2S等粒子存在，则投料Na2S中必存在c(Na+)=2【ｃ(S2-)+ｃ(HS-)+ｃ(H2S)】。另外，根据水电离的氢离子（可看作为质子）与氢氧根离子，氢离子可存在多种粒子形式，从而得到质子守恒，如Na2CO3溶液ｃ(OH-)=ｃ(H+)+ｃ(HCO3-)+2C(H2CO3)。
三、平衡思想与转换法：许多物质体系都存在平衡与转化，它们的平衡是一定条件下的平衡，它们的转化是在条件变化时的转化，我们以教材中的化学（或电离）平衡概念及勒夏特列原理，建立化学学科的平衡思想与转换法，在相关计算是相当重要的。
1、化学平衡中的等效平衡，它的识别与判断都是通过一定条件下的计算来进行的。如在恒温恒容条件下，当反应方程式中的△V(ｇ)≠0，等效的条件是将投料采用极值转换成相同物质表示量相同，结果两次平衡的各组分n、c、ф均相同;当△V(ｇ)=0时，等效条件是将投料利用极值转换成相同物质表示等比例，结果是两次平衡的各组分ф相同，n、c同比例变化。在恒温恒压条件下，等效的条件是将投料采用极值转化成相同物质表示，结果是两次平衡时各组分ф、c相同，n同比例变化。其中极值转化法就是将可逆反应按完全反应的方程式进行反应物与产物的转化。（ф为某物质的百分含量）
2、溶液的ph值与酸碱性，在酸、碱、盐的任意水溶液中均存在水的电离平衡，无论外加酸、碱、盐，其溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度乘积为常数Kw，相当于氢离子浓度与氢氧根离子浓度在一定温度下的乘积保持平衡，故可将溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度通过Kw相互转化而计算和判断酸碱性。
现在，全球市场已不仅是产品和服务的市场，也是思想的市场。因此，针对中学化学计算这一教学重点，我们应适时精心选好“融合点”，使这些思想方法起到潜移默化的作用
参考书目：
1、义务教育课程标准实验教科书初中化学教材。（人教版）
2、全日制普通高级中学教科书高中化学教材。（人教版）
3、刘知新，中国教育学会化学教学研究年会开幕词。
4、项永福，让教师在教育教学研究与实践中成长。
【关键词】参照系思想与比例法 守恒思想与等量法 平衡思想与转换法
中学化学教材中，计算主要涉及基本概念和理论，同时也融合到常见单质与重要化合物、有机基础和实验等各类问题的综合应用中。为实现由知识为中心转向以学生发展为本，由局部知识向知识网络化发展。教学应注重计算思想方法的渗透与构建。
一、参照系思想与比例法：基本概念的计算教学中，首先要建立参照系，即以什么量作为标准或依据，有那些其它量来进行参照和比较，然后形成数学表达式，通常用比例式表示。
1、化学方程式计算。根据化学方程式计算反应物（即原料）与生成物（即产品）的相关量时，参照系是化学方程式“量”的含义，宏观上指各物质之间遵守一定的质量比；微观上指各物质之间遵守一定的粒子数目（即计量数）之比。明确这个参照系，相关计算就很容易把握。如根据化学方程式计算反应物或生成物的质量时，直接用已知量与未知量的质量比列出比例式计算。又如在化学反应速率的计算中，某反应中的各物质的反应速率之比等于计量数之比。再如化学平衡中，各反应物的浓度改变量（△ｃ）之比等于计量数之比。后两方面都是以微观“量”的含义为参照系而得到的比例关系。
2、物质的量（n）计算。明确1摩尔的规定是以0.012㎏12C中所含原子数约为6.02×1023作标准，凡是任何粒子数目与之相同，就定义为1摩尔。那就很容易推导，任何粒子的数目与之相比就得到该粒子的物质的量，即n =N/NA。可见，物质的量是选择0.012㎏12C中粒子数目NA为标准作为参照系，利用比例法而得到n的一个数学表达式。同理类推，当选择1摩尔任意物质的质量为摩尔质量时，利用比例法得到该物质对应的物质的量，即n=ｍ/M。若选择1摩尔任意气体的体积为摩尔体积（Vｍ）时，同样得到n=V/ Vｍ.对于溶液的物质的量浓度和阿伏加德罗定律及推论均可类推。
3、溶液计算。对于饱和溶液的计算，常以该温度下溶解度作为参照系，因为溶解度的概念中有两个标准已知量，即溶解度（S）和溶剂100克，因此，相同温度的同种饱和溶液满足溶质与溶剂、溶质与溶液的比例相同，由此得到ｍ（溶质）／ｍ（溶剂）= S／100、ｍ（溶质）／ｍ（溶液）= S／（100+ S）。对于溶液的溶质质量分数，是表示溶液组成的浓与稀，常用溶质与溶液的质量比，所得百分比值作为参照系，故可得ｗ=ｍ（溶质）／ｍ（溶液）。
二、守恒思想与等量法：初中教材中，学习了化学方程式和质量守恒定律，知道反应物的质量总和等于生成物的质量总和。将守恒定律迁移与升华，用于氧化还原反应和电解质溶液的计算，能起到事半功倍的作用。
1、氧化還原反应的计算，氧化还原反应中的氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物的关系中，它们的特征是化合价升降相等，本质上是电子的转移相等。因此，利用转移电子守恒、结合元素守恒，很容易得到“剂”与“产物”的等量关系，使计算清晰简单。
2、电解质溶液中粒子关系，根据电解质溶液呈电中性，则阳离子所带正电荷总数等于负电荷总数，即电荷守恒。由电荷守恒能得出溶液中各离子的物质的量的等量关系，也能得到各离子的物质的量浓度等量关系，如Na2CO3溶液中c(Na+)+ｃ(H+)=ｃ(OH-)+ｃ(HCO3-)+ｃ(CO32-)。当电解质中有弱离子时，它因水解存在多种形式，由阴、阳离子物质的量关系可推导出物料守恒，实质是最初所加溶质的元素的原子数目守恒，如Na2S溶液，S元素以S2-、HS-、H2S等粒子存在，则投料Na2S中必存在c(Na+)=2【ｃ(S2-)+ｃ(HS-)+ｃ(H2S)】。另外，根据水电离的氢离子（可看作为质子）与氢氧根离子，氢离子可存在多种粒子形式，从而得到质子守恒，如Na2CO3溶液ｃ(OH-)=ｃ(H+)+ｃ(HCO3-)+2C(H2CO3)。
三、平衡思想与转换法：许多物质体系都存在平衡与转化，它们的平衡是一定条件下的平衡，它们的转化是在条件变化时的转化，我们以教材中的化学（或电离）平衡概念及勒夏特列原理，建立化学学科的平衡思想与转换法，在相关计算是相当重要的。
1、化学平衡中的等效平衡，它的识别与判断都是通过一定条件下的计算来进行的。如在恒温恒容条件下，当反应方程式中的△V(ｇ)≠0，等效的条件是将投料采用极值转换成相同物质表示量相同，结果两次平衡的各组分n、c、ф均相同;当△V(ｇ)=0时，等效条件是将投料利用极值转换成相同物质表示等比例，结果是两次平衡的各组分ф相同，n、c同比例变化。在恒温恒压条件下，等效的条件是将投料采用极值转化成相同物质表示，结果是两次平衡时各组分ф、c相同，n同比例变化。其中极值转化法就是将可逆反应按完全反应的方程式进行反应物与产物的转化。（ф为某物质的百分含量）
2、溶液的ph值与酸碱性，在酸、碱、盐的任意水溶液中均存在水的电离平衡，无论外加酸、碱、盐，其溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度乘积为常数Kw，相当于氢离子浓度与氢氧根离子浓度在一定温度下的乘积保持平衡，故可将溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度通过Kw相互转化而计算和判断酸碱性。
现在，全球市场已不仅是产品和服务的市场，也是思想的市场。因此，针对中学化学计算这一教学重点，我们应适时精心选好“融合点”，使这些思想方法起到潜移默化的作用
参考书目：
1、义务教育课程标准实验教科书初中化学教材。（人教版）
2、全日制普通高级中学教科书高中化学教材。（人教版）
3、刘知新，中国教育学会化学教学研究年会开幕词。
4、项永福，让教师在教育教学研究与实践中成长。