化学计算新题型分类解析

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  (一)题型特点及中考分值
  化学计算是借助于用数学计算解决化学问题的一种题型,其突出的重点仍是化学问题,即从量的方面来对化学的概念或原理加深理解,或通过计算进一步掌握物质的性质及其变化规律。它具有情景新颖,信息量大,化学知识丰富,覆盖面广,综合性强等特点,通过计算技能的训练能培养同学们分析、推理、归纳等逻辑思维能力和解决实际问题的能力。化学计算是中考必考题型,一般设置在试卷末尾,约占试卷总分的10%左右。
  (二)失分原因及解答对策
  失分原因:
  1. 基础知识不牢固。没有掌握根据化学式、化学方程式的计算、有关溶液的计算等基本计算类型的解题方法。
  2. 没有仔细读题,导致题意不明,审题不清,或者曲解了题意而选择了错误的数据进行计算。
  3.不会处理信息,即不会分析处理题给信息(图表、图像)和迁移应用。
  4. 书写不正确,元素符号、化学式、化学方程式书写不正确,不规范。
  5. 解题格式不规范,步骤不完整。
  6. 计算不准确。
  解答对策:
  1. 认真审题是正确解答计算题的前提。化学计算是从量的方面研究化学的,它不是单纯的数学运算,而是与基本概念、化学用语、元素及化合物、化学实验等融为一体的。因此在解答化学计算题时,要认真审题,力求准确完整地理解题意,找出题目的条件(已知)和所求(未知),运用化学知识进行必要的分析和推理,弄清已知量和未知量及其关系,否则根本无法解答。
  2. 分清题目类型,选择合适的方法。不论是根据化学式、化学方程式计算,还是有关溶液的计算,归根结底都是有关比例的运算,但在不同类型的计算中又有所不同。随着计算新题型的不断涌现,题设情景信息量的增加,同学们一定要注意把化学的定性分析和数学的定量计算结合起来,要善于透过现象来抓住反应的实质。
  3.清晰的解题步骤和规范的计算格式是取得高分的保证。如求化合物中各元素的质量比,一定要明确元素的顺序;根据化学方程式计算,要按照“解、设、方、关、比、求、答”的步骤和格式进行;又如求溶质的质量分数,别忘记乘以100%等。最后,在方法、步骤、格式正确的前提下,力求计算结果准确无误。
  (三)命题趋势及复习策略
  近几年的中考化学计算题已打破了传统的单一计算的形式,而是以灵活多样的新形式展现在同学们的面前,命题趋于将相关知识与三种计算的融合考查,试题情境多与生产生活、社会热点、科学前沿相结合,注重考查学习的方法和过程;表达形式改变了以往单一的文字加数字的叙述,而是辅以标签、图片、图像、表格等形式反映数量关系,侧重考查计算信息的提取、处理和综合应用化学知识的能力。题型主要有:基本计算融合型、标签信息型、信息迁移型、数据图表分析型、实验探究型、理化综合型等。预计在今后的中考中,化学计算将继续保持以上的考查趋势,并向情景信息开放、能力综合方面发展。
  复习策略:
  1. 掌握根据化学式、化学方程式的计算、有关溶液的计算等基本计算类型的解题方法,解题步骤和格式要规范。
  2. 要熟练写出初中常见物质的化学式、及其反应的化学方程式。
  3. 进行计算专题训练,并及时纠正计算中的错误。
  (四)主要类型和典型例题
  类型1. 标签信息型
  例1(2010年乌鲁木齐)下图是某试剂瓶标签上的内容。
  (1)把这种浓硫酸稀释为19.6%的硫酸溶液200g,需要这种硫酸的质量为g。
  (2) 稀释浓硫酸时,应注意的事项为。
  分析由图可知浓硫酸中溶质的质量分数为98%,根据溶液稀释前后溶质的质量不变,则浓硫酸的质量为:200g×19.6%÷98%=40g 。
  答案:(1) 40g(2) 把浓硫酸沿着容器内壁慢慢注入水中,并且用玻璃棒不断搅拌
  点评本题将化学药品的标签与根据化学式的计算结合在一起,考查同学们应用化学知识解决实际问题的能力。解题的关键是在理解题意的基础上,准确提取标签中的计算信息。该类试题的变式有饮料食品标签题、化肥标签题等。
  类型2. 数据分析型
  例2(2010年娄底)Cu与Zn的合金称为黄铜,有优良的导热性和耐腐蚀性,可用作各种仪器零件。某化学兴趣小组的同学为了测定某黄铜的组成,取20g该黄铜样品于烧杯中,向其中分5次加入相同溶质质量分数的稀硫酸,使之充分反应。每次所用稀硫酸的质量及剩余固体的质量记录于下表:
  试回答下列问题:
  (1) 上述表格中m的值为;
  (2) 黄铜样品中锌的质量分数为;
  (3) 所用稀硫酸中硫酸的质量分数是多少?
  
  分析黄铜中的锌与稀硫酸反应,铜不反应。每次加入稀硫酸后,固体减少的质量即参加反应的锌的质量。分析右列数据可知前三次参加反应的锌的质量都是2.6g,第四次反应的锌仅为0.2g,可见锌完全反应,12.0g为不与酸反应的铜。m的值为12.0g。锌的总质量=20.0g-12.0g=8g,质量分数为40%。第(3)小题的解题过程如下:
  解设所用稀硫酸中硫酸的质量分数为x,据题意得:
  Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
  6598
  20g-17.4g= 2.6g20g•x
  =
  x=19.6%
  答:所用稀硫酸中溶质的质量分数为19.6% 。
  点评表格数据分析型计算题能较好地考查学生分析问题、解决问题的能力,已成为近年来中考化学计算的热点。此类试题常以表格的形式给出几组实验数据,有的经过简单分析就能从中找到规律或问题的答案;有的数据及其规律具有隐蔽性,需要分析推理,找出数据间的关系,再根据化学方程式计算才能求解出结果。解题的关键是对每行、每列数据进行分析、比较和推理,找出规律和计算的已知量,最后计算。
  类型3. 坐标图像型
  例3(2010年恩施)已知Na2CO3的水溶液呈碱性,在一烧杯中盛有20.4g Na2CO3和NaCl组成的固体混合物。向其中逐渐滴加溶质质分数为10%的稀盐酸。放出气体的总质量与所滴入稀盐酸的质量关系曲线如下图所示,请根据题意回答问题:
  (1) 当滴加稀盐酸至图中B点时,烧杯中溶液的pH7(填“>”“=”“<”)。
  (2) 当滴加稀盐酸至图中A点时,烧杯中为不饱和溶液(常温),通过计算求出其中溶质的质量分数。(计算结果保留一位小数)
  分析根据图像可知,随着滴入的稀盐酸的质量不断增加,二氧化碳的体积不断增加。图中A点表示,当加入73g稀盐酸时,碳酸钠恰好完全反应,二氧化碳的体积不再增加。A点至B点表示盐酸已过量,pH<7。
  答案:(1) <
  (2) 解:73g10%的稀盐酸中含HCl的质量是:73g×10%=7.3g
  设参加反应的碳酸钠的质量为x,反应生成的氯化钠的质量为y,生成的二氧化碳的质量为z。
  Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
   1067311744
  x7.3g yz
  =x=10.6g
  =y=11.7g
  = z=4.4g
  烧杯里不饱和溶液中溶质的质量为:11.7g+(20.4g-10.6g)=21.5g
  烧杯里不饱和溶液的质量为:20.4g+73g-4.4g=89g
  烧杯里不饱和溶液中溶质的质量分数为:
  ×100%=24.2%
  答:略
  点评解答该类试题,应有数形结合的思想,弄清图像所表达的变化的实质及其所隐藏的量的含义,领悟图像中的原点、交点、转折点、终点等特殊点的含义,把握图线趋势,点线综合考虑。
  类型4. 实验探究型
  例4(2010年泰州)“钾泻盐”的化学式为MgSO4•KCl•xH2O,是一种制取钾肥的重要原料,它溶于水得到KCl与MgSO4的混合溶液。某化学活动小组为了测定“钾泻盐”中KCl的质量分数,设计了如下两种实验方案:
  方案一:
  方案二:
  试回答下列问题:
  (1) 你认为方案比较合理,理由是。
  (2) 请选择上述方案中的数据,计算24.85g钾泻盐样品中MgSO4的质量。(写出计算过程)
  (3) 请选择上述方案中的数据,计算24.85g钾泻盐样品中KCl的质量分数。(写出计算过程)
  分析方案一从不同的角度对钾泻盐中的Mg2+和SO42-进行沉淀,根据所得Mg(OH)2固体的质量或BaSO4固体的质量,再根据相应的化学反应方程式都可计算出MgSO4的质量,进一步也可计算出MgSO4的质量分数,但无法计算出泻盐中KCl的质量分数。方案二的优点是仅通过一次实验的数据,既能求出MgSO4的质量,也能求出KCl的质量,进一步可求它们的质量分数。
  答案:(1) 二
  方案二两种物质都能测定,而方案一只能测定硫酸镁不能测定氯化钾。
  (2) 解:设该样品中MgSO4的质量为x
  MgSO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+Mg(NO3)2
   120233
  x 23.30g
  120:233=x:23.30g
  x=12.00g
  答:该样品中MgSO4的质量为12.00g。
  (3) 解:设该样品中KCl的质量为y
  AgNO3+KCl=AgCl↓+KNO3
   74.5143.5
  y 14.35g
  74.5:143.5=y:14.35g
  y=7.45g
  该样品中KCl的质量分数=7.45g/24.85g×100%=29.98%
  答:该样品中KCl的质量分数为29.98%。
  点评本题寓化学方案的设计与评价、根据化学方程式的计算于一体,较全面地考查了学生的实验探究能力、实验方案的评价能力和化学计算能力。定性分析和定量计算的有机结合,凸显了学习目标的多角度、多方位,有利于开拓视野、开发潜能,提升学生的综合能力。
  (五)跟踪练习
  1. 下图是某品牌补铁剂的标签。
  请回答:
  (1) 富马酸亚铁中含有 种元素,
  C、H、Fe、O原子个数比为 。
  (2) 富马酸亚铁的相对分子质量为 。
  (3) 若每次服用1包该补铁剂,摄入铁元素的质量为g(计算结果取整数)。
  2. 为了分析生铁中铁的含量,某学习小组进行了实验研究,即取6g生铁与10%的盐酸反应,并绘制了加入盐酸质量与放出气体质量的关系图(见下图)。
  说明:生铁中的杂质不溶于水,不与盐酸、硫酸铜溶液反应。
  (1) 铁完全反应用去盐酸的质量为 g。
  (2) 生铁中铁的质量分数为多少?(写出计算过程,结果保留到小数点后一位)
  3. 我市某校初三(1)班学生去湖光岩春游,带回了几小块石灰石样品。为了检测样品中碳酸钙的含量,甲、乙、丙、丁四位同学用质量分数相同的盐酸与样品充分反应来讲行实验测定,(样品中的杂质不溶于水,且不与盐酸反应),测得数据如下表:
  试问答:
  (1) 10.0g样品与45g盐酸充分反应后,盐酸是否还剩余(填“是”或“否”),样品中碳酸钙的质量分数是。
  (2) 10.0g样品与足量稀盐酸反应后可产生二氧化碳多少克?(写出计算过程,计算结果精确到小数点后两位)
  4. 现有一种不纯的氧化铁粉末样品(杂质为铁粉),小刚和小强通过实验测定样品中氧化铁的质量分数。请你回答相关问题:
  (1) 小刚称取10g样品,利用下图所示装置进行实验,相关实验数据见下表:(玻璃管内的物质完全反应)
  ① 由上表的数据可分析出,反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是 的质量。
  ② 请根据B装置总质量变化的数据,计算出样品中氧化铁的质量分数(写出计算过程)。
  (2) 为达到同样的实验目的,小强设计的方案为:将一定质量的样品与过量的稀盐酸反应,准确称量反应前、后固体和液体物质的总质量,据此可求出氧化铁的质量分数。
  请你分别对小刚和小强设计的实验方案进行评价(各写出一条即可):
  (3) 如果小强还想计算出所用稀盐酸的溶质质量分数,请简要说明对其方案的改进方法及原因:
  参考答案
  1. (1) 44∶2∶1∶4(2) 170(3) 66
  2. (1) 73
  (2) 解:设与盐酸反应的铁的的质量为x。
  Fe+2HCl=FeCl2+ H2↑
  5673
  x(73×10%)g
  =
  x= 5.6g
  生铁中铁的质量分数为=(5.6g÷6g)×100%=93.3%
  答:生铁中铁的质量分数为93.3%。
  3. (1) 否90%(2) 3.96g
  4. (1) 氧元素
  解:设样品中氧化铁的质量为x
  3CO+Fe2O32Fe+3CO2
  160 132
  x160.3g-153.7g=6.6g
  =x==8g
  样品中氧化铁的质量分数为×100%=80%
  答:样品中氧化铁的质量分数为80%。
  (2) 小刚:若用玻璃管质量变化值计算氧化铁质量,数据准确;使用一氧化碳,具有一定危险性
  小强:不需要加热,操作简便;不易控制盐酸是否完全反应
  (3) 准确测量所使用稀盐酸的质量或体积。依据氢气质量可求出铁及与其反应的氯化氢的质量;再求出氧化铁及与其反应的氯化氢的质量;两部分氯化氢质量之和即为溶质质量,可计算出稀盐酸的溶质质量分数。
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