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1、1化学反应方程式计算的方法论思想揭示“过量计算”格式II“点段计算”思想III“合并计算”模式论述化学反应方程式计算技巧的文字很多，但论及计算思想的不多。能否把众多的涉及化学反应方程式计算的方法与思维进行整合，进而相对完善化学反应方程式计算的思想，在化学反应方程式计算教学中体现出一种整体、完整、规范、联系，又能不断提高的过程？本文试图在这一方面，通过对“过量计算” 、 “点段计算” 、 “合并计算”的研究，进行化学反应方程式计算模式的突破、计算思想的提升。.“过量计算”格式：比值大的反应物（比值分子中的）过量；比值小的反应物（比值分子中的）不足过量计算是高中化学反应方程式计算的重要内容，这既是
2、化工生产实际的需要，比如工业制 HNO3过程中，NH 3的催化氧化过程，就是使空气（O 2：来源丰富、价格低廉）过量，从而让 NH3反应完全，同时也是化学反应方程式计算中所体现的一种数学思想要求，反映比例式比值大小的比较规律。例 1.已知反应：2Fe+3Cl 2 = 2FeCl3，现有 amolFe+bmolCl2充分反应，试求反应后的物质成分和量？分析：本题是典型的化学反应方程式过量计算题例，题目难度一般，本文着重对过量计算的格式规范化模式，对照现行高中化学新教材要求作一明确。（1）若 n(Fe)/n(Cl2)v(Fe)/v(Cl2)，即 a/b2/3，则 amolFe 过量，bmolCl
3、2不足。n(FeCl3)=2b/3mol，余下 n(Fe)=(a-2b/3)mol（2）若 n(Fe)/n(Cl2)v(Fe)/v(Cl2)，即 a/b2/3，则 amolFe 不足，bmolCl 2过量。n(FeCl3)=amol，余下 n(Cl2)=(b-3a/2)mol（3）若 n(Fe)/n(Cl2)=v(Fe)/v(Cl2)，即 a/b=2/3，则 amolFe+bmolCl2恰好反应。n(FeCl3)=amol=2b/3mol。说明：按照“比值大，则反应物过量；比值小，则反应物不足”的规律判断反应物过量的方法，对于列计算比例式的分子分母物质对象是有要求的。对化学反应：aA+bB=c
4、C，针对反应物的质量（m） 、物质的量（n） 、气体体积（V:STP） ，下列比例式是可行的，其它形式的列式不提倡。m(A)/m(B)=Mr(A)/Mr(B)n(A)/n(B)=V(A)/V(B)=a/b为了规范化学反应方程式计算中的过量计算格式，高中化学课本（第二册、试验修订本必修加选修，P.23）有一定篇幅的例证，但缺少规范性的格式总结。有别于以往的各类化学课本，高中化学新教材对过量计算毕竟作了尝试性的论述。.“点段计算”思想：定点划段，分步讨论点段计算是在过量计算基础上的一种化学反应方程式计算的模式。它是讨论一组反应混合物，反应物之间由于不同量的设置而发生多个反应、多步反应而带来不同产物
5、求值的一种较为复杂的计算过程。它也是数学函数知识中的定义域（反应物不同取值） 、函数（化学反应方程式） 、值域（不同形式产物对象、量）在化学中的具体运用。例 2.已知 amolH3PO4(aq.)+bmolNaOH(aq.)混合反应，试求反应后溶液中的溶质成分、量？分析：本题是典型的化学反应方程式点段计算题例，较为全面地反映了点段计算的特点。由此例对照说明点段计算的方法性示例、格式规范性模式。本题针对 H3PO4(aq.)+NaOH(aq.)的不同比例，有下列三步反应的发生。（1）H 3PO4+3NaOH=Na3PO4 +3H2O（2）H 3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O（3）H
6、 3PO4+NaOH =NaH2PO4+ H2OamolH3PO4(aq.)+bmolNaOH(aq.)混合反应，依据 a/b 的不同比值，发生的化学反应分别落实在以上三步反应（点） ，或者两两反应（1）+（2） 、 （2）+（3） ）之间（段） 、及（1） （3）反应之外（段） ，一共有七种情况（三点四段） 。具体列举如下表。点燃2点段 a/b 发生的反应 反应后溶质成分、物质的量1-段 a/b1/3 （1） n(NaOH)(过量)=(b-3a)mol、n(Na 3PO4)=amol2-点 a/b=1/3 （1） n(Na3PO4)=amol=b/3mol3-段 1/3a/b1/2 （1）+
7、（2） n(Na3PO4)=(b-2a)mol、n(Na 2HPO4)=(3a-b)mol4-点 a/b=1/2 （2） n(Na2HPO4)=amol=b/2mol5-段 1/2a/b1 （2）+（3） n(Na2HPO4)=(b-a)mol、n(NaH 2PO4)=(2a-b)mol6-点 a/b=1 （3） n(NaH2PO4)=amol=bmol7-段 1a/b （3） n(NaH2PO4)=bmol、n(H 3PO4)(过量)=(a-b)mol说明：本题在具体运用点段计算方法以及相关知识推广过程中，下面若干问题的分析有助于我们对点段计算方法运用的认识提高。（1）本题中“1-段”和“7
8、-段”是典型的过量计算，遵循过量计算“比值大，则反应物过量；比值小，则反应物不足”的方法，判断过量物质。体现了“过量计算”与“点段计算”的连续性。点段计算的始末两段是过量计算的延伸。单一化学反应的过量计算相当于点段计算中的“一点两段”（2） “3-段”和“5-段”是点段计算的核心。它是学习点段计算的思维集结点，具有一定难度。一般通过设立二元一次方程计算，化解难点。下面以“3-段”计算为例，说明段间计算的过程。按照（1） （2）化学方程式的各物质的化学计量数比例，设立相关物质的物质的量如下。H3PO4+3NaOH =Na3PO4 +3H2Oxmol 3xmol xmolH3PO4+2NaOH =
9、Na2HPO4+2H2Oymol 2ymol ymolx+y =amol x=(b-2a)mol3x+2y=bmol y=(3a-b)mol（3） “点段计算”很好地体现了数学的函数概念。通过定义域的划分（a/b） ，把凭借计算的化学反应方程式（函数）作了落实，据此可以较快、明了地求得结果（值域） 。（4） “点段计算”也为诸如电解质溶液中离子共存的条件作了明确。比如通过 H3PO4+NaOH 反应的点段分析，下列物质对能共存：NaOH+Na 3PO4、Na 3PO4+Na2HPO4、Na 2HPO4+NaH2PO4、NaH 2PO4+H3PO4，它体现了“段内”物质的共存。 “跨点”物质不共
10、存。NaOH+Na 2HPO4或 NaH2PO4或 H3PO4；Na 3PO4+NaH2PO4或 H3PO4；Na 2HPO4+H3PO4都不共存。结合中学化学课本的知识范围，下列化学反应方程式的有关计算都体现了点段的思想，现归结如下。（1）2P+3Cl 2 = 2PCl3 2P+5Cl2 =2PCl5（2）2NH 3+3Cl2=6HCl+N2 8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2（3）NaCl+H 2SO4 = HCl+NaHSO 4 2NaCl+H2SO4 = 2HCl+Na 2SO4（4）Ca 3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2H3PO4 Ca3(PO4)2+2H2SO4=
11、2CaSO4+Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)2+H2SO4=CaSO4+CaHPO4说明：多元弱酸正盐（Na 3PO4、Na 2CO3、Na 2S、Na 2SO3）+强酸属此类。（5）H 2S+NaOH=NaHS+H2O H2S+2NaOH=Na2S+2H2O说明：多元弱酸（H 3PO4、H 2SO3、H 2S、H 2CO3）+强碱属此类。H nA+NaOH:(n-1)种酸式盐、一种正盐（Na nA） ，共有 n 种盐。（6）2H 2S+O2=2S+2H2O 2H2S+3O2 = 2SO2+2H2O（7）4NH 3+5O2 = 4NO+6H2O 4NH3+7O2 = 4NO2+6H2O
12、 （合）NH 3+2O2 = HNO3+H2O（8）SiO 2+2C = Si+2CO SiO 2+3C = SiC+2CO点燃点燃催化剂 催化剂高温 高温3（9）Al 3+3OH-=Al(OH)3 Al 3+4OH-=AlO2-+2H2OAlO2-+H+H2O=H3AlO3 AlO 2-+4H+=Al3+2H2O（10）2Fe+6H 2SO4(浓) = Fe 2(SO4)3+3SO2+6H 2OFe+2H2SO4(浓) = FeSO 4+SO2+2H 2OFe+H2SO4 (稀)= FeSO 4+H2（11）Fe+6HNO 3(浓) = Fe(NO 3)3+3NO2+3H 2OFe+4HNO
13、3(浓) = Fe(NO 3)2+2NO2+2H 2O（12）Fe+4HNO 3(稀) = Fe(NO 3)3+NO+2H 2O3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO 3)2+2NO+4H 2O（13）2KAl(SO 4)2+3Ba(OH)2=2Al(OH)3+3BaSO 4+K 2SO4KAl(SO4)2+2Ba(OH)2=KAlO2+2BaSO4+2H 2O（14）6FeBr 2+3Cl2=2FeCl3+4FeBr32FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2（15）FeI 2+Cl2=FeCl2+I22FeI2+3Cl2=2FeCl3+2I2（16）3NO 2+2NaOH=2NaNO3
14、+NO+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+2H2O .“合并计算”模式：由分到合，先合再分“先合再分”思想中的“分”指混合物组分物质所发生的单一化学反应，它是合并化学反应方程式的组成基础；“合”指由若干个单一化学反应方程式通过前后交叉合并的综合化学反应式。 “由分到合”指出了合并化学反应方程式的来源；“先合再分”体现了合并化学反应方程式在计算中的首要作用：先着眼于合并的化学方程式（点） ，然后再结合过量计算分别考虑单一的反应式（点） ，或者之间（段）过程进行有关的计算。它解决了合并化学反应计算中针对混和物组分发生化学反应的 系 列 性 、 顺 序 性 要 求 ， 其 中 蕴 含 了
15、 有 关 化 学 反 应 的 合 并 、 反 应 物 过 量 判 断 、 点 段 划 分 以 及 计 算 的 相 关 知 识 ， 具有 一 定 难 度 。较之于“过量计算” 、 “点段计算” ， “先合再分”的计算思想有了质的提升，运用难度也较大。现通过系列化学反应分析、并进行其中规律的总结，藉此完善“先合再分”所蕴含的另类化学反应计算思想。例 1.在 Fe2O3和 Fe 的混和物中加入足量稀 H2SO4，充分反应后生成 FeSO4溶液，当生成 Fe2 和 H2质量比为 1121 时，求混合物中 Fe2O3和 Fe 质量比为多少？解析：分步单一反应式（1）Fe 2O36H =2 Fe3 3H
16、2O；（2）2 Fe 3 Fe=3 Fe 2 ；（3）2H Fe=Fe 2 H 2；由于氧化性：Fe 3+大于 H+，上面反应（2）优先于反应（3）进行。合并反应（1） （2）得到反应（4）=（1）（2）（4）Fe 2O3Fe6H =3 Fe2 3H 2O先合再分：先着眼于（4）分析，若 Fe2O3过量，则先（4）后（1）考虑，最后溶液对象 Fe2 和 Fe3 ，本题意不符；若 Fe 过量，则先（4）后（3）考虑，最后溶液对象为 Fe2 及产生的气体 H2，本题意符合。先（4）后（3）可以很快计算出 m(Fe2O3)/m(Fe)=10/7。例 2.现有 6.9gNa 和 4.2gSi 的混合物，同时加入 H2O 中，充分反应后，测得
