比例关系在高中化学计算的应用

• 作 者: 李泽龙
• 出 处: 速读·上旬
• 发表日期: 2017年2期
• 关键词: 比例关系 高中化学 化学计算

　　摘要：对于化学初学者在定量计算时往往依托反应方程式的质量关系，到了高中慢慢接触方程式中的物质的量的关系，直到掌握守恒的方法迅速判断化学变化中物质的物理量（质量、物质的量、气体体积）内在关系，进行定量计算。但在整个过程中都会伴随着比例关系。比例关系的理解对计算思想的转变和数据的代入有很大的指导意义。
　　关键词：比例关系；高中化学；化学计算
　　数学上表示两个比相等的式子叫做比例，高中化学中的计算都是利用化学理论和数学计算来解决化学中的定量问题。
　　一、化学中的比例关系
　　中学阶段多数的化学计算都与比例密不可分，這源于化学物质的定比例组成特点。早在18世纪法国科学家J.-L.普鲁斯特用实验证明物质组成定比定律，人类通过对酸和碱化合比例中推出互比定律。
　　化学反应的实质是原子间的重新组合，化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系，那么就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、电子得失数、总质量等都是守恒的。
　　中学阶段化学计算守恒思想主要有原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒，但要计算出结果都必须用到数学中的比例关系。这一点往往被初学者忽略，进而导致计算时数.据代入的错误。守恒关系就是物质自身或物质转化之间存在的一种比例关系，这种关系是一种自然规律，直到18世纪末才被人们发现并不断完善。用三类题目来分析比例关系在化学计算中的应用。
　　二、比例关系在常见化学题目中的应用
　　例1.0.5mol Na₂CO₃中含有离子物质的量为____mol。
　　[分析]根据物质组成和原子守恒可知1份Na₂CO₃中含有3份离子即数目比为1：3则0.5mol Na₂CO₃与离子数目比也等于1：3。得出0.5molNa₂CO₃中含有离子物质的量为1.5mol。
　　例2.Zn与稀硫酸反应能制备氢气，现有0.05mol的Zn粒与足量的稀硫酸完全反应，在反应过程中转移的电子的物质的量为____mol。
　　[分析]由反应原理可知1份Zn参与反应转移2份电子。则0.05mol的Zn粒与反应过程中转移的电子数目比也为1：2。得出0.5mol的Zn粒在反应过程中转移的电子物质的量为0.1mol。
　　例3.在N₂+3H₂←→2NH₃的反应中，经过一段时间后，NH₃的浓度增加0.6mol/L，在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol/L·s，则所经历的时间是（）。
　　A.0.44s B.1s
　　C.1.33s D.2s
　　[分析]由反应方程式可知每生成2份NH₃需要消耗3份H₂。NH₃的浓度增加的量与H₂的浓度减小的量之比也为2：3。有这个比例可知，氢气浓度变化0.9mol/L，由反应速率公式可求得反应时间为2秒，故选D项。
　　总结：守恒思想是化学计算中的核心思想，但是学生很难把握，因为守恒是物质或化学反应中的内在规律，需要学生了解物质和反应的本质。而比例关系较为直观，而且思路单一，有利于打开学生思维确立思考方向。