定比、拆分、组合——求解混合物中元素质量分数的经典方法,本文主要内容关键词为:组合论文,混合物论文,分数论文,元素论文,质量论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
在化学学习中,我们常常会遇到求算混合物中各元素质量分数的试题,这些试题按照常规思路解题是很烦琐的,但若认真分析混合物中的各组成成分,找出它们之间的关系,利用定比、拆分、组合等多种方法,就可以巧妙计算。
一、定比法
根据化学式中存在固定物质的量之比的元素,这些元素的质量分数之比也存在特定的比例关系,然后利用这种关系再进行求算,这种方法叫定比法。定比法题型有两种:①知道定比元素中的一种元素的质量分数,求非定比元素的质量分数;②知道非定比元素的质量分数,求定比元素的质量分数。
例1 从由与NaOH所组成的均匀混合物中取出少量样品,测知氢、钙的质量分数分别为。试求原混合物中氧和钠的质量分数各为多少?
分析 这是一类典型的求混合物中元素质量分数的试题,若不抓住问题的实质,找到与问题有密切关系的因素,而直接去纠缠氢与钙的质量分数,以期求得氧和钠的质量分数,则很难如愿以偿。应该注意到钙、钠在原混合物中是互不相干的两个孤立元素,只有氢和氧不论在中还是在NaOH中,其原子个数之比恒为1:1;质量比恒定为1:16(即氢、氧的质量分数之比也为1:16,并且不随混合物中各物质的质量变化而变化)。再由题给条件氢在原混合物中的质量分数为1/38,可知道氧的质量分数为,最后即可求得原混合物中钠的质量分数为。
例3 由NaOH和组成的混合物,若其中氢元素的质量分类为1%,那么,钠元素的质量分数为()
A.46% B.57.5% C.58.4% D.无法计算
答案 C。
因此,我们可以为此类求混合物中元素质量分数的问题总结出一种快捷的解题方法:
1.找出混合物里各物质中不随组成的改变而改变质量比的那几种元素;
2.根据比例关系及已知元素的质量分数便可十分顺利地求得其他元素的质量分数。
二、拆分变形法
拆分变形法是将题目所提供的数值或物质的结构、化学式进行适当拆分,成为相互关联的几个问题,便于建立等量关系或进行比较,将运算简化。将整体分解为部分,把复杂过程解析为简单过程进行研究,各个击破。拆分是一种化繁为简的思想方法。
例4 已知由氯化镁和氯化钙组成的混合物中,氯元素占总质量的68.2%,求混合物中钙元素的质量分数。
分析 这类题目一般是设的质量分数,再建立代数方程组求解,最后再求钙元素的质量分数。这样解答运算量大,耗时多,而且计算不一定准确。根据相对原子质量的数值关系,一个Ca原子可用一个Mg原子和一个O原子来替换,把Ca原子拆分:
答案 C。
拆分法的关键是找出其中的可变量,进行拆分,然后利用质量守恒定律或者定比等方法,确定已知量和未知量的关系,然后找出突破口进行求算即可。三、组合变形法
组合变形法也可称之为等效代换法,是指在解答一些习题时,对题目中的某些量、化学式、原子或基团进行等效替换,使繁杂问题简单化,从而达到快速解题的一种创造性思维方法。这种方法主要适用于有机物混合后质量分数的计算和S-HP,Mg-NaH的等效代换。
例8 在由碱金属M形成的组成的混合物中,测得其中M的质量分数为32.4%,则混合物中氧的质量分数是()
A.22.5%B.39.8%
C.45.1%D.没法计算
分析 该题经常被认为缺少数据而没法计算。但认真审题会发现,硫的相对原子质量是氢与磷的相对原子质量之和,据此进行HP组合,然后进行等效代换:
解题时我们可以把某一物质拆分成几个部分,重新组合,然后利用组合后物质表现出来的有关特性解决问题。在拆分的基础上进行变形重组,是一种创造性思维过程。拆分与组合是一对矛盾,拆分化整为零,是重新组合的前提,组合又化零为整,出现新问题应用这种思想方法,可使解决问题的过程简捷灵活。
通过上述几例,我们可以看出:解题时,若能抓住不同化学式之间的某些特征(如原子个数之比、混合物组成成分中相对原子质量和相对分子质量之间的定量关系、有机物的通式等),灵活、巧妙地将它们进行拆分转化或变形组合,然后利用定比法,就可以快速解决混合物某元素质量分数的问题。应用定比、拆分、组合方法进行巧解巧算,可以有效提高学生的发散思维,提高学生分析问题和解决问题的能力。