評2009年高考卷中兩道過量計算題

文章編號:1005-6629(2010)07-0078-02 中圖分類號:G632.479 文獻標識碼:B

如果說哲學是望遠鏡，它使人看的遠，使人把握前進的方向;那么數學就是顯微鏡，它使人看的近，使人精確地認識事物的本質。哲學的淡出意味著化學學科的誕生，而數學的滲入則意味著化學學科的成熟。高中化學既有定性描述和判斷更有理論解釋與定量計算，因此，以物質的量為核心的化學計算是學習化學的有力武器，物質結構、化學平衡、鹽類水解、沉淀溶解平衡等化學基本理論無不以化學計算為基礎。

進入新世紀，特別是2006年高考后，獨立的計算大題已經鮮見。但是對化學計算的考查從未停止，只是成功轉型變臉而已。化學計算重在考查對化學概念和理論的理解和掌握，重在考查解題的思想方法，重在錘煉思維能力。這是伴隨新一輪課程改革而引起的高考改革的必然結果。惟其如此，定量和定性相結合的化學計算顯得尤為重要。

那么，怎樣在高考試題中考查化學計算能力呢?2009年上海和北京高考化學卷中的兩道過量計算題給了我們很多的啟示。

[例1](2009上海卷第22題)實驗室將9 g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發生鋁熱反應之后，所得固體中含金屬單質為18 g，則該氧化物粉末可能是

A. Fe2O3和MnO2B. MnO2和V2O5

C. Cr2O3和V2O5D. Fe3O4和FeO

[點評]這道題好!好在它樸實，知識背景就是教學重點，計算中蘊含化學知識;好在它開闊，解題方法多樣，計算中包含守恒、極值、平均值等思想;好在它深刻，平實中見起伏，計算之后隱含著過量討論思想。一道層層遞進考查能力的好題!真乃大上海之風范!這種題就是計算題的題根!以一當十、以一當百!

[例2](2009北京卷第28題改編)工業制硫酸時，吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。為測定該銨鹽中氮元素的質量分數，將不同質量的銨鹽分別加入到50.00 mL相同濃度的NaOH溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出(此溫度下銨鹽不分解)，該氣體經干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質量。

部分測定結果:

銨鹽質量為10.00 g和20.00 g時，濃硫酸增加的質量相同;銨鹽質量為30.00 g時，濃硫酸增加的質量為0.68 g;銨鹽質量為40.00 g時，濃硫酸的質量不變。

計算:該銨鹽中氮元素的質量分數是_____%;若銨鹽質量為l5.00 g，濃硫酸增加的質量為___。(計算結果保留兩位小數)

[解析]這是2009年北京高考題最后一題的最后一問，是絕對的壓軸計算題。被稱是有20世紀90年代味道的復古型超難試題!不僅在考場上難倒了眾多學子，據說在考場下同樣難倒了許多教師，說實話，筆者解此題也頗費周折。其實，破解此題的訣竅就是過量討論!與例1有異曲同工之處，只是更復雜些，需要清醒的頭腦進行嚴密的邏輯推理。SO2被過量氨水吸收，SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3;濃硫酸與亞硫酸銨反應: (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O，或(NH4)2SO3+2H2SO4=2NH4HSO4+SO2↑+H2O。一說銨鹽首先想到硫酸銨，實際上吸收氣體時往往酸過量得到酸式鹽!當然解題不能想當然，理科一定要講理的!10 g銨鹽產生的氨氣(使濃硫酸增重)與20 g銨鹽產生的氣體相同，說明一定有NH4HSO4，只有H+增多消耗NaOH，才會出現這種反常的矛盾現象!H+的酸性強于NH4+(水解呈酸性)與OH-反應的順序是:H+>NH4+。30 g銨鹽產生0.68 g NH3是一個非常有用的數據!因為此時NaOH已經不足，后面說到40 g銨鹽時濃硫酸的質量不變，是強調、是補充、是印證。但受思維定勢影響，將銨鹽加到NaOH中，易錯判成銨鹽不足，NaOH過量。10 g銨鹽時NaOH是過量的，因為從變化趨勢看，產生的NH3一定經歷了先增多后減少的過程，到20 g銨鹽時才可能與10 g銨鹽時產生的氣體相同。因此，20 g、30 g、40 g銨鹽時NaOH都不足。

解法1:設50.00 mL NaOH的物質的量為amol，10克銨鹽中有x mol的 (NH4)2SO4 和y mol的NH4HSO4。 則132x+115y=10 ①; 此時銨鹽不足由N元素守恒知， n(NH3)/mol=2x+y; 20 g銨鹽有2 x mol (NH4)2SO4， 2 y mol的NH4HSO4， 此時銨鹽過量，氫氧化鈉先和(H+)酸式根反應， 消耗OH-為2y， 剩余的OH-再與NH4+反應產生NH3， 則n(NH3)/mol=a-2y。顯然 2x+y = a-2y，整理得:2x+3y=a②;30 g銨鹽時有3x mol (NH4)2SO4，3y mol 的 NH4HSO4，同理 ，

[答案]14.56; 2.31 g

[點評]這道題難!難在它將銨鹽混合物深深隱藏;難在它將過量層層包裝、即使判斷出存在過量，也難以知道誰過量(表面看NaOH過量);難在選量計算費周折、難在數據計算不簡單;難在眾多學子瞠目結舌、難在老師也沒轍!難在北京考試院《試題匯編》無詳解、《十年高考解析》也忽略!

這兩道試題同樣是考化學計算，同樣是將考查重點放在了過量計算上。筆者作為一名教學一線的普通老師不敢妄言，但上海題的“好”、北京題的“難”應是恰如其分的。

毋庸諱言，高考中的計算題自然成為了人們對待化學計算的晴雨表和指揮棒。從20世紀90年代化學計算的偏難、偏怪，到近年來對化學計算的淡化和忽視，筆者以為都不可取。我們歡迎源于化學知識、服務化學應用的化學計算;我們期待摒棄偏、難、怪的化學計算;我們渴望路子正、思維活、情境新的化學計算。我們呼喚，化學計算回歸你的樸素容顏!