浅谈解决化学学科计算问题应遵循的基本原则

黄小勇

原则之一——熟悉化原则

熟悉化原则就是设法把陌生的问题，转化为与之有关的熟悉问题，用熟悉的知识或方法架设由已知到未知的桥梁，促使问题更容易解决。

例1非整比化合物Fe0.95O具有氯化钠型晶体结构，由于n（Fe）：n（O）<1，所以晶体结构存在缺陷。（1）Fe0.95O中Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）各占总铁量的百分之几？（2）写出标明铁价态的该晶体的化学式     。

分析与解答本题所涉及的是一个与定组成不相符合的全新问题。然而，只要认真分析题意，将Fe0.95O改造为Fea（Ⅱ）Fe（0.95-a）（Ⅲ）O的形式。依据这一形式，巧用大家熟悉的正负化合价守恒的原则，即可列出如下等式：2a+（0.95-a）×3=2，解得a=0.85，所以Fe（Ⅱ）在总铁量中占：0.850.95×100%=89.5%，Fe（Ⅲ）在总铁量中占：0.10.95×100%=10.5%，最后可写出该晶体的化学式为：Fe0.85（Ⅱ）Fe0.1（Ⅲ）O。答：（略）。

原则之二——整体化原则

整体化原则就是设法统观全题，从整体上进行综合分析，找出物质变化的始态和终态，并由此寻求解决问题的最佳途径，最后完成对整个问题的解决。

例2近年来，工业上用Mg（NO3）2替代浓H2SO4作为制取浓HNO3的脱水剂（以下数据均为溶液中溶质的质量分数），65% HNO3（质量为m1）中加72% Mg（NO3）2溶液（质量为m2）后蒸馏，分别得到97.5% HNO3和60%  Mg（NO3）2溶液（不含HNO3）。

（1）若蒸馏过程中HNO3、Mg（NO3）2、H2O均无损失，求蒸馏前投料比m1m2的值。

（2）蒸馏过程中，若H2O的损耗占总质量的5.0%，即有（m1+m2）×5.0%的H2O流失，则投料时，比值m1m2应该（选填增大、减小或不变）。

分析与解答 本题是一道提供新情景制备浓硝酸的方法。只要认真分析题中条件，从整体上来考虑问题，架桥变通，即利用题给信息，将浓溶液（稀溶液）转换为稀溶液（浓溶液），再抓蒸馏前后溶液质量不变，则题中的问题，便可迎刃而解。依据蒸馏前后溶液质量不变，则有m1+m2=m1×65%97.5%+m2×72%60%解得m1m2=35;同理：m1+m2=m1×65%97.5%+m2×72%60%+0.05（m1+m2）解得m1m2=1517>35，即m1m2比值增大。答：（略）。

原则之三——直观化原则

直观化原则就是设法将物质及其变化中的定量关系，用图表、图像等直观、形象的手段表示出来，有利于比较、分析、判断、综合，促成化学思维与数学思维的巧妙结合，使问题得以清晰解决。

例3等量的钠、镁、铝与等量的盐酸作用产生H2，放出H2的体积可出现下列4种情况：A.Na>Mg=AlB.Na=Mg=AlC.Mg=Al>NaD.Al>Mg>Na若盐酸的浓度为4.00 mol·L-1、体积为250.0 mL时，将满足上述4种情况所需金属的物质的量x和金属的质量y填入下表中：等量的钠、镁、铝ABCDⅠ.金属的物质的量x/molⅡ.金属的质量y/g分析与解答本题是一道以基础内容入题，知识起点低，但考查学生的能力层次非常高，对于这样的复杂问题，倘若能利用数形结合的方法来分析题意，则可使思路变得清晰，问题会更加容易解决，根据题意知，n（HCl）=4.00 mol·L-1×0.25L=1.0 mol，假定这1.0 mol的盐酸全部参加反应完，则有如下关系：2Na～2HCl～H21 mol1 mol1 gMg～2HCl～H212 mol1 mol1 g2Al～6HCl～3H213 mol1 mol1 g图1由上述转化关系及题给条件，在同一坐标系中分别对情况Ⅰ做m（H2）～x图;对情况Ⅱ做m（H2）～y图（图1所示）。综合分析以上图1中两曲线的相互关系，可迅速、准确地得出本题的正确答案。答案见下表。等量的钠、镁、铝ABCDⅠ.金属的物质的量x/molx>1x=112≤x≤10<x<12Ⅱ.金属的质量y/gy>23y=2312≤y≤230<y<12原则之四——简单化原则简单化原则就是设法使复杂问题向着简单问题的方向转化，即由繁到简，抓住问题的关键点进行剖析、分解、转化，使复杂问题得以迅速解决。例4已知亚铁盐在酸性溶液中易被氧化为铁盐。现用0.02 mol·L-1的KMnO4溶液做测定某纯FeSO4·7H2O样品是否部分风化的实验：将样品0.8302 g溶于用H2SO4酸化过的水中，然后用滴定管滴加0.02 mol·L-1的KMnO4溶液，当滴加至溶液刚好显出粉红色时即终止滴定，共用去KMnO4溶液30.0 mL。试通过计算判断该样品是否已经部分失水;如已失水，则失水率（失去的结晶水占全部结晶水的百分率）是多少？

分析与解答本题是一道涉及氧化还原反应知识的综合计算题，且题目中包含（隐含）着众多守恒关系，有一定难度，但只要认真分析题意，抓住氧化还原反应中得失电子总数相等，则失水率可迅速求出。根据题中条件知，在反应中有Fe2+-1e-Fe3+、MnO-4+5e-Mn2+。若设被氧化的FeSO4·7H2O质量为x，根据电子守恒得：0.02 mol·L-1×0.03 L×5=x278 g·mol-1×1解得x=0.834 g此量为未失水时FeSO4·7H2O的质量。其中含水的质量为：0.834 g×126 g·mol-1278 g·mol-1=0.378 g。故失水量为：0.834 g-0.8302 g=0.0038 g，所以失水率为：0.0038 g0.378 g×100%=1.0%。答：（略）。

（收稿日期：2015-07-10）