時間：2023-08-03 16:10:20
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doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.006
從啟蒙的意義上看，初中化學不能視作化學學習的簡單階段，更不能視作所謂文科化的記憶階段，初三化學應是從生活經(jīng)驗出發(fā)并面向?qū)W科素養(yǎng)的學科啟蒙。在這個階段，學生的學習既離生活最近，又緊密聯(lián)系和建構學科根基。這個階段的學習雖然說在知識上是少的，簡單的，但是在形成學科觀念上是豐富而深刻的。
初中化學用語計算是初中化學計算中的主體內(nèi)容，主要涉及有關相對分子質(zhì)量、化合物中元素質(zhì)量比、化合物中某元素質(zhì)量分數(shù)、化合物純度和根據(jù)化學方程式的計算，分別安排在化學式和化學方程式的教學主題中。在教學實踐中，老師們認為課程標準對這些化學計算定位得比較淺。比如化學式中元素質(zhì)量比的教學被簡單化地視為分子中相對分子質(zhì)量與原子個數(shù)乘積之比的模仿與操練過程，教學重心落在“純數(shù)字”的處理上，而忽視元素質(zhì)量比的概念含義和用分子中原子質(zhì)量比來量化宏觀元素的質(zhì)量比等諸多計量上的內(nèi)涵，忽略了化學計算在培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)上的啟蒙價值。因此，化學用語計算的教學需要由單一技能性知識教學轉(zhuǎn)向關注學科觀念本質(zhì)的智慧教學，需要由固定的教學模式即“教師示范、學生模仿、教師講解、學生操練”向生動深刻的學科理解性課堂教學轉(zhuǎn)型。
一、計量思想催生了化學符號系統(tǒng)
質(zhì)和量是物質(zhì)存在的?篩齷?本屬性，其中量包括質(zhì)量和數(shù)量兩個基本物理量。計量是用一個規(guī)定的標準已知量作單位，和同類型的已知量相比較而加以檢定的過程?；瘜W計量學源自于希臘語stoicheion（元素）和metron（測量）。是在德國化學家里希特的建議下提出的，目的是要得到某些化合物中各元素之間的質(zhì)量比。近代科學史上的化學計量經(jīng)歷了當量定律、定比定律、原子量測定、化學符號和分子學說等階段，由宏觀計量領域走向微觀計量領域。可以說，計量的發(fā)展成就了化學學科發(fā)展，尤其是催生了化學符號系統(tǒng)的發(fā)展[1]。例如，化學用語“H2O”的發(fā)展過程，普魯斯特提出參與反應的物質(zhì)，它們的質(zhì)量都成一定的整數(shù)比，即1克氫氣和8克氧氣化合生成9克水，假如不按此比例，多余的就要剩余而不參加反應（即定比定律）。道爾頓在此基礎上又提出組成化合物時，不同元素的原子之間以簡單整數(shù)比相結(jié)合（即倍比定律），他認為水為二元分子，即HO，并測定出氧的相對原子質(zhì)量為8。貝采里烏斯認為道爾頓測定的相對原子質(zhì)量有誤，重新測定了氧的相對原子質(zhì)量為16，認為一個水分子是由一個氧原子和兩個氫原子構成，并更新了新的化學符號系統(tǒng)，從而為水的化學式“H2O”的最終確定奠定了科學基礎。
由此可見，化學用語是伴隨著計量產(chǎn)生和發(fā)展的，既是計量的結(jié)果，又具有計量的內(nèi)涵。由此，化學用語“語境”中的計算不只是簡單意義上的數(shù)的運用，更不是一個單一的算的處理，而是計量層次上的內(nèi)涵表達。這就是作為啟蒙的初中化學用語計算的本質(zhì)所在。
二、計量思想在化學用語計算教學中的實踐
化學研究的物質(zhì)及其物質(zhì)變化存在著計量關系。從計量角度來看，物質(zhì)的化學計量關系主要有兩個物理量，即數(shù)量和質(zhì)量，并由此延伸出濃度、酸堿度、反應速率等物理量；從計量思想來看，定量觀是研究化學問題的重要思想方法，是用統(tǒng)計思想將宏觀事實與微觀本質(zhì)聯(lián)系起來，并將結(jié)果用符號來表征[2]。這里的計量思想主要是指在獲取、表達和分析物質(zhì)及其物質(zhì)變化存在的數(shù)量和質(zhì)量關系中提煉出來，有利于計量知識深刻理解的思維方法。初中化學定量觀的計量思想主要有科學計量思想、整體局部思想、符號表征思想和量變質(zhì)變思想。
1. 在相對原子質(zhì)量中體現(xiàn)科學計量思想
相對原子質(zhì)量既是原子質(zhì)量的計量，又是后續(xù)有關分子質(zhì)量和化學反應計量的基礎，從計量思想的角度來把握相對原子質(zhì)量這個概念，是化學用語計算教學的關鍵開局。
教學片斷（人教版）
引入：微觀上原子雖小，但它也是有質(zhì)量的，不然宏觀上的物質(zhì)也就沒有了質(zhì)量。同學們估計一下，原子的質(zhì)量有多大呢？
呈示與說明：
（1）觀察圖1。
（2）6.02×1023個碳原子雖說是一個天文數(shù)據(jù)，但卻只有12g。
（3）出示與12g碳質(zhì)量相當?shù)捻来a，即兩個5g砝碼和兩個1g砝碼。
感受：碳原子質(zhì)量很小。
講述：碳原子質(zhì)量大約是1.993×10-26kg，氧原子質(zhì)量約為2.657×10-26 kg，氫原子質(zhì)量約為1.67×10-27 kg，可見用千克、克等計量單位來衡量原子的質(zhì)量不合適，它使得數(shù)值太小，書寫和使用都不方便。
思考：原子質(zhì)量用怎樣的計量單位來衡量比較合適？
討論與匯報：用接近10-27 kg的計量單位。
介紹：
（1）以一種碳原子原子質(zhì)量的1/12作為標準，即圖2。
（2）列出氧原子、氫原子、碳原子等與這個標準的比式及比值。
（3）相對原子質(zhì)量H-1、C-12的比較（見圖3）。
（4）相對原子質(zhì)量的定義。
練習：查閱鐵原子和鋅原子相對原子質(zhì)量；由鐵的相對原子質(zhì)量56和鋅的相對原子質(zhì)量65，可以得出鐵原子和鋅原子在質(zhì)量和數(shù)量上的哪些信息？
相對原子質(zhì)量屬于微觀計量，以上片段包含三個教學環(huán)節(jié)：第一是通過天平情境勾勒出計量背景，在微觀與宏觀的聯(lián)系中建立微觀直觀，并體會原子質(zhì)量的真實存在和極其微小，為探尋合適的計量單位打下伏筆，并為高中“物質(zhì)的量”提前建立一致性關聯(lián)；第二是尋找合適的計量單位，并在求算中體驗計量標準和相對原子質(zhì)量的概念，這是教學的難點；第三是在具體情境中運用相對原子質(zhì)量，體會相對原子質(zhì)量的計量意義。而這三個環(huán)節(jié)都是圍繞科學計量思想這個核心來展開。讓學生感受到使用什么樣的標準而使計量結(jié)果準確簡約是計量智慧層面上的思考，亦即科學計量思想。而這里科學計量思想的啟蒙對于后續(xù)化學用語計算，還有溶液的濃度表示、溶解度等教學具有遷移作用。
2. 用整體局部思想建構有關相對分子質(zhì)量計算中的宏微關系
有關相對分子質(zhì)量的計算包括相對分子質(zhì)量、物質(zhì)組成中元素質(zhì)量比和物質(zhì)中某元素質(zhì)量分數(shù)三部分內(nèi)容，其中相對分子質(zhì)量是基礎，宏觀上的元素質(zhì)量比、元素質(zhì)量分數(shù)與微觀上的分子中原子質(zhì)量比、原子質(zhì)量分數(shù)建立實質(zhì)性聯(lián)系是教學難點。
教學片斷（人教版）
環(huán)節(jié)一：相對分子質(zhì)量
談話：
誰的質(zhì)量大，如何來說明？
指出：相對原子質(zhì)量是原子質(zhì)量計量上的偉大發(fā)明。
引入：
誰的質(zhì)量大？大多少？
思考與匯報：44>18，說明二氧化碳分子質(zhì)量大；比例為44∶18。
追問：44和18是怎么來的，分別表示了什么？
學生說明：12×1+16×2=44，1×2+16×1=18，即分別表示二氧化碳和水的相對分子質(zhì)量。
追問：相同質(zhì)量的水和二氧化碳中，誰所含的分子個數(shù)多？
學生說明：（1÷44）
形成：相對分子質(zhì)量。
精要練習（略）
環(huán)節(jié)二：元素質(zhì)量比與元素質(zhì)量分數(shù)
對話：H2O中，1×2∶16×1=1∶8，表示的是什么？
得出：1∶8表示了水分子中氫原子與氧原子的質(zhì)量比。
思考與討論：宏觀上水是由氫元素和氧元素組成的，水中氫元素的質(zhì)量與氧元素質(zhì)量的比值即為氫、氧元素質(zhì)量比，那么如何求算這個質(zhì)量比呢？
匯報與提煉：1.宏觀上氫元素、氧元素的質(zhì)量就是微觀上所有氫原子、氧原子的質(zhì)量，所以氫元素與氧元素的質(zhì)量比在數(shù)值上等于所有水分子中氫氧原子質(zhì)量比，又因為每一個水分子都相同，所以這個質(zhì)量比又等于一個水分子中的氫氧原子質(zhì)量比，即1×2∶16×1=1∶8；2.宏觀上水的?|量就是微觀上所有水分子的質(zhì)量和，因為每個水分子都相同，所以宏觀上的水與微觀上的水分子是對應的，于是水中氫、氧元素質(zhì)量比在數(shù)值上等于一個水分子中的氫、氧原子質(zhì)量比。
指出：宏觀上物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比可以通過微觀上一個分子來計量，即以點代面。
追問：如何求算水中氫元素質(zhì)量分數(shù)（即氫元素的質(zhì)量與各元素的總質(zhì)量之比）？
匯報：與求算元素質(zhì)量比一樣，可以通過水分子中氫原子質(zhì)量分數(shù)來求算，即1×2/18×100%。
環(huán)節(jié)三：提煉計算公式與鞏固（略）
環(huán)節(jié)一中，先通過比較碳原子、氧原子的質(zhì)量來溫習原子質(zhì)量的計量即相對原子質(zhì)量的概念，接下來在比較二氧化碳與水分子質(zhì)量的情景中引出對分子質(zhì)量的計量，并在對“44、18”的列式與表述中讓學生體會分子的質(zhì)量為各原子質(zhì)量和，反之各原子相對質(zhì)量和就是相對分子質(zhì)量，即計量中的整體局部思想，從而形成相對分子質(zhì)量的概念。環(huán)節(jié)二中進一步應用了整體局部思想，體現(xiàn)在“為什么水中氫氧元素質(zhì)量比在數(shù)值上等于一個分子中氫氧原子質(zhì)量比和如何求算水中氫元素質(zhì)量分數(shù)”的思考與追問之中，讓學生感受到圖6所呈現(xiàn)的完整的整體局部思想[2]，即物質(zhì)質(zhì)量與元素質(zhì)量，元素質(zhì)量與原子質(zhì)量，物質(zhì)質(zhì)量與分子質(zhì)量，分子質(zhì)量與原子質(zhì)量等。
3. 用符號表征思想領會根據(jù)化學方程式計算的本質(zhì)
根據(jù)化學方程式的計算是從量的方面研究物質(zhì)的變化，而量的關鍵并不是具體計算問題中的數(shù)字，也不是計算過程中所列的比例式，而是深刻領會化學方程式這個符號表征所蘊含的計量。
教學片斷（人教版）
環(huán)節(jié)一：體會化學方程式中的計量數(shù)
回顧：根據(jù)微觀圖示，寫出對應的化學方程式。
評價：
讀：化學方程式。
追問：如果增加一個氫分子，即圖8
對應的是幾個水分子？
闡述：還是兩個水分子。
體會：化學計量數(shù)是成比例的，比例是固定的。
環(huán)節(jié)二：領會根據(jù)化學方程式計算的“根據(jù)”
辨析：根據(jù)化學方程式判斷“8g氫氣與4g氧氣燃燒后生成12g水”的說法是否正確？
思考與交流
匯報：1.根據(jù)化學方程式的計量數(shù)關系：v（H2）∶v（O2）∶
v（H2O）=2∶1∶2，得出：m（H2）∶m（O2）∶m（H2O）=2×2∶1×32∶2×18，因為8∶4∶12≠4∶32∶36，所以不可能生成12g水；
2.根據(jù)化學方程式，在質(zhì)量上m（H2）∶m（O2）=2×2∶1×32即1∶8，所以8g氫氣與4g氧氣中，8g氫氣有剩余，不可能生成12g水。
體會：化學方程式中的各物質(zhì)質(zhì)量比是固定的，這是根據(jù)化學方程式計算的根本依據(jù)。
追問：如何計算生成的水的質(zhì)量呢？
展示：計算思路與格式。
環(huán)節(jié)三：鞏固（略）
一、以實驗為基礎，讓學生形成概念
初中化學“物質(zhì)的變化”一節(jié)的演示實驗，既能激發(fā)學生學習化學興趣，又是使學生形成“物理變化”、“化學變化”概念的好例子。如水的沸騰，引導學生觀察水由靜態(tài)轉(zhuǎn)化為水蒸汽再冷凝成液態(tài)水，師生總結(jié)出變化特點：僅僅是物質(zhì)狀態(tài)上變化，無其他物質(zhì)生成。演示“鎂帶燃燒”實驗，引導學生觀察發(fā)出耀眼白光及生成白色固體。這個變化特點是鎂帶轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌阪V的白色物質(zhì)——氧化鎂。最后師生共同總結(jié)：“沒有生成其它物質(zhì)的變化叫物理變化”，如水的沸騰，石蠟熔化等。“生成了其它物質(zhì)的變化叫化學變化”，如鎂帶燃燒，堿式碳酸銅受熱分解，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁等。再如“催化劑”、“飽和溶液”、“不飽和溶液”等概念的形成，都可以由實驗現(xiàn)象分析、引導、歸納得出其概念。
二、以計算為基礎，使學生理解概念
如在“相對原子質(zhì)量”概念的教學中，教師首先講述原子是化學變化中的最小微粒，其質(zhì)量極小，運用起來很不方便，指出“相對原子質(zhì)量”使用的重要性。指導學生閱讀“相對原子質(zhì)量”概念，然后提出問題，依據(jù)課本中定義進行推算。
（1）“相對原子質(zhì)量”的標準是什么？（學生計算）：一種碳原子質(zhì)量的1/12 1．993X10-26千克X1/12≈ 1．661X10-27千克
（2）氧的“相對原子質(zhì)量”是如何求得的？
（學生計算）：2.657 X10-26
氧原子絕對量（千克）：2.657 X10-26 千克
氧的“相對原子質(zhì)量”：2.657 X10-26千克÷1．661X10-27千克=16.00
如果學生只注意背“相對原子質(zhì)量”概念，盡管多次記憶仍一知半解。但通過這樣計算，學生便能直觀、準確地理解“相對原子質(zhì)量”的概念，而且還較容易地把握“相對原子質(zhì)量”只是一個比值，一個沒有單位的相對量。
三、通過反例，加深學生對概念的理解
為了使學生更好地理解和掌握概念，教學中指導學生在正面認識概念的基礎上，引導學生從反面或側(cè)面去剖析，使學生從不同層次去加深對概念的理解。
例如對酸的認識：由H+和酸根離子組成的化合物叫酸。然后提問，硫酸氫鈉中含有H+，它也是一種酸嗎？學生容易看出其陽離子除H+外，還有Na+，所以它不是酸。這樣，從側(cè)面理解定義的準確含義，更能準確地掌握酸的概念。
四、尋找概念之間的聯(lián)系和區(qū)別
對有關概念進行有目的地比較，讓學生辨別其區(qū)別與聯(lián)系很有必要。例如分子和原子，元素與原子，還有物理變化與化學變化，化合反應和分解反應，溶解度與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等。通過對比，既有益于學生準確、深刻地理解基本概念，又能啟發(fā)學生積極地抽象思維活動。
五、多角度地對概念進行練習、鞏固
“溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)”這一概念為：溶質(zhì)的質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比叫做“溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)”。計算式：溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù) = 溶質(zhì)質(zhì)量／溶液質(zhì)量 X100%＝溶質(zhì)質(zhì)量／（溶質(zhì)質(zhì)量＋溶劑質(zhì)量）X100%，這個概念的引入和建立并不難，難的是它的具體運用。所以在建立這一概念之后，有針對性的進行下列練習，并組織學生討論：
（1）10克食鹽溶解于90克水中，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？
（2）20克食鹽溶解于80克水中，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？
（3）100克水溶解20克食鹽，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為20％，對不對，為什么？
（4）10％的食鹽溶液100克，倒去50克食鹽水后，剩下溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)變成5％，對不對，為什么？
（5）KNO3在20℃時溶解度為31．6克，則20℃KNO3的飽和溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為31．6％，對不對，為什么？
1.化學式的計算
(1)分子質(zhì)量
相對分子質(zhì)量等于化學式中各原子相對原子質(zhì)量的總和.其中結(jié)晶水合物的相對分子質(zhì)量等于無水物的相對分子質(zhì)量與結(jié)晶水相對分子質(zhì)量的總和.
(2)元素質(zhì)量比
化合物中各元素的質(zhì)量比,等于化學式中各元素原子的相對原子質(zhì)量總和之比.兩種元素組成的化合物中兩種元素質(zhì)量比等于兩元素相對原子質(zhì)量之比乘以原子個數(shù)比,其關系如下:
元素質(zhì)量比相對原子質(zhì)量之比×相對原子質(zhì)量之比÷原子個數(shù)比
(3)元素質(zhì)量分數(shù)
R元素的質(zhì)量分數(shù)=R的相對原子質(zhì)量×化學式中R的原子個數(shù)相對分子質(zhì)量×100%
(4)化合物中某種元素的質(zhì)量
化合物中R元素質(zhì)量=化合物質(zhì)量×化合物中R元素的質(zhì)量分數(shù)
2.溶液稀釋相關計算
稀溶液質(zhì)量×稀溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=濃溶液質(zhì)量×濃溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)
3.化學方程式的相關計算
化學方程式計算一般會結(jié)合化學方程式的書寫、化學式的推斷、化學式的計算等進行考查,命題趨向與生活實例相結(jié)合.Www.21miSHu.
例1為測定某硝酸銀溶液中硝酸銀的含量,取20g溶液于燒杯中,加入5.5g鹽酸(足量)使溶液中的硝酸銀完全反應,將產(chǎn)生的白色沉淀過濾、洗滌、干燥后,質(zhì)量為2.87g.
(1)求上述20g溶液中AgNO3的質(zhì)量.
(2)在實驗操作中,通常是通過量取液體的體積來取用一定量的液體.查得上述鹽酸在實驗條件下的密度為1.1g/mL,則在本實驗中所用的5.5g鹽酸的體積是多少毫升?
解:設溶液中AgNO3的質(zhì)量為xg.
AgNO3+HCl=AgCl+HNO3
170143.5
x2.87g
170x=143.52.87gx=3.4g
鹽酸的體積為5.5g1.1g/mL=5mL.
化學方程式是表示純凈物之間的質(zhì)量關系,而在實際生產(chǎn)中所用的原料和產(chǎn)品一般含有雜質(zhì),因此,要將不純物換算成純凈物,才能代入方程式計算.
例2將12.5g含雜質(zhì)的石灰石與與100g稀鹽酸放入燒杯中,兩者恰好完全反應雜(雜質(zhì)不與鹽酸反應也不溶于水),反應后經(jīng)過濾所得濾液為105.6g.求:
(1)二氧化碳質(zhì)量.
(2)稀鹽酸質(zhì)量分數(shù).
(3)反應后濾液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù).
(4)石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù).
解:設CaCO3的質(zhì)量為x,HCl質(zhì)量為y,生成CaCl2的質(zhì)量為z.
由題意知,CO2=x+100g-105.6g
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
1007311144
xyzx-5.6g
10044=xx-5.6gx=10g
10073=10gyy=7.3g
100111=10gzz=11.1g
生成CO2的質(zhì)量為10g-5.6g=4.4g
鹽酸中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7.3g100g×100%=7.3%
反應后濾液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為11.1g105.6g×100%=10.5%
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為10g12.5g×100%=80%.
4.數(shù)據(jù)分析題
表格式計算題會將有關數(shù)據(jù)隱含在表格中,要求我們利用表格中的有關數(shù)據(jù),或?qū)Ρ确治龀鰞煞N物質(zhì)恰好反應的量,分別討論其中一種物質(zhì)的計算.
一、擴散現(xiàn)象和分子的無規(guī)則運動
擴散現(xiàn)象是物質(zhì)從濃度高的向濃度低的方向轉(zhuǎn)移直到濃度相等為止的一種現(xiàn)象，因為很多物質(zhì)是由分子直接構成的，所以擴散現(xiàn)象說明了分子是不停地作無規(guī)則運動.也就是說擴散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運動的宏觀表現(xiàn)，分子的無規(guī)則運動是擴散現(xiàn)象的微觀本質(zhì)原因.
例1（2010年廣州）用圖的裝置演示氣體擴散現(xiàn)象，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅棕色二氧化氮氣體，另一瓶裝有空氣，為了有力地證明氣體發(fā)生擴散，裝二氧化氮氣體的應是__________，（選填“A”或“B”）瓶.根據(jù)__________現(xiàn)象可知氣體發(fā)生了擴散，擴散現(xiàn)象說明氣體分子__________.若實驗溫度分別為①0℃，②4℃，③20℃，④30℃.則在__________溫度下（填序號）氣體擴散最快.
解析本題考查了氣體的擴散現(xiàn)象和氣體分子的無規(guī)則運動，二氧化氮的密度比空氣大，如果放在A瓶，那么二氧化氮可能由于重力的作用而進入B瓶中，這就是倒水的原理，那就判斷不出是不是擴散現(xiàn)象.因此只有將二氧化氮裝在B瓶中，在排除重力的影響后，當裝二氧化氮B瓶出現(xiàn)顏色變淺的現(xiàn)象，也就說明了二氧化氮和空氣在相互擴散，而這種擴散現(xiàn)象足可以說明二氧化氮和空氣氣體分子在永不停息做無規(guī)則運動，分子做無規(guī)則運動的快慢與溫度有關，溫度升高分子的無規(guī)則運動加快，所以在題目中應該是選④30℃溫度下氣體擴散最快.
例2（2011年湛江）夏夜，我們在公園或在校園的小道上散步時，每走到茉莉花的附近就能聞到花香，說明
A.分子的體積和質(zhì)量都很小
B.分子間有一定的間隔
C.分子在不斷地運動
D.分子可以再分
解析該題雖然簡單，但也考查了擴散現(xiàn)象和分子的無規(guī)則運動，由于花香的擴散使人能聞到，這是宏觀的表現(xiàn)，而微觀的本質(zhì)是分子的無規(guī)則運動，所以是分子的無規(guī)則運動造就了花香的擴散現(xiàn)象，因此答案是C.
二、物質(zhì)的質(zhì)量和相對分子質(zhì)量
相對分子質(zhì)量（化學式的式量）是指分子式（化學式）中各原子的相對原子質(zhì)量的總和，它的數(shù)值可以用來代替一個分子的質(zhì)量，可見它是微觀的.而很多物質(zhì)是由分子構成的，那么作為宏觀的物質(zhì)的質(zhì)量可以說是由很多個分子質(zhì)量的總和.在一個分子的質(zhì)量可以由相對分子質(zhì)量來代替的前提下，物質(zhì)的質(zhì)量就可以是很多的相對分子質(zhì)量的總和.而這種模式往往是出現(xiàn)在比例式的相關計算中和質(zhì)量分數(shù)的計算中，如果學生能夠掌握這種模式就會提高和領悟化學的相關計算.
例3（2011年濟寧市）茶是我國的特產(chǎn)，種類很多.其中，綠茶是將新鮮的茶葉炒熬，破壞其中酵素，再經(jīng)搓揉、烘焙而成.茶葉的化學成分主要是茶堿（C8H10N4O2·H2O），還有鞣酸及芳香油等.
閱讀以上信息后回答：
①茶堿（C8H10N4O2·H2O）分子中__________原子的個數(shù)最多；
②茶堿（C8H10N4O2·H2O）中__________元素的質(zhì)量分數(shù)最大.
解析茶堿（C8H10N4O2·H2O）是由分子構成的，C8H10N4O2·H2O可以表示一個分子，一個C8H10N4O2·H2O分子里有8個C原子、12個H原子、4個N原子、3個O原子，所以在茶堿分子中H原子的個數(shù)最多；茶堿中各元素的質(zhì)量分數(shù)：C元素的質(zhì)量分數(shù)是96÷212、H元素的質(zhì)量分數(shù)是12÷212、N元素的質(zhì)量分數(shù)是56÷212、O元素的質(zhì)量分數(shù)是48÷212，所以在茶堿中C元素的質(zhì)量分數(shù)最大.上述計算是建立在茶堿這種物質(zhì)是由M個茶堿分子構成的，而茶堿分子的相對分子質(zhì)量是212，那么茶堿的質(zhì)量就是212M，M個C8H10N4O2·H2O分子里有8M個C原子、12M個H原子、4M個N原子、3M個O原子，最后可以得出C元素的質(zhì)量分數(shù)是96M÷212M既是96÷212，依次類推出H元素的質(zhì)量分數(shù)是12÷212、N元素的質(zhì)量分數(shù)是56÷212、O元素的質(zhì)量分數(shù)是48÷212.
三、元素的質(zhì)量和相對原子質(zhì)量
相對原子質(zhì)量是以一個碳-12原子質(zhì)量的1/12作為標準，任何一種原子的原子質(zhì)量跟一個碳-12原子質(zhì)量的1/12的比值.在化學計算中用它來代替一個原子的質(zhì)量，所以這個化學量是微觀的.而元素是宏觀概念，因此元素的質(zhì)量也是宏觀的.因為元素是多個原子的集合體，所以元素的質(zhì)量是多個原子質(zhì)量的總和，它與物質(zhì)的質(zhì)量和相對分子質(zhì)量有同樣的道理.
例4（2011年湛江）苯甲酸（C6H5COOH）是一種酸性比醋酸更強的有機酸，能使紫色石蕊試液變紅，常用作食品防腐劑.請回答：
（1）苯甲酸含有__________種元素.（2）苯甲酸分子中，C、H、O三種元素的質(zhì)量比是__________.
關鍵詞：化學式計算；化學教學；學習條件分析
有關化學式計算是化學科學中最基礎的知識，是九年級化學教學的重點內(nèi)容和難點內(nèi)容，化學學科的后續(xù)學習都要在具備清晰、熟練的化學式計算技能的條件下才能順利地進行?；瘜W教師對有關化學式的計算教學進行了一定程度的研究，提出了一些具有一定理論的、有一定效果教學方法，但從學生學習和教學實際來看，有關化學式計算的教和學的效率都不是太高。探討有關化學式計算教學的原理對于指導中學化學的教學具有很好的實際意義。
一、有關化學式計算的學習條件分析
化學式是用元素符號或元素符號與數(shù)字的組合表示物質(zhì)組成的式子，是一種可以表達多種含義的化學符號：表示某種物質(zhì)、表明了這種物質(zhì)的元素組成、表明一種物質(zhì)的分子（對于分子化合物）、表明分子的原子構成情況等。表明物質(zhì)元素組成及分子的原子構成是有關化學式計算的基礎。
有關化學式計算看上去十分簡單，但由于是在分子和原子層次上認識化學式并進行計算，所以在學生學習中并不如想象的那么容易。學生必須具備以下幾項條件：
1.學生必須明了化學式表明了物質(zhì)最小組成
任何數(shù)量的物質(zhì)都是這種組成的按整倍數(shù)的擴大，這一最小部分就代表了整個物質(zhì)，同樣這一小部分的相關量計算就代表了整個物質(zhì)相關量的計算”這一認知基礎。
2.清晰的原子概念
學習者必須具備清晰的原子概念，必須知道原子在化學反應中是一個不“破裂”的球，而且任何同種原子的質(zhì)量都相同，物質(zhì)的最小組成就是由化學式所表示的原子種類和各種原子的數(shù)目。
3.清晰的相對原子質(zhì)量概念
由于原子的質(zhì)量很小，其質(zhì)量是用相對原子質(zhì)量表示的，而不用千克（kg）質(zhì)量單位來表示原子的質(zhì)量。
二、有關化學式計算學習困難原因的調(diào)查研究
有關化學式計算類型較多，常見的有關化學式計算類型及各種計算類型學習過程中產(chǎn)生的困難原因調(diào)查分析如下：
1.對分子質(zhì)量計算
這是最簡單，最基礎的有關的化學式計算。這一計算在學生的學習中相對來說是簡單，約90%的學生可以在課堂內(nèi)掌握概念和計算方法，因為相對分子量是直接將化學式中各原子相對原子質(zhì)量加和。但是仍然有部分學生學習困難。經(jīng)訪談得知，原來學生并不清楚原子的概念，他們對原子是球形不清楚，對化學式里的符號與符號所表示的原子不能進行轉(zhuǎn)換，因而沒法學習相對分子質(zhì)量的計算。這些學生不能用思維來掌握原子的形貌，因此也沒法認識物質(zhì)的組成，對化學式的來源和表達物質(zhì)組成的意義不清楚。例如，有的學生在計算H2O的相對分子質(zhì)量時，因為只知道“H2O”表示水的化學式，將其理解成表示水的符號，而不能理解為表示水分子的原子組成表達，不知道“H”“O”這兩個符號在整個化學式中既可以表示宏觀的水的組成元素，也可以表示微觀的分子的原子構成，不理解符號可以表示氫原子和氧原子，從而無法下筆進行計算。
2.根據(jù)化學式求組成元素中各元素的質(zhì)量分數(shù)
這種計算類型有兩個原理必須掌握，一是要理解對于物質(zhì)來說其組成是用“元素”而非原子表示的，在分子中講原子構成，但對于物質(zhì)而言講元素組成。二是化學式所表示的原子構成是物質(zhì)組成的最小單位，因此，計算物質(zhì)中各元素的百分含量的原理就是計算化學式中各種原子質(zhì)量占化學式中全部原子質(zhì)量的總和百分數(shù)。對于百分數(shù)的計算，絕大部分學生是熟悉的，學生學習中出現(xiàn)的問題主要是不能將物質(zhì)中元素的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為化學式中原子的相對原子質(zhì)量，將物質(zhì)中元素質(zhì)量比轉(zhuǎn)化為一個分子中原子的相對質(zhì)量比。對學生進行訪談顯示，出現(xiàn)這些問題的原因在于學生學習分子、原子、元素、化學式等概念時，知識機械的記憶理解概念，不會對宏觀的元素與微觀的原子這兩個概念進行聯(lián)系，以及對化學式是表示分子組成的符號，在表觀上表示物質(zhì)的組成單元的這一原理進行深度解析、二次加工。例如，在計算SO3中氧元素的質(zhì)量分數(shù)時，要理解SO3分子是三氧化硫這一物質(zhì)的組成單元，三氧化硫這一物質(zhì)就是若干個SO3分子聚集而成的，SO3分子中氧原子的質(zhì)量分數(shù)就代表了氧元素在整個三氧化硫這種物質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)。
3.根據(jù)化學式計算物質(zhì)中各元素質(zhì)量比
此類問題同樣是從物質(zhì)組成單元（即化學式）中各元素原子的質(zhì)量比而推論為物質(zhì)中各元素的質(zhì)量比。化學式表示物質(zhì)的最小組成單元（包括分子組成），而整個物質(zhì)中各元素的原子組成與化學式中各元素的原子組成是一致的，因此只要求出了化學式中各元素的原子質(zhì)量比，這個各元素的原子質(zhì)量比，就是物質(zhì)中各元素的質(zhì)量比。對于這類有關化學式的計算，學生出現(xiàn)的主要問題是沒有理解化學式的宏觀含義可以表示一種物質(zhì)以及表示該物質(zhì)的元素組成，不能將物質(zhì)中各元素的質(zhì)量比轉(zhuǎn)化為化學式中各原子的質(zhì)量比。究其原因，除了前面幾項學習中所產(chǎn)生的問題，學生對于化學式表示物質(zhì)的單元（分子）組成，而單元（分子）組成與整個物質(zhì)的組成是一致的這個原理不甚理解，因而造成了在計算物質(zhì)中各元素質(zhì)量比時出現(xiàn)概念指向不明及質(zhì)量與微粒數(shù)目概念混淆的問題。
4.根據(jù)化學式計算一定量物質(zhì)中所含某元素的質(zhì)量
這類計算是在前面三類計算的基礎上發(fā)展的較為高級的計算，其計算較之前三類計算多了一項計算技能，就是在已知某物質(zhì)中M元素含量為b%的基礎上，求a kg物質(zhì)中所含M元素的質(zhì)量。進行此項內(nèi)容的學習，學生必須有這樣的知識，即分子是物質(zhì)組成的最小單位，表示物質(zhì)的化學式其實也是表示了這種物質(zhì)的最小組成單位，然后轉(zhuǎn)化成所有物質(zhì)的組成就是這些小單位的無限重復。這類計算也可以看成是一個比例式的計算，只要將其換個形式理解，即百分含量是指每個組成單元中某元素原子的含量，這種計算就很容易被學生理解和接受了。
三、有關化學式計算的教學原理
有關化學式計算教學的研究說明，根據(jù)化學式進行計算需要兩方面的基本技能，一方面是數(shù)學技能，另一方面是化學的基本概念要清晰。對數(shù)學技能的要求不高，主要是比例的計算，九年級學生進行比例計算是較為熟悉的，但將比例計算技能運用到化學式計算中產(chǎn)生困難的主要原因乃是化學基本概念掌握不牢固。在有關化學式的計算教學當中，學生掌握原子的形貌和化學式所表達的意思是基礎，因為無論是分子或是化學組成單元，首先必須使學生理解到這些都是由不改變的原子組成的，而且每個原子的形貌和質(zhì)量都是固定且不改變的，這樣學生可以對分子和物質(zhì)的組成單元就可以清晰地從原子的角度理解，各種有關質(zhì)量的計算中就可以從他們的原有知識出發(fā)解決問題。其次是準確地理解相對原子質(zhì)量，對相對原子質(zhì)量應該理解為也是表示原子的質(zhì)量的一個量，只不過相對原子質(zhì)量不是以kg做單位，而是以一個化學科學中設定的一個值―― 一個碳原子質(zhì)量的十二分之一的質(zhì)量為一個單位來衡量原子的質(zhì)量。如果學生將相對原子質(zhì)量理解非表示原子的質(zhì)量，那么有關化學式計算就喪失了學習的基礎。
參考文獻：
[1]周忠立.化學計算技能的培養(yǎng)[J].讀與寫，2008（5）：147-158.
[2]王洪林.淺談初中化學計算題教學[J].延邊教育學院學報， 2010（6）：84-87.
類型一、求物質(zhì)的化學式
1、 已知各元素的質(zhì)量比和相對原子質(zhì)量之比求化學式。
[例1]已知由X、Y兩種元素組成的化合物中，X、Y兩種元素的質(zhì)量比為31：40，X、Y兩元素的相對原子質(zhì)量之比為31：16，求該化合物的化學式（其中X顯正價，Y顯負價）。 [解析]先設出此化合物的化學式為XmYn，X的相對原子質(zhì)量為31A，Y的相對原子質(zhì)量為16A。然后根據(jù)元素的質(zhì)量比等于各元素各自相對原子質(zhì)量之和的比列出計算關系式，X：Y=31Am：16An=31：40，則m：n=2：5，寫出化學式X2Y5。
2、 根據(jù)元素原子的最外層電子個數(shù)求化學式。
[例2]已知A元素原子的最外層電子數(shù)為6，B元素原子的最外層電子數(shù)為3，當A與B兩種元素相互化合時，形成化合物的化學式。
[解析]元素的化學性質(zhì)是由原子的最外層電子數(shù)決定的，當最外層電子數(shù)≤3時，在與其它元素化合時易失去最外層電子形成陽離子；當最外層電子數(shù)≥4時，在與其它元素化合時易得到電子形成陰離子。根據(jù)電荷數(shù)，按陽離子在前陰離子在后的順序，把電荷數(shù)約分后十字交叉即可寫出化學式。A元素原子的最外層電子數(shù)為6，在與B元素化合時易得到2個電子形成A2- ；B元素原子的最外層電子數(shù)為3，在與A元素化合時易失去3個電子形成B3+ ，則根據(jù) B3+ A2- 可得出化學式為：B2A3 。類型二、根據(jù)元素的質(zhì)量比計算物質(zhì)的質(zhì)量比
[例3] 在Fe2O3和Fe3O4兩種物質(zhì)中，鐵元素的質(zhì)量比2：1，則Fe2O3和Fe3O4兩種物質(zhì)的質(zhì)量比為多少？
[解析]解決此類問題要明白兩個關系：一是元素的質(zhì)量比等于各元素各自相對原子質(zhì)量之和的比；二是物質(zhì)的質(zhì)量比等于各物質(zhì)各自的相對分子質(zhì)量之和的比。設在Fe2O3和Fe3O4兩種物質(zhì)中，有X個Fe2O3分子和Y個Fe3O4分子，則在Fe2O3和Fe3O4兩種物質(zhì)中鐵元素的質(zhì)量比為：（2×56X）：（3×56Y）=2：1，可解得X：Y=3：1，假設X=3N，則Y=N。Fe2O3和Fe3O4兩種物質(zhì)的質(zhì)量比為Fe2O3：Fe3O4=（160×3N）：（232×N）=60：29
類型三、已知混合物中各成分化學式及某元素的質(zhì)量分數(shù)，求另一種元素的質(zhì)量分數(shù)。
[例4]已知在FeSO4和Fe2（SO4）3兩種物質(zhì)的混合物中，硫元素的質(zhì)量分數(shù)為m%，求混合物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)。
[解析]仔細觀察兩種物質(zhì)的化學式，兩種物質(zhì)中硫原子和氧原子的個數(shù)比都為1：4，根據(jù)各元素的質(zhì)量比等于各元素各自相對原子質(zhì)量之和的比計算，混合物中硫和氧兩元素的質(zhì)量比為 S：O=32：（16×4）=1：2 ，即氧元素的質(zhì)量為硫元素的2倍，硫元素的質(zhì)量分數(shù)為m%，則氧元素的質(zhì)量分數(shù)為2m%，剩余的則是鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為1-m%-2m%=1-3m% 。
類型四、已知樣品中某元素的質(zhì)量分數(shù)，有關純度的計算。
[例5]已知某硝酸銨樣品中的氮元素的質(zhì)量分數(shù)為32.2%（雜質(zhì)不含氮元素），求此樣品中硝酸銨的質(zhì)量分數(shù)。
[解析]此類習題涉及純度的計算，應先推導出純度的計算公式，設樣品的質(zhì)量為m，硝酸銨的質(zhì)量分數(shù)為x，則硝酸銨的質(zhì)量為mx，氮元素的質(zhì)量為32.2%m。而硝酸銨中氮元素的質(zhì)量分數(shù)為28÷80×100%=35%，則氮元素的質(zhì)量為35%mx，所以32.2%m=35%mx，則有 x=32.2%÷35%，即可得出純度計算公式：純度=樣品中元素的質(zhì)量分數(shù)÷這種純凈物質(zhì)中該元素的質(zhì)量分數(shù)。樣品中硝酸銨的質(zhì)量分數(shù)為：NH4NO3%=32.2%÷35%=92%
*此類涉及純度的計算，可讓學生牢記此公式，以便直接運用。
例如：已知某Fe2O3樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為63.7%（雜質(zhì)不含鐵元素），求此樣品中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)。
根據(jù)公式可得出 Fe2O3%=63.7%÷[（56×2）÷160×100%]=91%
根據(jù)化學式計算的題型很多，就不一一列出，要根據(jù)不同的問題，引導學生學會分析，拓展解題思路，積極總結(jié)，不要讓學生誤認為初中化學知識少、計算少，錯誤的把化學定格為記一記，背一背即可，更重要的是要理解而不是死記硬背。
功，教師一要預設學生的“未知”，為學生選準探究內(nèi)容、探究重點；二要關注生成，巧妙地在學生不知不覺之中說出相應變動，或激起學生認知沖突，或調(diào)整教學進度，或?qū)⒉罹湾e，變學生錯誤為新的學習資源。三要適時點撥、引導，“該出手時要出手”，把握時機，疏通探究途徑，拓展探究成果。
總之，有效的數(shù)學課堂教學應有數(shù)學魂、數(shù)學味，這個“魂”和“味”指的是數(shù)學課是否讓學生思考，是否發(fā)展學生的思維能力，其核心是在思考過程中，學生是否由不知到知，由知之較少到知之較多，是否通過思考，掌握數(shù)學知識、領悟數(shù)學方法、理解數(shù)學思想。參考文獻：
[1]江蘇教育
滬教版化學九（上）“純凈物中元素之間的質(zhì)量關系”是在學生學習了用元素概念定性地表示物質(zhì)組成的基礎上，進一步從定量的角度來學習和研究物質(zhì)的組成。本節(jié)課的難點是讓學生建立和理解元素在物質(zhì)（化合物）中的質(zhì)量分數(shù)的概念，引領學生從微觀粒子的數(shù)量與質(zhì)量的角度，推算出組成宏觀物質(zhì)中各元素質(zhì)量關系，也是幫助學生理解化學學科中“宏觀-微觀-符號”這三重表征的極好素材。
“純凈物中元素之間的質(zhì)量關系”一節(jié)內(nèi)容較為抽象與深奧，且遠離學生的生活經(jīng)驗和感性知識，這給教學帶來了一定的困難。為較好地突破教學中的這一難點，幫助學生用定量的觀點去學習化學，教師在教學中可通過觀察、想象、模型化等方法，化虛無抽象為形象直觀，逐步引領學生從定性到定量，初步理解物質(zhì)的組成。同時通過類比推理，學生的抽象思維能力和定量計算能力也能有所提高。
二、教學片斷
環(huán)節(jié)一：問題情景。
【投影】尿素是農(nóng)業(yè)上常用的一種氮肥。小強看到某化肥標簽如下：
試幫助小強回答下列問題：
（1）尿素含氮量的含義。
（2）尿素中的含氮量是如何計算出來的？
學生活動：思考、討論。
環(huán)節(jié)二：定比定律介紹。
【閱讀】法國化學家普魯斯特發(fā)現(xiàn)定比定律的化學史。
【講解】每一種化合物都有固定的組成，且組成化合物的各成分元素的質(zhì)量比是一定的，這一規(guī)律稱為定比定律，又稱定組成定律。
學生活動：閱讀、思考。
環(huán)節(jié)三：水中氫、氧元素質(zhì)量比。
【活動】指導學生用下面的模型搭出水分子結(jié)構，再拼出1個水分子中氫、氧原子質(zhì)量比的示意圖。
【講解】水中氫、氧原子個數(shù)比n（H）：n（O）=2：1，1個水分子中所有的氫原子和氧原子的質(zhì)量之比，即是水中氫元素和氧元素的質(zhì)量之比。
1個水分子中氫原子和氧原子的質(zhì)量比=
【講解】原子的質(zhì)量都很小，計算時使用相對原子質(zhì)量。
【總結(jié)】化合物中各元素質(zhì)量比=該元素原子的相對原子質(zhì)量×原子個數(shù)之比。
【鞏固】計算下列物質(zhì)中原子個數(shù)比、各元素的質(zhì)量比：（1）氨氣（NH3）；（2）尿素〔CO（NH2）2〕。環(huán)節(jié)四：水中氫元素的質(zhì)量分數(shù)。
【活動】用模型拼出氫元素質(zhì)量在水中占的質(zhì)量比例（質(zhì)量分數(shù)）。
【講解】一個水分子中所有的氫原子的質(zhì)量與這個水分子的質(zhì)量之比，即是水中氫元素的質(zhì)量分數(shù)。
1個水分子中氫原子所占的質(zhì)量分數(shù)=
【講解】分子和原子的質(zhì)量都很小，計算時使用相對分子質(zhì)量和相對原子質(zhì)量。
環(huán)節(jié)五：拓展應用。
【情景再現(xiàn)】尿素是農(nóng)業(yè)上常用的一種氮肥。小強同學看到某化肥廣告如下：
請你運用本節(jié)課所學知識判斷這袋尿素樣品是純凈物還是混合物？
學生活動：
通過計算，純尿素的含氮量為46.7%。而樣品中氮元素的質(zhì)量分數(shù)為43.5%，低于純尿素中氮元素質(zhì)量分數(shù)，故為混合物。
【課堂小結(jié)】結(jié)合所學內(nèi)容，從知識、方法、規(guī)范、學科觀念談一談這節(jié)課的收獲。
三、教學反思
從宏觀到微觀，從定性到定量，是化學教學中的一大難點。本節(jié)課將宏觀計算演變成微觀模型的演示，從而化抽象為直觀，進一步提高學生對物質(zhì)的微粒觀、元素觀的認識。
1.合理設置教學臺階。本節(jié)教學內(nèi)容是初中化學計算的開始，設計時以學生熟悉的化學肥料（尿素）為素材，以問題鏈作為主線，同時以組成相對簡單的水為例，用球棍模型讓學生體驗水分子與氫原子和氧原子的關系。通過模型，學生總結(jié)出水分子中氫、氧原子質(zhì)量比和氫原子在水分子中占的質(zhì)量比例，然后通過類比、歸納等方法得出氫、氧元素質(zhì)量比和水中氫元素的質(zhì)量分數(shù)。教學以生活經(jīng)驗為基礎，拾級而上，降低學習的難度。
