数学知识在化学解题中的应用

张广明

数学是学习和研究自然科学的基础及重要工具，但大多数学生不会把数学与化学联系 结合。很少注意到数学与化学的密切联系，更难将数学与化学的学习和应用知识巧妙的结合，甚至一些教师也这样认为，这对于学生的综合能力的提高和良好的思维品质是很不利的。因此，化学教师在教学中抓住典型例题抽象成数学问题进行引导，可以起到事半功倍的效果。

下面就两方面对数学方法解决化学问题做一下说明：

一、化学中有一类题型对学生的化学知识要求的很少，但对学生的数学思维急促类旁通有着重要意义：在苯与苯酚组成的混合物中，碳元素的质量分数为90﹪，混合物中氧元素的质量分数是？

[解析]苯C6H6，苯酚C6H5OH所以通過观察可知二者的碳氧比例是一定值：12：1则无论怎样混合对碳氧比例无影响，基于以上分析碳为 90%，氢为7.5%，氧为2.5%，在这里学生只需要知道苯 苯酚的化学式就可以了，其他就是数学的问题了。

[例二]把一定量的乙炔和甲醛溶解在苯中，经实验测得混合物中碳的质量分数是84﹪，则混合物中氢的质量分数是？

A. 9% B. 8.47% C. 7.53% D. 7%

[解析]估算法：乙炔和苯的最简式是CH，甲醛的化学试是CH2O，所以，可认为乙炔和苯是同种物质，即三种物质简化成CH﹑CH2O两种

[方法一]在CH中碳占12：13= 92.3%，氢占1：13=7.7%，在CH2O中碳占2：30=6.67%则二者混合之后碳占92.3%--40%之间，氢占6.67%--7.7%之间，所以根据题意，可估算出答案为C.7.53%，这种算法不能给出具体的数据利用数学知识“十字交叉”可达到目的，但计算量较大：方法如下

[方法二]成比例法：苯和乙炔最简式为CH，而甲醛可看做CH（OH），则三者混合物看成CH与CH（OH）的混合物，所以碳氢比为12：1，碳占84%，氢占7%，OH组合占9%，CH组合占91%，则OH中H占0.53%即混合物中氢的质量分数为7.53%

从以上的例子中可以看出化学题中的数学本质，从多方面入手，提高培养学生的学习兴趣是很必要的。

二、在化学的计算中，还有另外一种题型，利用化学数学方法解答都可以，这类题型占很大比例，下面举个例子来说明一下：

[例]取3.4克只含羟基，不含其它官能团的饱和多元醇放置5升的氧气中，经点燃醇完全燃烧，反应后气体体积减少了0.56升，经生石灰吸收体积又减少了2.8升。求：3.4克醇中碳 氢 氧的物质的量分别为多少？（标况下）

对于这种方法，思路清晰明确，但应用化学知识较多，并且涉及到“差量法”这个难点，学生在解答本题是如果有一个知识点没掌握好，就可能解答不出来。同时，运算过程较为复杂，为开拓学生视野，拓展学生的思维，尝试通过所给数量关系结合最基本的化学知识来解出本题；

当然根据这种思路，还可以有另外的方法，但只是在某些细节上有所不同，总体思考方向是一致的。学生利用数学方法解题是，动脑思考的多而计算简单，运用好的话，手里拿个计算器，按上几个数字结果就出来了，并且所需的化学知识是最基本的。

虽然，在新课改的要求下，尽量训练学生的纯化学问题，减少学科间的联系，但作为一名一线教师，我还是认为这种训练是必不可少的，因为自然学科的化学中是不可避免的要用到工具学科数学知识的。endprint