伤城文章网 > 数学 > 专题19 化学计算常用方法和技巧

专题19 化学计算常用方法和技巧


专题 19

化学计算常用方法和技巧
陈文静

1. 掌握化学计算中的常用方法和技巧。 2. 强化基本计算技能,提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。 【经典题型】 题型一:差量法的应用 【例 1】 10 毫升某气态烃在 80 毫升氧气中完全燃烧后, 恢复到原来状况 (1.01× 105Pa , 270C) 时,测得气体体积为 70 毫升,求此烃的分子式。 【点拨】原混和气体总体积为 90 毫升,反应后为 70 毫升,体积减少了 20 毫升。剩余气体 应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。 CxHy + (x+ 1

y )O 2 4

xCO2 +

yHO 2 2

体积减少 1+

y 4

10 20 计算可得 y=4 ,烃的分子式为 C3H4 或 C2H4 或 CH4 【规律总结】 差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式, 找出所谓 “理论 差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差,也可以是物质的量之差、反 应过程中的热量差等。 该法适用于解答混合物间的反应, 且反应前后存在上述差量的反应体 系。 【巩固】 1、现有 KCl、KBr 的混合物 3.87g,将混合物全部溶解于水,并加入过量的 AgNO3 溶 液,充分反应后产生 6.63g 沉淀物,则原混合物中钾元素的质量分数为 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487 题型二:守恒法的应用 【例 2】Cu、Cu2O 和 CuO 组成的混合物,加入 100Ml0.6mol/LHNO3 溶液恰好使混合物溶 解,同时收集到 224mLNO 气体(标准状况)。求: (1) 写出 Cu2O 跟稀硝酸反应的离子方程式。 (2) 产物中硝酸铜的物质的量。 (3) 如混合物中含 0.01moLCu,则其中 Cu2O、CuO 的物质的量分别为多少? (4) 如混合物中 Cu 的物质的量为 X,求其中 Cu2O、CuO 的物质的量及 X 的取值范围。 【点拨】本题为混合物的计算,若建立方程组求解,则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始 态和终态利用守恒关系进行求解,则可达到化繁为简的目的。 (1) 利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O (2) 利用 N 原子守恒。n(HNO3)== 0.06mol,n(NO)== 0.01mol, 则 n(Cu(NO3)2)==(0.06-0.01)/2=0.025mol (3) 本题混合物中虽含有 Cu、 Cu2O 和 CuO 三种物质, 但参加氧化还原反应的只有 Cu、 Cu2O,所以利用电子守恒可直接求解。 转移电子总数:n(e-)= n(NO)×3==0.03mol Cu 提供电子数:0.01×2=0.02mol Cu2O 提供电子数:0.03-0.02=0.01mol n(Cu2O)=0.01/2=0.005mol n(CuO)=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol

(4) 根据(3)解法可得 n(Cu2O)=0.015-Xmol n(CuO)=X-0.005mol。根据电子守 恒进行极端假设: 若电子全由 Cu 提供则 n (Cu) =0.015mol; 若电子全由 Cu2O 提供则 n (Cu2O) 2+ =0.015mol, 则n (Cu ) ==0.03mol 大于了 0.025mol, 说明 n (Cu) 不等于 0, 另根据 n (CuO) =X-0.005mol 要大于 0 可得 n(Cu)>0.005mol。所以 0.005mol < n(Cu)<0.015mol。 【规律总结】 化学反应的实质是原子间重新组合, 依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒 现象,如:质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方 法叫做守恒法。 质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变, 在配制或稀释溶液的过 程中,溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物 质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液等,电荷 的代数和为零, 即正电荷总数和负电荷总数相等。 电子得失守恒是指在发生氧化—还原反应 时, 氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数, 无论是自发进行的氧化—还原反应 还是原电池或电解池中均如此。 【巩固】 2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分 解成氧化铜。溶解 28.4g 上述混合物,消耗 1mol/L 盐酸 500mL。燃烧等质量的上述混合物, 得到氧化铜的质量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 题型三:关系式法的应用 【例 3】为了预防碘缺乏病,国家规定每千克食盐中应含有 40~50 毫克的碘酸钾。为检验 某种食盐是否为加碘的合格食盐, 某同学取食盐样品 428 克, 设法溶解出其中全部的碘酸钾。 将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液,溶液呈蓝色,再用 0.030mol/L 的硫代硫酸钠溶 液滴定,用去 18.00mL 时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有 关反应如下: - - + IO3 +5I +6 H →3I2+3H2O - - - I2+2S2O32 →2I +S4O62 - - 【点拨】本题为多步反应的计算,可根据反应方程式直接建立 IO3 和 S2O32 的关系式进行 求解。 - - 解: 6S2O32 ------IO3 6mol 1mol -3 0.030mol/L×18.00mL×10 n n(I2)==0.09×10-3mol 每千克食盐中含 KIO3: ∴该加碘食盐是合格的 【规律总结】 实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时, 往往涉及到多步反应: 从原料到产品可能 要经过若干步反应;测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系, 依据若干化学反应方程式, 找出起始物质与最终物质的量的关系, 并据此列比例式进行计算 求解方法, 称为“关系式”法。 利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤, 避免计算错误, 并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式,建立关系式的方法主要有: 1、利用微粒守恒关系建立关系式,2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式,3、 利用方程式的加合建立关系式。 【巩固】

3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称 取某动物骨灰样品 0.103 g,用硝酸处理,使磷转化成磷酸根。再加入某试剂,使磷酸根又 转化成沉淀。 沉淀经灼烧后得到组成为 P2Mo24O77 的固体 (其式量以 3.60 ×103 计) 0.504 g。 试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。(磷的相对原子质量以 31.0 计。) 题型四:平均值法的应用 【例 4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物 10 克,与足量的盐酸反应产生 的氢气在标准状况下为 11.2 升,则混和物中一定含有的金属是 A.锌 B.铁 C.铝 D.镁 【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解,据 10 克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标 准状况下为 11.2 升可得金属平均摩尔电子质量为 10g/mol。 四种金属的摩尔电子质量分别为: Zn:32.5g/mol、Fe:28g/mol、Al:9g/mol、Mg:12g/mol,其中只有 Al 的摩尔电子质量小 于 10g/mol,故答案为 C。 【规律总结】 所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理 是:两个数 Mr1 和 Mr2(Mr1 大于 Mr2)的算术平均值 Mr,一定介于两者之间。所以,只要 求出平均值 Mr,就可以判断出 Mr1 和 Mr2 的取值范围,再结合题给条件即可迅速求出正确 答案。常见方法有:求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。 【巩固】 4、由 10g 含有杂质的 CaCO3 和足量的盐酸反应,产生 CO20.1mol,则此样品中可能含 有的杂质是 A.KHCO3 和 MgCO3 B.MgCO3 和 SiO2 C.K2CO3 和 SiO2 D.无法计算 题型五:极端假设法的应用 【例 5】 将一定质量的 Mg、 Zn、 Al 混合物与足量稀 H2SO4 反应, 生成 H2 2.8 L (标准状况) , 原混合物的质量可能是 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g 【点拨】本题给出的数据不足,故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。三种金属 中产生等量的氢气质量最大的为锌, 质量最小的为铝。 故假设金属全部为锌可求的金属质量 为 8.125g,假设金属全部为铝可求的金属质量为 2.25g,金属实际质量应在 2.25g ~~8.125g 之间。故答案为 B、C。 【规律总结】 “极端假设法” 是用数学方法解决化学问题的常用方法, 一般解答有关混合物计算时采 用,可分别假设原混合物是某一纯净物,进行计算,确定最大值、最小值,再进行分析、讨 论、得出结论。 【巩固】

0.03mol 铜完全溶于硝酸, 产生氮的氧化物 NO、 NO2、 N2O4 混合气体共 0.05mol。 5、 该混合气体的平均相对分子质量可能是

A.30

B.46

C.50

D.66

题型六:讨论法的应用 【例 6】向 300mL KOH 溶液中缓慢通入一定量的 CO2 气体,充分反应后,在减压低温下蒸 发溶液,得到白色固体。请回答下列问题:

(1) 由于 CO2 通入量不同, 所得到的白色固体的组成也不同, 试推断有几种可能的组成,并分别列出。
(2)若通入 CO2 气体为 2.24L(标准状况下),得到 11.9g 的白色团体。请通过计算确 定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?所用的 KOH 溶液的物质的量浓度为 多少 【点拨】 (1) 由于 CO2 和 KOH 反应时物质的量之比不同则产物不同, 故可根据 CO2 和 KOH 反应时物质的量之比对产物进行讨论。由:①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH= KHCO3 可知 n(CO2)/n(KOH)=1/2 时产物为 K2CO3,n(CO2)/n(KOH)=1 时产物为 KHCO3,所以 n(CO2)/n(KOH)<1/2 时,KOH 过量则产物为 K2CO3+KOH ; 1/2< n (CO2)/n(KOH)<1时,对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不 足,所以产物为 K2CO3+KHCO3 ;n(CO2)/n(KOH)>1时,二氧化碳过量,则固体产 物为 KHCO3。答案为:①K2CO3+KOH ②K2CO3 ③K2CO3+KHCO3 ④KHCO3 (2)由:①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3 22.4L(标态) 138g 22.4L(标态) 100g 2.24L(标态) 13.8g 2.24L(标态) 10.0g ∵ 13.8g>11.9g>10.0g ∴ 得到的白色固体是 K2CO3 和 KHCO3 的混合物。 设白色固体中 K2CO3 x mol,KHCO3 y mol,即 ①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3 x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x mol+y mol=2.24L/22.4mol?L—1=0.100 mol (CO2) 138g?mol—1 × x mol 100 g?mol—1 × y mol=11.9g (白色固体) 解此方程组,得 x=0.0500mol (K2CO3) y=0.0500mol (KHCO3) —1 ∴ 白色固体中 ,K2CO3 质量为 138g?mol × 0.0500mol=6.90g KHCO3 质量为 100 g?mol—1 × 0.0500mol=5.00g 消耗 KOH 物质的量为 2x mol+y mol=2× 0.0500mol+0.0500mol=0.150mol KOH ∴所用 溶液物质的量浓度为 0.150mol/0.300L = 0.500 mol?L—1 【规律总结】 有一类化学计算题,由于某一条件的不确定,结果可能是两个或两个以上,也可能在某个 范围内取值,这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型:1、讨论反应发生的程度;2、讨 论反应物是否过量;3、讨论反应物或生成物的组成范围;4、讨论不定方程的解。 【巩固】 6、常温下盛有 10ml NO2 和 10 ml NO 组成的混合气体的大试管倒立于水中,当向其中缓 缓通入 O2 一段时间后,试管内残留有 2mL 气体,则通入 O2 的体积可能为多少升?


搜索更多“专题19 化学计算常用方法和技巧”

网站地图

All rights reserved Powered by 伤城文章网 5xts.com

copyright ©right 2010-2021。
伤城文章网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com