高考化学计算的解题方法.doc

Http:/高考化学计算的解题方法化学计算题在近几年高考中所占比列逐渐上升，是考生在化学学习中比较头痛的题目也是考生在考试中最难得分的一类题目。化学计算过程，主要是一个化学问题的数学处理过程，即对物质的组成、结构、性质和变化规律的量化过程。它以基本概念、基本理论、元素化合物知识为基础，以物质的量为中心，以化学式、化学方程式及溶液组成知识为定量工具，理解和运用化学概念、化学原理 ，进行对比、判断、推理，这是化学计算的思维过程。能选用最合适的方法准确而快速地解决计算题,对于提高学习成绩,增强学习效率,有着重要意义。要掌握化学计算，应了解中学化学计算的类型，不同类型解题方法是有所不同的，现把中学化学中出现的解题方法归纳如下：一守恒法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。1 质量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。例115000C时，碳酸铵完全分解产生气态混合物，其密度是相同条件下氢气密度的（ ）（A）96倍 （B）48倍 （C）12倍 （D）32倍【分析】(NH4)2CO3=2NH3+H2O+CO2 根据质量守恒定律可知混和气体的质量等于碳酸铵的质量，从而可确定混和气体的平均分子量为 =24 ，混和气体密度与相同条件下氢气密度的比为 =12 ，所以答案为C2.元素守恒法元素守恒法即利用参加化学反应前后组成物质的元素种类不变，原子（或离子）数目不变的原理进行计算或推导的方法。采用元素守恒法，首先确定相关物质，然后找出始态、终态物质中某元素（原子）的等量关系或对应关系。各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。例2 把7.4g小苏打和十水碳酸钠组成的混合物溶于水制成100ml溶液，其中Na+=0.6mol/L。若将等质量的该混合物加热至恒重，则该混合物的质量减少了（ ）A. 2.12g B. 3.18g C. 4.22g D. 5.28g【分析】抓住反应最终成分为Na2CO3，而Na2CO3的物质的量=1/2Na+物质的量，即：n(Na2CO3)= 1/2n (Na+)=1/20.6 mol/L0.1 L =0.03mol混合物质量减少为7.4g0.03 mol106g.mol-1=4.22g 答案选C。3.电荷守恒法 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。采用电荷守恒法先要确定体系（离子化合物或溶液、混合物）并找出体系中阴阳离子种类及每个离子所带电荷及其物质的量，再根据阴、阳离子电荷总数相等列出计算式。此法常用于溶液中离子浓度关系的推断，也可用该原理列等式进行有关量的计算。例3 某硫酸、硫酸亚铁、硫酸铁的混合溶液100ml，已知溶液中各阳离子的物质的量浓度相等，硫酸根离子的浓度为6 mol.L，则溶液中可溶解的铁粉的质量为（ ） A10.6g B.11.2g C.33.6g D.5.6g【分析】由于电解质溶液中,阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数,因此可利用电荷守恒的关系求出溶液中各阳离子的物质的量,依题意并根据电荷守恒有:n(H+)=n(Fe2+)= n(Fe3+), n(H+)+ 2n(Fe2+)+3 n(Fe3+)=2n(SO42-)=26mol. L0.1L 解得： n(H+)=n(Fe2+)= n(Fe3+)=0.2mol由于最后的溶液中只含FeSO4一种溶液,溶液中铁的物质的量应等于硫酸跟离子的物质的量,再由Fe2+和SO42-守恒可求出能溶解的铁为n(Fe)= n(SO42-)- n(Fe2+)- n(Fe3+)=0.2 molm (Fe)= 0.2 mol56g. mol-1=11.2g答案B4.电子得失守恒法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。解此类题关键在于：是紧扣氧化还原反应中得失电子总数相等。例4 24mL浓度为0.05mol.L的Na2SO3溶液，恰好与20mL浓度为0.02mol.L的K2Cr2O7溶液完全反应，则Cr元素在还原产物中的化合价为（ ）A.+6 B.+3 C.+2 D.0【分析】设Cr元素被还原成+n价，根据氧化剂得电子数目与还原剂失电子数目相等，得:2410-3 L0.05mol. L2=2010-3 L0.02mol. L2(6-n)，可得n=3答案B。二差量法差量法是依据化学反应前后的某些“差量”（固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等）与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项，将已知差量（实际差量）与化学方程式中的对应差量（理论差量）列成比例，其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。例510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（1.01105Pa , 2700C）时，测得气体体积为70毫升，求此烃的分子式。【分析】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，下面可以利用烃的燃烧通式进行有关计算。 CxHy + （x+y/4）O2 xCO2 +y/2 H2O 体积减少1x+y/4 x 1+y/4 10 20 计算可得y=4 ，烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4三十字交叉法十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。凡可按M(平均) = M1 n1/(n1+ n2) + M2 n2/（n1+ n2）计算的问题，均可用十字交叉法计算 式中， M(平均)表示混和物的某平均量，M1、M2则表示两组分对应的量。如表示平均分子量，M1、M2则表示两组分各自的分子量，n1、n2表示两组分在混和物中所占的份额，n1:n2在大多数情况下表示两组分物质的量之比，有时也可以是两组分的质量比，如在进行有关溶液质量百分比浓度的计算。十字交叉法常用于求算：混和气体平均分子量及组成、混和烃平均分子式及组成、同位素原子百分含量、溶液的配制、混和物的反应等。例6.将金属钠在空气中燃烧，生成Na2O与Na2O2的混合物。取该燃烧产物7.48g溶于水制成1000mL溶液，取出10mL用0.1mol/L的盐酸中和，用去盐酸20mL，由此可知该产物中Na2O的质量分数约为（ ）（A）16.6（B）20（C）80（D）78.4【分析】由于 Na2O +H2O=2NaOH，2Na2O2 +2H2O = 4NaOH + O2所以可看出Na2O与Na2O2混合物的总物质的量等于氢氧化钠物质的量的1/2，又n(NaOH)=0.10.02(100010)=0.2mol,则Na2O与Na2O2的混合物的平均相对分子质量为：7.48/(0.20.5)=74.8，利用十字交叉求出二者物质的量之比:即混合物中Na2O的物质的量分数为20，则其质量分数一定小于20，故选A。四终态法所谓的终态法,就是对于某些错综复杂的变化过程,抓住变化的始态和终态,省略复杂的中间计算过程, 终态法是以体系的开始状态与最终状态为解题依据的一种解题方法。有些变化过程中间环节很多，甚至某些中间环节不太清楚，但始态和终态却交待得很清楚，此时用“始终态法”往往能独辟蹊径，出奇制胜。这种方法的优点是宏观的统揽全局的分析方式，避开了中间某些复杂的过程，因而可以简化解题的步骤，快速而准确得出结果。例73.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完时，共收集到标准状况时的气体2.24L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?解析：铜失电子数被还原的硝酸得的电子数氧化硝酸的还原产物，消耗的氧气得的电子数，省去中间计算，得铜失的电子数氧气得的电子数。即：n(Cu) 2=n(O2) 4则（）3.8464.mol2140.03mol（）0.03mol22.4.mol0.672若用常规解法，应先求出NO，NO的物质的量，再根据：4244324计算出的物质的量，并求出其体积，此方法运算量大，中间计算多且复杂，容易出错，利用物质变化过程中的得失电子守恒考虑始态和终态的关系，可省去中间的各步计算，使计算简化。五等效思维法对于一些用常规方法不易解决的问题，通过变换思维角度，作适当假设，进行适当代换等使问题得以解决的方法，称为等效思维法。等效思维法的关键在于其思维的等效性，即你的假设、代换都必须符合原题意。等效思维法是一种解题技巧，有些题只有此法可解决，有些题用此法可解得更巧更快。例8在3200C时，某+1价金属的硫酸盐饱和溶液的浓度为36.3% ，向此溶液中投入2.6克该无水硫酸盐，结果析出组成为R2SO410H2O的晶体21.3克。求此金属的原子量。【分析】21.3克R2SO410H2O晶体比2.6克无水硫酸盐质量多18.7克，这18.7克是从硫酸盐饱和溶液得的，所以它应该是硫酸盐饱和溶液，从而可知21.3克R2SO410H2O中含有11.9克结晶水、9.4克R2SO4 ；最后结果是：此金属的原子量为23。六极值法“极值法”即 “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。例9 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. 2g B. 4g C. 8g D. 10g 【分析】 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。七。 关系式法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。 例10。 工业上制硫酸的主要反应如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 2SO2+O22SO3 SO3+H2O=H2SO4煅烧2.5t含85FeS2的黄铁矿石（杂质不参加反应）时，FeS2中的S有5.0损失而混入炉渣，计算可制得98硫酸的质量。【分析】根据化学方程式，可以找出下列关系：FeS22SO22SO32H2SO4， 本题从FeS2制H2SO4，是同种元素转化的多步反应，即理论上FeS2中的S全部转变成H2SO4中的S。得关系式FeS22H2SO4。过程中的损耗认作第一步反应中的损耗，得可制得98硫酸的质量是=3.36。八方程式叠加法许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应，这一类计算，如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式，这样的计算就变为简单。如果是多种物质与同一物质的完全反应，若确定这些物质的物质的量之比，也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式，可以使这类计算变为简单。例11将2.1g 由CO 和H2 组成的混合气体，在足量的O2 充分燃烧后，立即通入足量的Na2O2 固体中，固体的质量增加（ ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.mA.