化学计算的技巧.doc

化学计算技巧化学计算是高考试题中的必考题型，也是最令学生头疼的问题之一。2008年的高考化学计算题就让考生失分不少。计算问题可涉及考试的所有题型，难易程度变化很大。本人在教学实践中，将各种类型的化学计算题进行了总结和归纳。一、差量法：此类方法涉及的试题有体积差量、质量差量等，主要是根据化学反应前后的计量数进行具体确定。现举例如下：例1、将30mL充满NO和NO2混合气体的试管倒立于盛有足量水的水槽中，充分反应后，剩余气体变为20mL，求原混合气体中NO和NO2的体积比？解析：剩余气体是不能与水反应的NO气体，是原有的NO和生成的NO之和，用常规方法解析较繁杂，而用差量法就很简单，根据反应方程式计算如下。解：设原混合气体中NO2的体积为xmL3NO2 + H2O=2HNO3 + NO v3ml 1mL （3-1）=2mLX (30-20)=10mL解得:x=15 mL v NO =30-15=15 mL v NOv NO2 =11答:略。 例2、KCl和KBr组成的混合物3.87g溶于水配成溶液，向该溶液中加入足量的AgNO3溶液，得到干燥的沉淀6.63g，试求混合物中钾的质量分数？解析：此题若用常规方法列出反应方程式的对应关系，根据对应的量去按部就班的计算，是很繁琐的，而利用差量法就简单了，具体分析如下：反应前固体为KCl和KBr，反应后固体为AgCl和AgBr,反应前后Cl和Br原子数目守恒，固体质量增加的原因是Ag代替了K。所以有关系式： KAg m设混合物中钾为xg 39g 108g 69g Xg (6.63-3.87)g解得x=1.56g所以K元素质量分数为:w%=100% =40.3%答:略。在化学计算中有许多问题都可以用差量法来解决。二、均值法两个数的平均值一定比小数的数值大而比大数的数值小，此方法在化学中有十分广泛的应用。例1、把含有某一氯化物杂质的MgCl2粉末95g溶于水后，与足量的AgNO3溶液反应，生成AgCl沉淀300g，则该氯化物中的杂质可能是（）ANaCl BAlCl3 CKCl DCaCl2解析：假定此杂质氯化物与MgCl2一样通式为RCl2，其平均式量为M(杂质kClNaCl化成Na2Cl2K2Cl2形式，R为Na2K2,AlCl3化成AlCl2，R为Al)。由反应RCl2 + 2AgNO3=2AgCl + R(NO3)2得 M 287 95g 300gM=（28795g）/300g=91则组成混合物的两种物质的式量满足M191M2，MgCl2的式量为9591,另一物质的式量必小于91。那么各物质的相对分子质量依次Na2Cl2:11791 AlCl2:8991 K2Cl2:14991 CaCl2:11191。所以杂质为AlCl3。选:B。例2、两种金属混合物粉末15g，加入足量稀盐酸后，得11.2LH2（标准状况下），则下列各组金属中，肯定不能构成上述混合物的（）AMgAl BMgAg CCuAl DAlFe解析：假设两种金属都为2价，以A表示，平均式量为M（注：在此若金属为1价的Na时，转化成Na2式量化为232=46。若为+3价的Al时,转化成+2价时,相当于化合价取了原来化合价的2/3。即3=2价,所以式量也取倍,即27=18。）根据反应方程式有：A + 2HCl=ACl2 + H2 M 22.4L 15g 11.2L解得 M=30。即M1MM2。根据M值分析所列答案。A、24和18都小于30 B、24301082C、183064 D、183056得出：A组肯定不能构成上述混合物。注：解此类题时，根据假设的化合价，当金属的价态低和高时，要转化成假设的价态，同时式量也改变了。即：化合价转化，式量同时相应变化。三、电子守恒法：利用氧化还原反应得失电子总数相等，列出方程求解，使繁琐变成简单。例1、14g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应，将放出的气体与1.12L(标况下)氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收，则合金中铜的质量是（）A、9.6gB、6.4gC、3.2gD、4.8g解析：Cu、Ag合金与HNO3反应过程如下：HNO3 Cu HNO3 NO2 加O2 Ag NO 0.05mol合金与HNO3反应，HNO3浓度不同可以生成NO2或NO2和NO或生成NO，甚至N2O，情况比较复杂。要解此题，从生成的氮氧化物与O2，反应完全生成HNO3入手。由于此反应是氧化还原反应。O2得到的电子即为Cu、Ag合金与HNO3反应失去的电子，省去了NO2、NO失电子给O2的中间过程。即O2+4eHNO3，得电子数为4=0.2mol。Cu、Ag合金失电子数为0.2mol。设：原合金中Cu为xmol，Ag为ymol，则 64x+108y=14 x=0.05 2x + Y =0.2 y=0.1所以Cu的质量m=nM=0.05mol64g/mol=3.2g。答案：选C。例2、铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体（均是标况下），在反应后的溶液中，加入足量的NaOH溶液生成沉淀的质量是多少克？解析：此题若单纯用Cu、Mg分别与浓HNO3反应的结果求出合金的物质的量组成，从而求出沉淀的质量，那是相当繁琐的。若由电子守恒求出Cu、Mg合金的物质的量之和则使问题由复杂变为简单了。+eNO2设：原CuMg合金4.6g的物质的量为xmol，失电子即为2xmol。HNO3 N2O4 其得电子为 + 2 =0.23mol由电子守恒知2x=0.23mol x=0.115mol2OH- Cu Cu2+ Cu(OH)2 Mg Mg2+ Mg(OH)2 nOH-=2nCuMg=0.23mol即生成Cu(OH)2，Mg(OH)2沉淀的质量m应是:m=Cu、Ag合金的质量+mOH-=4.6g+3.91g=8.51g答:略。四、电荷守恒法：对于电解质溶液来说，其阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等，在对待这样的问题时，利用电荷守恒关系去解题是非常简捷的方法。例：某溶液只含有Al3+、Na+、Cl-、SO42-，已知Al3+、Na+、Cl-的个数之比为321，则溶液中Al3+与SO42-的个数比为多少？解析：设SO42-个数为x，设Cl-的个数为a，列出电荷守恒关系式为33a+12a=2x+1a解得x=5a 所以Al3+ SO42-=3a5a=35。答：略。五、原子守恒法在解某些计算题时，用常规方法思来想去无从下手，疑无路可走，可是如果能考虑一下反应前后已知量和未知量中某一元素原子守恒，可能问题就迎刃而解了。例、向一定量FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入200mL、1molL-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出448mL（标况下）气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下通入相同质量的此混合物，反应后可得到铁的质量是（）A、11.2g B、5.6g C、2.8g D、无法计算解析:200mL1mol/L的盐酸溶解此混合物,可发生如下反应:FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2OFe+2HCl=FeCl2+H2Fe+2FeCl3=3FeCl2放出的H2448mL只能算出与HCl反应生成H2的Fe的质量,而与FeCl3反应生成的FeCl2的Fe质量无从下手计算.又由加入KSCN不显红色,知Fe3+全部转化成了Fe2+即反应后溶液中只有FeCl2了。我们可以以Cl原子反应前后守恒来列出方程式求出Fe2+的物质的量。设：反应后FeCl2的物质的量为xmol。由Cl原子守恒：0.21=2x 解出x=0.1。混合物中含铁元素质量m=nM=0.1mol56g/mol=5.6g若用CO与相同质量的混合物反应最终可得到铁5.6g。答案选B。根据已知条件和所求的量，找出某元素原子反应前后守恒，此方法在大量的计算中经常用到，解题时十分简捷便利。六、多步计算法有些计算题涉及多步反应，前后的量有关联，若按部就班的去解析很繁琐，这类题只要找出相关前后反应的关系式，可省去中间环节，直奔结果即可。例1、炼铁厂实验室为了检验进厂的赤铁矿原料（主要成份Fe2O3、杂质不反应）的含量，用足量的CO还原10g这样的赤铁矿样品，将生成的CO2通入足量的澄清石灰水中，可得到13.6g沉淀，求该赤铁矿石中Fe2O3的质量分数？解析：反应的化学方程式如下：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O由上述反应方程式不得如下关系式，设参加反应的Fe2O3为xgFe2O33CO23CaCO3160 3100X 13.6g解得:x=7.25gW Fe2O3=100%=72.5%.答：略.例2、燃烧1000Kg含硫48%的硫铁矿，在理论上能生产多少千克98%的硫酸（设还有1.5%的硫留在了炉渣里）？解析：有关反应方程式如下：4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O32SO2+O2=2SO3SO3+H2O= H2SO4由上述反应式可得计算关系式：FeS22S2SO22SO32H2SO4 232 298 100048%（1-1.5%）Kg mH2SO498%解得:mH2SO4=(2100048%98.5%98)/(23298%) =1480Kg答:略.七、读表格计算法例、在标准状况下进行下列实验，甲、乙、丙各取300mL同浓度的盐酸，加入不同质量的同一镁、铝合金粉末，有关数据列表如下：求丙中反应完毕后，加入1mol.L-1NaOH溶液则消耗NaOH溶液的体积是多少？实验序号甲乙丙合金质量mg510775918气体体积ml560672672解析：由表格获取信息的能力是高考考查的能力之一。本题解答时应通过表格中数据判断出哪些数据表示合金过量，哪些数据表示盐酸过量，以便确定计算的标准。读数据知：甲中盐酸过量，丙中合金过量，而乙中是合金过量，还是盐酸过量不能确定。1、由于2HClH2nH2=0.672L/(22.4L/mol)=0.03molCHCl=n/v=(0.032mol)/0.3L=0.2mol/L2、甲中盐酸过量，设甲中合金镁、铝的物质的量分别为xmol 、ymol.则有 24x+27y=0.51 x+=0.025解得:x=0.01mol y=0.01mol3、根据合金中各成份金属含量的均一性可知，丙中含镁含铝的物质的量相等，即都为zmol则有:24z+27z=0.918解出z=0.018mol.4、丙中在整个反应中：(1)HCl最终的Cl-都转化成了NaCl,存在Cl微粒守恒.即:nNaCl=nHCl=CV=0.20.3=0.06mol.(2)Al原子最终全部转化成了NaAlO2。存在Al微粒守恒,即:nNaAlO2=nAl=0.018mol.由Na元素粒子守恒可知：nNaOH=nNaCl+nNaAlO2 =0.06+0.018 =0.078mol需NaOH的体积v=n/c=0.078/1=0.078L=78mL。答:略.八、讨论计算法当答案不能确定是唯一时，答题时就需要进行讨论而得到全部的答案，若为选择题，设置两种选项答案的时候比较多。例1、在常温常压下，aL H2和O2的混合气体经电火花引燃充分反应后，恢复到常温、常压时得到bL气体，试求原混合气体中H2和O2的体积比。解析：H2和O2燃后常温下生成液态水，反应后有b L气体，则说明H2和O2没有恰好反应，必然有一种物质过量，通过讨论可求得H2和O2的体积，从而求得H2和O2的体积比。设: 混合物反应消耗H2为xL,O2yL.2H2+O2=2H2O V2L 1L 3Lx y (a-b)L参加反应的H2为x=(a-b)LO2为y=(a-b)L讨论:若混合物中H2过量,即剩余bL.则:VO2=(a-b)LVH2=a- VO2=a-(a-b)L =(2a-b)/3LVH2VO2=(2a+b)(a-b)若混合物中O2过量,即剩余bL O2则VH2=(a-b)L VO2=a- VH2= a-(a-b)L =(a+2b)/3LVH2VO2=2(a+b)(a+2b)这类题还常见CO与O2反应,NO与O2反应.例2、通常状况下，CO和O2的混合气体mL,用电火花引燃后体积变为nL(反应前后条件相同)（1）试确定混合气体中CO和O2的体积.（2）在相同条件下，若反应后气体的密度为H2的密度的15倍，试确定反应后混合气体的成分。解析：(1)设:混合物反应消耗CO为xL,O2为yL.由反应的化学方程式