江西省乐安一中高三化学 34化学计算培优教案.doc

化学计算化学计算是建立在基本概念，化学基本理论，化学反应及化学实验等知识基础上，从量的方面反映物质的性质，变化及其变化规律的一类习题在解题过程中，若能从不同角度加以分析、比较、评价，既有利于对概念的内涵及外延的理解更利于思维的发散与集中对提高自身的思维品质将是十分有益的。一.基础知识1.化学基本计算：化学式的计算 物质的量的计算气体摩尔体积计算 混合物平均组成式量计算物质纯度计算 有机物通式及燃烧产物计算2.溶液计算：物质溶解度计算溶质质量分数和物质的量浓度计算溶液ph值溶液离子浓度计算3.化学平衡计算：化学反应速率计算 化学平衡常数简单计算转化率的计算 平衡混合物计算4.电解质溶液计算：电离平衡常数 水的离子积kw离子反应中离子浓度大小的比较中和滴定计算 电化学有关计算5.化学方程式的计算：某反应物过量计算 多步反应计算混合物组成计算 反应热、燃烧热的计算氧化还原反应的相关计算 产品的产率、原料利用率的计算化学实验数据计算 有机反应推断结构式的计算二.学习指导化学计算有繁有简，但它的繁与简是建立在对化学理解的深度上来展开的，也就是说计算的重点是掌握化学本身的规律，至于计算途径，我们可以结合数学工具，建立等比式、不等式、不定方程式、联立方程组等代数式，达到事半功倍的效果。因此解答计算题的思路首先是：1.认真审题：根据题给的信息，明确试题的已知条件是什么，需求什么，弄清计算目的及寻找两者之间的一些不确定因素，即题目的情景。2.分析辨题：就是在审题的基础上，运用有关化学概念和知识对题目进行分析与解剖，探究出解题中的化学思想与解题途径。3.仔细解题：在确定解题途径后，用顺思、逆思、变思等多种思路巧设步骤，并运用数学工具，正确求解。其次，是较好地运用化学计算的基本思想。主要有：转化思想，守恒思想，数学知识与化学原理相结合的思想，假设与验证相结合的思想等不同的思维方式。由这些思维方式得出的基本方法是关系式法，差量法，守恒法，平均值推理法，极限法，讨论法，不等式法，函数图像法，数轴法等。现将化学计算题解题常用的典型的思想与方法简述如下。1.守恒法。化学中的守恒关系是由质量守恒定律衍生出来的。如质量守恒，元素守恒，得失电子守恒。解题时我们可寻找化学式中元素正负化合价总数绝对值相等，电解质溶液中阴阳离子所带电荷总数恒等，电解池阴阳两极，原子池正负极通过电子数相等，氧化还原反应中得失电子总数相等，化学反应中元素或原子间的质量或物质的量相等，溶液中浓度换算时溶质的量相等，这些守恒关系为我们解答复杂的题目提供了一个简便的方法。2.差量法。化学反应中物质在质量、物质的量或气体体积、压强等方面经常有各种变化，而这种变化的差值即差量，它必定与反应过程中的反应物或生成物之间存在某种比例关系，根据数学的分比定理、更比定理可推导如下。例如：化学反应 a + c = b + d中有关物质的摩尔质量 m(a) m(b)有关物质的已知量 a b由分比定理行：由更比定理得：所得的结论是差量法计算的数学依据，只要对上式赋予明确的化学涵义，对各种存在差量因素的题目都能用差量法。在解题时可将方程式中对应差量跟已知实际差量列成比例，再列式求算，可达到化繁为简，化难为易的效果。3.平均值法。平均值法所依据的数学原理是，只要求出，就可判断的取值范围。此法适用于两元混合物的有关计算。它包括求平均相对分子质量，平均电子摩尔质量，平均分子式等。平均值法也就是十字交叉法。应用十字交叉能确定混合气体，各成分的物质的量分数，体积分数，同位素各原子百分组成等。4.关系式法。对于多步进行的化学反应，可通过中间产物的传递关系，找出最初反应物与最终生成物之间的关系式，再根据关系式确定的数量关系求解。5.讨论法。用讨论法求解的计算题是所给条件不足求解时所列方程式有多个未知数即不定方程式的讨论用字母表示某反应物的过量计算由假设与验证相结合的题设讨论如取值范围讨论、数形讨论，函数讨论化学平衡状态题将复杂过程假设为若干个简单过程讨论等。三.例题精析 例1一定量乙醇在氧气不足的情况下燃烧得co、co2和水的总质量为27.6g，若其中水的质量为10.8g，则co的质量是a1.4g b2.2g c4.4g d在2.2g-4.4g之间分析有机物燃烧的反应，可根据方程式求得，但本题乙醇燃烧不完全，生成物有co和co2混合气体，若从平均法去思考也不失为一种较好的思维，因此本题有若干种解法介绍如下。解1十字交叉法。设乙醇物质的量为x由 c2h5oh3h2o 1mol 54g x 10.8g x=0.2mol0.2 mol c2h5oh中有0.4mol c 则n(co) + n(co2)=0.4molm(co)+m(co2)=27.6g-10.8g=16.8gco,co2混合气体的平均摩尔质量十字交叉法 co2 44 42-28 42 co 28 44-42 选项a为正确答案解2质量守恒法 列式： 解之：解3方程式法。设与的物质的量为x和y 2mol 3mol x 1.5y 2mol 3mol y 1.5y 解之 x=0.05mol m(co)=1.4g解4假设法假设o2充足，则生成实际两者相差质量：17.6g-16.8g=0.8gco与co2在组成上相差一个氧原子，其质量即为氧原子的质量差解5分步差值法。乙醇燃烧反应第一步先生成co，第二步co2与o2反应部分转化为co2，设c2h5oh燃烧生成co的质量为xc2h5oh+2o22co+3h2o 56g 54g x 10.8g 又设与o2反应的co的质量为y，用差量法列式2co+o22co2 m56g 32gy 27.6g-10.8g-11.2g=5.6g 剩余的co其质量m（co）=11.2g-9.8g=1.4g解题后点拨化学计算方法很多，本题通过一题多解可学习各种解题思路。例2在标准状况下，把78.4mlco2、o2混合气，通入足量na2o2并充分反应后，再通入倒扣在水中充有89.6mlno的量筒中，反应结束，试管内剩余气体5.6mol，计算原混合气组成。分析co2、o2混合气与na2o2充分反应，co2将全部转化为o2，而原混合气中的o2与新生成的o2与no混合气跟水的反应生成hno3，要计算原混合气组成，需要计算与no反应的o2的体积，而计算o2的体积又需要对5.6ml尾气进行分析讨论，再利用体积差值方法计算,可得出两组不同的解。解题（1）当no与o2反应时设o2过量，剩余5.6ml尾气是o2，设通入量筒中o2体积为x由方程式 4no+3o2+2h2o=4hno3 知72.8ml为原混合气中o2和co2被na2o2吸收转化的o2之总体积，用体积差值法求原混合气体中co2的体积，设原co2体积为y12na2o2+2co2=2na2co3+o2 v 2v 1v 1v y1 78.4ml-72.8ml=5.6ml y1=11.2ml原混合气中v（co2）=11.2ml v（o2）=78.4ml-11.2ml=67.2ml（2）当o2不足量时，剩余5.6ml尾气为no参加反应的v（no）=89.6ml-5.60ml=84ml设与no反应o2的体积为x24no 3o2又设原混合气体co2体积为y2na2o2+2o2=2na2co3+o2 v 2v 1v v y2 78.4ml-63.0ml=15.4ml y2=30.8ml原混合气中 v（co2）=30.8ml v（o2）=78.4ml-30.8ml=47.6ml解题后点拨本题运用逆向思维，从5.60ml尾气入手讨论通入o2的体积，而当题设no与o2的化学反应中有两种反应物的量时，必须用反应物中不过量的那种反应物的量来计算,所以本题有两组解,求得通入o2的体积，最后利用体积差量法计算出原混合气中的co2体积。例3今有某一碱金属的两种碳酸盐和一种难溶于水的二价金属碳酸盐组成的混合物，取其7.08g与过量盐酸完全反应在标准状况下放出co2的体积为1.344l，另取等质量的混合物加水搅拌可滤出难溶盐2.22g.（1）取过滤后滤液的十分之一体积向其中缓缓滴加浓度为0.2500的盐酸并及时记录放出co2的体积（标况）和消耗盐酸的体积得到如下图示的曲线，试通过计算确定这两种碱金属的碳酸盐的化学式及组成。（2）将滤出的2.22g不溶性碳酸盐置于浓度为2.500的盐酸中,当完全反应时耗去盐酸16.00,试通过计算确定原不溶性碳酸盐的化学式。分析由该碱金属有两种碳酸盐可知一种为正盐,另一种必为酸式盐.当向该碱金属碳酸盐溶液中缓缓滴加盐酸时,进行两个反应。 结合图象中与放出co2体积的关系量可以求出的物质的量。即这两种碱金属碳酸盐的正盐与酸式盐的物质的量，然后由质量守恒求出它们的化学式。再根据另一种不溶性二价金属碳酸盐与盐酸反应的量的关系推断其化学式。解题（1）由三种碳酸盐混合物7.08g与盐酸反应放出co2体积计算其物质的量总和从图像中知，消耗时，正盐的碳酸根全部转化为酸式碳酸根，设的物质的量为，由方程式： 由 知 设碱金属的摩尔质量为x化学式为r2co3与rhco3解之 这两种碱金属为na2co3与nahco3n（na2co3）=0.03mol n（nahco3）=0.02mol（2）另一种两价金属碳酸盐的物质的量：0.06ml-0.03ml-0.02ml=0.01ml该二价金属碳酸盐的摩尔质量它与盐酸反应时消耗而二价金属碳酸盐与盐酸反应时消耗盐酸为0.02mol，实际多用去盐酸0.02mol，所以此盐为碱式碳酸盐。设其化学式为m2(oh)2co3则 m=64应为cu2（oh）2co3解题后点拨正确写出co32-和hco3-与hcl反应的两个不同离子方程式，是思考分析本题的基础，再根据图象找出hcl的体积与co2的体积是解答本题的关键，所以化学与数学相结合的题型，有利于从定量的角度理解化学反应。 cho例4化合物co，hcooh和cooh分别燃烧时，消耗o2和生成的co2的体积比，都是1:2，后两者的化学式可以分别看成是（co）（h2o）和（co）2（h2o）2，也就是说只要符合化学式(co)n(h2o)m（n、m均为正整数）的各种有机物，它们燃烧时消耗的o2和生成的co2的体积比总是1:2。现有一些含c、h、o三种元素的有机物，它们燃烧时消耗的o2和生成的co2的体积比是3:4。（1）这些有机物中，相对分子质量最小的化合物的化学式是_（2）某两种碳原子数相同的上述有机物，若它们的相对分子质量分别为a和b（akhco3b kohc（x-）则下列关系错误的是a c(oh-)c(hx)b c(hx)c(x-)c c(x-)+c(hx)=2(na+)d c(hx)+c(h+)=c(na+)+c(oh-)6.用质量均为100g的铜作电极，电解硝酸银溶液，稍电解一段时间后，两电极的质量相差28g，此时两极的质量分别为a 阳极100g，阴极128gb 阳极93.6g，阴极121.6gc 阳极91.0g，阴极199.0gd 阳极86.0g，阴极114.0g7.由c2h2、c6h6和c2h4o组成的混合物，经测定其中碳的质量分数为72%，则氧的质量分数是a 22%b 28%c 19.6%d18.9%8.将一定量的有机物充分燃烧后的产物通入过量石灰水中完全吸收，经过滤后得到沉淀20g，滤液质量比原石灰水质量减少5.8g，该有机物可能是a ch2=ch2b ch2ohch2ohc c2h5ohd hcooch39.在100mlnaoh溶液中加入nh4no3和（nh4）2so4的固体混合物，加热充分反应，下图表示加入的混合物质量与产生的气体体积（标准状况）的关系，试计算。（1）溶液的物质的量浓度（2）当溶液的体积为140，固体混合物的质量是时，充分反应后，生成气体的体积（标准状况）为_l。（3）当溶液的体积为180，固体混合物的质量仍为51.6g时,充分反应后, 生成气体的体积(标准状况)为_l。10.在盛有（标准状况）混合气的密闭容器中燃烧。在密闭容器中可能发生的化学反应有_；若反应容器中，则容器内的固体物质一定含有_；若反应容器中有剩余，则容器内固体物质的质量为_，此时，在 的混合气体中的体积必须满足的条件是_。若反应后容器中无气体剩余，则容器内固体物质的质量（）的取值范围为_，并说明理由（要求写出推导过程）。五.自我反馈1.c 2.d 3.b 4.a 5.b 6.b 7.c 8.b、c9.解：（1）从图中折线所对应的纵、横坐标得知，随着铵盐加入量的增加，放出的的体积也增大，当铵盐的加入量超过34.4g以后,的体积不再变化, 所以溶液跟34.4g铵盐却好完全反应,根据化学方程式: （2）计算140溶液跟51.6g固体铵盐混合物反应后生成的体积，首先得判断这两种反应物何者为过量反应物，由（1）知，列关系式如下： 100 34.4g 51.6g 故 为适量，铵盐为过量反应物 （3）由（2）小题知：51.6g铵盐固体混合物完全反应，需150，现， 。10.（1） （2） （3） 24g 40g ag 2 2 1 必须满足的条件是：（4）用假设方法讨论的取值范围。若全部是，与完全反应，固体的质量是生成的及剩余的质量总和设与反应需要的的质量为，生成质量为 =此时的为固体最小值。（mg没有完全燃烧）假设全部是，固体质量是生成物，此时与反应，反应转变为及c应为最大值，设参加反应为，质量，生成质量 12g 另结合质量守恒法求解。 化简得：.六.走向高考 1.为了测定某铜银合金的组成，将30.0g合金溶于80 的浓中，待合金完全溶解后，收集到气体（标准状况）并测得溶液ph=0,假设反应后溶液的体积仍为80，试计算：(1)被还原的硝酸的物质的量；(2)合金中银的质量分数。（1994年上海高考题） 2.取3.40g只含羟基，不含其它官能团的液态饱和多元醇，置于氧气中，经点燃，醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56l。将气体经吸收，体积又减少2.80l(所