高一化学计算题技巧.doc

化学计算中的守恒思想 以定量的角度观察绚丽多彩的化学世界，其中有一个永恒的主题：那就是守恒的思想。我们在化学计算中能够巧妙的运用守恒的思想，往往能够避繁就简，取得事半功倍的效果。化学反应的实质是原子间的重新组合，所以一切化学反应都存在着物料守恒（质量守恒，粒子个数守恒）；氧化还原反应中得失电子数目相等（电子得失守恒，电量守恒）；化合物及电解质溶液中阴阳离子电荷数相等（电荷数）守恒，因此它们呈电中性。以上三点就是守恒解题的依据和基本题型。 一、质量守恒： 例1在一密闭烧瓶中充满NO2，25时NO2和N2O4建立下列平衡：2NO2N2O4；H0.5 mol，可知该气体应为NO与NO2的混合气体，(这是由于随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小所致。) n(HNO3)=nCu(NO3)22+n(NO)+n(NO2) =0.4 mol2+0.5 mol=1.3 mol 答案：81.9g 例6把Na2CO3、NaHCO3、CaO、NaOH的混合物27.2 g，溶于足量水充分反应后，溶液中的Ca2+、CO32-、HCO3-均转化为沉淀，将反应容器内水蒸干，最终得白色固体29 g，求原混合物中Na2CO3的质量。 解析： 设原混合物中Na2CO3、NaHCO3物质的量分别为x mol、y mol，则由题知CaO物质的量为x+y mol。反应前后固体的质量差29g-27.2g为溶液的0.1mol水转化为生成物；生成物为(x+y) mol CaCO3和(2x+y)NaOH。 根据H原子数守恒；y+0.12=2x+y 有：x=0.1 则：m(Na2CO3)=0.1 mol106 g/mol=10.6 g 答案：Na2CO3的质量为10.6g。 说明： 若题目还要求其他物质的质量，可根据质量守恒，列出下式来求解混合物中其他三种物质的质量或质量分数。 据质量守恒有：100(x+y)+40(2x+y)-106x-84y-56(x+y)=29-27.2 (注：此式巧妙避开了反应前后可认为未变化的原有NaOH)请同学们自己训练。 三、电子得失，电量守恒 例7如果用0.3mol/L的Na2SO3溶液16ml,刚好将3.2103mol的强氧化剂RO(OH)2+溶液中的溶质还原到较低价态，则反应后R的最终价态是（ ） A.0 B.+1 C.+2 D.+3 解析： Na2SO3可被强氧化剂氧化为Na2SO4，Na2SO3失去电子的物质的量一定等于RO(OH)2+得到电子的物质的量。设RO(OH)2+在还原产物中R的化合价为x价。 依据题意列出方程：20.31610-3=3.210-3(5-x) x2 答案：选C 例8在NO3-为4mol/L的Cu(NO3)2和AgNO3混合液100mL中，加入一定质量的锌，充分振荡后，过滤，沉淀干燥后，称量为24.8g，将此沉淀置于稀盐酸中，无气体产生；滤液中先滴加BaCl2溶液无沉淀产生，后加入过量稀NaOH溶液到沉淀完全，过滤，加热，干燥，得到CuO为4g，求参加反应的锌的质量。 解析： 由题意知：Ag+全部被Zn置换出来，溶液中尚余有Cu2+。根据反应后阴离子NO3-与阳离子Cu2+,Zn2+所带正负点荷守恒可解。 设参加反应的锌的质量为x x=9.75g 答案：参加反应的锌的质量为9.75g 1正确理解化学方程式的意义，准确书写化学方程式，求出相关物质的摩尔质量是化学方程式计算的关键。要防止化学方程式不配平，列比例式时相关物质上下单位不统一而造成错误。注意解题规范，合理使用单位和有效数字。 2混合物反应的计算是化学计算中的一种最基本的类型。混合物可以是固体、气体或溶液，解题过程中必须仔细审题，理清各物质之间量的关系，必要时可采用图示或简捷的化学用语表示。二元混合物是混合物计算中最重要也是最基本的一种类型，其一般解题思路是：设两个未知数，然后根据有关反应的化学方程式中物质的量关系，列出二元一次方程组求解。 3判断反应物中有一种过量的化学计算题出现较多，其判断的方法因题型(即所给已知条件)不同而不同。常见的方法有常规方法、极端假设法、产物逆推法等。因此判断的方法灵活多变，具有一定的难度。 4多步反应的计算应先写出有关反应的化学方程式，然后找出起始物质与最终物质之间的关系，再用关系式进行计算。此类题目往往涉及物质纯度、转化率、利用率、产率等概念。 5无数据计算题较特殊，字里行间无任何数据，却要进行计算。这类题型在一定程度上增大了解题的难度和迷惑性，但只要掌握了它的解法，并不难。无数据型计算题的常用解法有等量法、假设法和推理法等。 数据缺省型题目的特点是：构成计算要素的已知量缺省，要求学生根据计算要求补充这一缺省量，然后进行有关计算。数据缺省型计算题是近几年国家命题组开发出来的成功计算题型。此类试题对考查学生逻辑思维能力及学习潜能特别有效。 6范围讨论计算是近几年高考题中出现的一种新题。此类题目融化学原理、元素化合物知识、数据分析、逻辑推理于化学计算之中，技巧性强，方法灵活，因而是高考的热点和难点。范围讨论计算所依据的化学原理是反应物之间相对含量不同而产物不同(如H2S与O2反应、Na2O2与NaHCO3共热、Cl2与NH3反应等)，所以，此类题目实际上是过量计算的演化和延伸。范围讨论计算的解题方法思路是： (1)写方程式、找完全点。即写出因反应物相对量不同而可以发生的化学反应方程式，并分别计算找出二者恰好完全反应时的特殊点。 (2)确定范围、计算判断。即以恰好完全反应的特殊点为基准，讨论大于、小于或等于的情况，从而划出相应的区间，确定不同范围，然后分别讨论在不同范围内推测判断过量，从而找出计算依据，确定计算关系，得出题目答案。 7差量法是根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出所谓“理论差量”，这个差量可以是质量差、体积差、物质的量差、浓度差等，该差量的大小与参与反应的物质有关量成正比。差量法就是借助于这种比例关系，根据题意确定“理论差量”，再根据题目提供的“实际差量”，列出比例式，求出答案。 8关系式法是根据最初反应物和最终生成物之间量的关系，写出关系式(一般采用物质的量之比)，一次列式求解，而不必对每一步反应都进行计算。正确提取关系式是用关系式法解题的关键，提取关系式的常用方法有： 从化学方程式中提取关系式； 从化学式和电极反应式等中提取关系式； 从物质和对应的差量之间提取关系式。 9守恒法就是抓住化学反应过程中始终保持不变的“恒量”进行计算，如质量守恒、元素守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。运用守恒解既可避免书写繁琐的化学方程式，提高解题的速度，又可避免在纷纭复杂的解题背景中寻找关系式，提高解题的准确度。 10极端假设法就是运用极限思想，采取极端假设把问题或过程推向极限，使复杂的问题变为单一化、极端化和简单化，通过对极端问题的讨论，使思路清晰，过程简明，从而迅速准确地得到正确答案。常用于混合物的计算、化学平衡、平行反应等。 11借助数学工具解决化学问题。化学计算能力以化学知识和技能为载体，测试考生将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具，通过计算和推理，解决化学问题的能力。主要包括数轴的借用、函数的思想、讨论的方法、空间想象的能力及不等式的迁移等多方面的知识。该类题目的解题思路是：运用所掌握的数学知识，通过分析化学变量之间的相互关系；建立一定的数学关系(等式、函数、几何模型、图像关系、不等式、数列、数轴)，用以解题。2KClO3=2KCl+3O2245-96x-6.1-4.2=1.9x=4,8g答：略。2质量增加的计算例2把质量为10g的铁片放在50g硫酸铜溶液中，过一会儿取出，洗净、干燥、称重，铁片的质量增加到10.6g，问析出多少克铜？原硫酸铜溶液的溶质的质量分数是多少？分析在该反应中，单质铁变成亚铁离子进入溶液，使铁片质量减少，而铜离子被置换出来附着在铁片上。理论上每56g铁参加反应后应能置换出64g铜、铁片净增加质量为64-56=8g。现在铁片增重10.6-10=0.6g并非是析出铜的质量，而是析出铜的质量与参加反应的铁的质量差。按此差量即可简便进行计算。解答设有质量为x铜析出，有质量为yCuSO4参加反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu-160-64-质量增加64568-y-x-10.6-10=0.6x=4.8g,y=12原硫酸铜溶液的溶质的质量分数是:12/50=24%差量法之二差量法是利用反应过程中反应物（反应物的混合物或溶液）和生成（包括生成物的混合物或溶液）从始态到终态的差值，作为解题的突破口。这个差值（量）和反应过程中其他量一样，受反应体系的控制，与其他量一样有正比例的关系。但是，在一个反应中可能找到多个化学量的差值，用这个方法时应仔细分析题意，选择有关的化学量的差值，运算会十分简捷。例1 将盛有12gCuO的试管通入氢气后加热，当冷却后试管内的固体残渣为10g时，求氧化铜被还原的质量分数？分析：此题经分析，12gCuO没有完全反应，生成物的残渣10g中也有没有反应的CuO。用常规解法较烦琐，如果用差量法则较为简便。但一定要分析清楚，减重的质量是哪种元素，在这题里减重的是CuO中的氧元素，它与H2结合成为H2O。根据方程式分析：设参加反应的CuO质量为y。CuO+H2=Cu+H2O80-质量减少16y-12-10=2y=10g氧化铜被还原的质量分数:10/12=83.3%. 例2 某一盛满硫酸溶液的试管，其质量是47g（硫酸密度为1.4g/cm3），如果用这一试管盛满硝酸溶液（密度为1.2g/cm3），质量为42g，则该试管最多能盛水多少毫升？分析：用相同试管盛两种溶液，则试管的质量、体积保持不变，如果这两个不变量已知，问题已经解决。但恰好它们均未知，一般解法应设两个未知数，借助密度设联立方程求解。但若用质量差，则可快速求解。解：如果试管体积为1mL，上述溶液质量差为（1.41.2）g，即0.2g。现在试管体积为VmL，质量差为（4742）g，则1:0.2=V:(47-42)V=25ml则该试管最多能盛水25毫升守恒法 1电荷守恒法 在溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，溶液电中性。例1.1l混合溶液中含so420.00025mol，cl0.0005mol ,no30.00025mol ,na0.00025 mol ,其余为h，则h物质的量浓度为（ ）。a0.0025 moll1 b0.0001 moll1 c0.001 moll1 d0.005 moll1【分析】由电荷守恒知：n（na）n（h）= 2n（so42）n（cl）n（no3）即 0.00025 moln（h）=20.00025 mol0.0005 mol0.00025 moln（h）=0.001 mol 故c（h）=0.001mol/1l = 0.001mol/l 答案选c 2电子守恒法 氧化还原反应中，氧化剂失电子总数等于还原剂失电子总数，得失电子守恒。 例2.某氧化剂中，起氧化作用的是x2o72离子，在溶液中0.2 mol该离子恰好能使0.6molso32离子完全氧化，则x2o72离子还原后的化合价为（ ）。a1 b2 c3 d4【分析】在上述反应中，氧化剂为x2o72，还原剂为so32。设反应后x元素的化合价为a.则x元素化合价由6降为a，s元素化合价由4升为6。1molx元素得电子（6a）mol，1mols元素失电子（64）mol=2 mol。由电子守恒知：20.2（6a）=0.62 a=3 答案选c3元素守恒法 在一些复杂多步的化学过程中，虽然发生的化学反应多，但某些元素的物质的量、浓度等始终没有发生变化，整个过程中元素守恒。 例3.有一在空气中暴露过的koh固体，经分析知其内含水7.62%，k2co32.88%，koh90%，若将此样品1g加入到46.00ml的1 moll1盐酸中，过量的酸再用1.07moll1koh溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克？【分析】此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其cl全部来自于盐酸中的cl，在整个过程中cl守恒。即 n（kcl）= n（hcl）故m（kcl）=0.046l1 moll174.5 g mol1=3.427 g4质量守恒法 在化学反应中，参加反应的反应物的总质量等于反应后生成物的总质量，反应前后质量不变。 例4.在臭氧发生器中装入100mlo2，经反应3o2=2 o3，最后气体体积变为95ml（体积均为标准状况下测定），则反应后混合气体的密度为多少？【分析】根据质量守恒定律反应前后容器中气体的质量不变，等于反应前100ml o2的质量。则反应后混合气体的密度为：d=（0.1 l /22.4 lmol1 32gmol1）/0.095 l =1.5 gl1 （一）用极端假设法推断混合物的可能组成。例1某硫酸铵化肥试样中，含有硝酸铵或碳酸氢铵。经分析该试样中含氮量为20%，试据此判断该化肥中含什么杂质。解析：假设该硫酸铵样品中不含杂质，则它的含氮量应为21.2%，而实际该样品的含氮量为20%，这说明所含杂质要么含氮量为0，要么含氮量小于20%。由题意知杂质均含氮，而硝酸铵的含氮量为35%，碳酸氢铵的含氮量为17.7%，所以该化肥中所含的杂质是碳酸氢铵。例2将6g某些金属的混合物与足量的盐酸反应得到0.2g氢气，则该混合物的可能组成是 A镁、铝 B铜、锌 C锌、铁 D钠、镁解析：假设混合物为上述选项中的任一种金属，则根据反应方程式可得出它们各组所产生的H2质量是：Mg产生的为0.5g，Al产生的为0.7g，Zn产生的为0.18g，Fe产生的为0.22g，Na产生的为0.26g，Cu产生的为0g。由于实际产生的H2质量为0.2g，所以混合物中必有一种放出H2的质量大于0.2g，另一种小于0.2g（或无H2放出），故符合要求的为C。（二）根据混入杂质总成分的量，用极端假设法推断其与某物质反应后所得产物的量。例3CaCO3和MgCO3的混合物9g，与足量的盐酸反应，生成CO2的质量可能是 A3.8g B4.4g C4.8g D5.2g解析：假设9g物质全部是CaCO3，则生成的CO2质量是（449）/100=3.93g 假设9g物质全部是MgCO3 ，则生成的CO2质量是（449）/84=4.17 由上可见，9g CaCO3和MgCO3混合物与足量的盐酸反应生成CO2的质量应是3.96g与4.71g之间，显然符合要求的为B。（三）根据化学反应的原理，用极端假设法推断反应物之间量的关系。例4在适当条件下，ag碳和bg氧气反应，生成（a+b）g气体（碳和氧气都没有剩余），求a与b的比值范围。解析：假设生成的气体全为CO2，则CO2CO212：32a:ba:b=12:32=3:8 假设生成的气体全部是CO，则2C+O2=2CO24:32a:ba:b=24:32=3:4 假设生成的气体是CO和CO2的混合气体，则3/8a/b3/4综合以上情况，a与b的比值范围为3/8a/b3/4十字交叉法一、“十字交叉法”的使用有一定的要求： 1、 只适用于2种物质组成的混合物 2、 符合关系式：A1b1 + A2b2 = (b1+b2) 二、“十字交叉法”经常出现的有以下几种情况： （一）有关平均摩尔质量的计算 M1n1 + M2n2 = (n1+n2) M1 M2 M2 M1 例题1、已知N2、O2混合气体的平均摩尔质量为28.8g/mol，求：混合气体中N2、O2的物质的量之比？ 解析：N2 28 3.2 28.8 O2 32 0.8 n(N2):n(O2) = 3.2:0.8 = 4:1 例题2、在标准状况下，由H2和O2组成的混合气体的密度等于0.536g/L，求该混合气体中H2和O2的体积比等于多少？ 解析： = Vm =0.536g/L22.4L/mol = 12g/mol H2 2 20 12 O2 32 10 V(H2):V(O2) = n(H2):n(O2) = 20:10 = 2:1 （二）同位素原子的个数比 例题3：已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素，而铱的平均原子量为192.22，则这两位种同位素的原子个数比 A、39：61 B、61：39 C、1：1 D、39：11 解析：191Ir 191 0.78 192.22 193Ir 193 1.22 n(191Ir):n(191Ir) = 0.78:1.22 = 39:61 答案：A （三）利用对于反应的比较求物质的量之比 例题4、用1L浓度为1.0mol/L的NaOH溶液吸收了0.80mol CO2气体，所得溶液中CO32和HCO3的物质的量之比为： 。 解析：2OH + CO2 = CO32 + H2O OH + CO2 = HCO3 平均每摩尔CO2吸收的OH的物质的量为：1.0mol/0.80=1.25mol CO32 2 0.25 1.25 HCO3 1 0.75 n(CO32):n(HCO3) = 0.25:0.75 = 1:3 例题5、已知下列热化学方程式： C(s) +O2(g) = CO2(g)；H=-393.2kJ/mol 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)；H=-483.6kJ/mol 现有0.2mol的炭粉