高中化学 数学物理

第七部分 化学计算引言 化学计算是必须掌握的基本技能之一。近年高考化学计算题主要有(1)注意速算巧解，命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。(2)起点高、落点低，这方面主要是第卷中的计算题。试题常以信息给予题的形式出现，但落点仍是考查基本计算技能。(3)学科渗透，综合考查。要考查计算方法的运用、有效数字及阅读能力。(4)综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。知识点高考考试大纲对应教科书内容有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算有关物质的量的计算有关气体摩尔体积的计算有关溶液浓度(质量分数和物质的量浓度)的计算利用化学方程式的计算了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。理解质量守恒定律的含义。能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算。了解物质的量的单位摩尔(mol)、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。根据物质的量与微粒(原子、分子、离子等)数目、气体体积(标准状况下)之间的相互关系进行有关计算。理解溶液中溶质的质量分数的概念，并能进行有关计算。化学1 第一章 第二节有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算知道pH与c(H)的定量关系，能进行溶液pH的简单计算。选修4 第三章 第二节有关燃烧热的简单计算了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。选修4 第一章 第三节有关化学平衡常数的简单计算理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。选修4 第二章 第三节以上各种化学计算的综合应用一、知识整理1以物质的量为中心的知识体系2与溶液有关的知识体系(1)溶解度 (2)溶液浓度3与计算密切相关的化学知识(1)元素化合物知识(2)基本概念和理论知识4应用于化学计算的数学知识(1)恒等式(关系式)(2)函数知识yf(x)(3)极限知识(4)平均值(5)一元一次方程或二元一次方程组二、重点知识解析1有关相对原子质量、相对分子质量及确定化学式的计算(1)相对原子质量的计算同位素的相对原子质量元素的相对原子质量MAaMBbMCc(M为同位素的相对原子质量，a为原子的百分组成abc1)(2)相对分子质量的计算由气体密度(标准状况)：M22.4 由气体相对密度D(相同条件下)： 平均相对分子质量：混合气体由或D均可计算2有关物质的量的计算(1)物质的量 摩尔(mol)由质量：n(mol)由气体体积(标准状况)：n(mol)由浓度：n(mol)c(molL1)V(L)由微粒个数：n(mol)(2)阿伏加德罗常数6.021023是阿伏加德罗常数的近似值3有关气体摩尔体积的计算气体摩尔体积(Vm)：22.4 Lmol1(标准状况)22400 m Lmol1阿伏加德罗定律4有关溶液浓度的计算(1)溶液中溶质的质量分数 (2)物质的量浓度c(molL1)(3)换算(4)稀释问题或(c为物质的量浓度，V为溶液的体积) (A、B为溶液，a、b为溶质质量分数)5有关溶液pH与c(H)、c(OH)的计算(1)强酸：c(H)nc酸 强碱：c(OH)nc碱pHlgc(H) pOHlgc(OH)Kwc(H)c(OH)11014 pHpOH14(2)计算过程：6利用化学方程式的计算(1)重要的化学反应方程式与关系式2NaH2 MgH2 2Al3H22Na2O22CO22Na2CO3O2 2CO2O22Na2O22H2O4NaOHO2 2H2OO22Al2NaOH2H2O2NaAlO23H2 2Al3H2AlCl33NaOHAl(OH)33NaCl Al33OHAl(OH)3NaOHNaAlO22H2O Al34OH2FeCl2Cl22FeCl3Fe2FeCl33FeCl2Fe2Fe33Fe2MnO24HClMnCl2Cl22H2OMnO24H2ClMn2Cl22H2OCl22NaOHNaClNaClOH2O工业制硫酸：FeS22SO22SO32H2SO4*工业制硝酸：NH3NONO2HNO34NO3O22H2O4HNO34NO2O22H2O4HNO3CO2Ca(OH)2CaCO3H2O CO2CaCO3CaCO32HClCaCl2CO2H2O 2HCO2 2ROHH2 RCHO2Ag燃烧：CO2 4HO2 CxHy(x)O2xCO2H2O(液或汽)(2)计算过程设未知列化学方程式(或关系式)找相关物质，列出关系量列比例式解未知答。(3)注意同一物质的物理量(已知、未知)单位必须一致，不同物质的物理量可以不同，但要相匹配。多步反应，建立简单关系式时，要注意各步反应中相关物质的系数。反应式所表现的是纯物质的相关量，不纯物质或溶液应先换算为纯物质的，才可代入计算。可用反应过程中的质量变化量(质量差)或体积变化量(体积差)建立比例关系，进行计算。7综合计算对基本概念、基本理论、元素、实验，从定量的角度研究和设问，可以在较高的深度上考查学生对上述知识的认识，同时通过数学的抽象和简洁的文字叙述，考查学生思维的逻辑性、敏捷性、发散性、综合性与创造性，以及对相关学科知识的运用能力。 综合计算正是集诸多知识于一身的题型，同时一题中蕴含着多种解题方法，有一定难度，可针对自己的情况，适当的采用其中的例题，强化应用数学知识解决化学问题的能力。因为计算题无固定的解题模式，不仅存在着一题多解的可能性，也存在着同一解法上常因人而异地出现多种表达方法，所以做综合计算的复习时，我们应该有意识地引入这一思维结构，使我们在遇到这类题时能建立正确的解题方法并正确表达。思维结构为：审题(1)粗审以阅读为主，目的是找相关知识点。确立试题中有关的知识点，如某物质的性质，物质间的化学反应原理，理论知识等。确定试题中有关的化学方程式、关系式。确定试题中已知条件与问题、答案之间的关系。(2)细审以分析为主，目的是找解题的突破口。对试题中的数据要快速的变换，如将气体体积或物质的质量换算成“mol”。因为各种数据隐含着物质的内在联系，通过分析寻找前后量的变化与关系。对试题中的特定条件要加以重视，如“在一个标准大气压，120时”，它标志着试题中所涉及的“水”为气态。对试题中的图像要做到“一面”、“二线”、“三点”的具体分析。“一面”即横纵坐标的含义，函数关系；“二线”即坐标中曲线的变化；“三点”即曲线上原点、交点、折点、特殊点等的含义。对试题中的数据表格要注意比较异同点，挖掘内在的因素；有些试题的解答是采取填表的形式，要注意表中所给的条件及问题所在。对试题中所给的信息要通过自学而掌握，并分析与试题中所涉及的其他知识点的联系，与问题的关系。建立解题思路相对于审题过程，这一步属于深层次的思维，要求学生有较高的思维能力，坚实的基础知识和丰富的解题经验。(1)突破口的确立是解题的关键。(2)考查知识点与题型的确立是解题方法确立的前提。(3)解题方法的确立是通往成功之路。(4)解题技巧的确立是思维能力的创造性的体现，是解题的最佳途径。知识与能力的要求(1)坚实的基础知识掌握各物质的性质、变化及物质间的相互关系，反应规律，有关的化学方程式。掌握与计算有关的基本概念，如溶解度、浓度等。掌握与计算有关的基本理论，如化学平衡，电解质理论等。(2)较高的能力水平对综合知识的理解与应用的能力。对试题中所补充的新信息的自学能力。各种思维能力。1)分析问题能力；2)综合能力；3)知识迁移能力；4)逻辑推理能力；5)逆向思维能力；6)发散思维能力；7)创造性思维能力等。一题多解、巧解巧算的能力。(3)数学知识的应用化学概念的数学表达公式的应用。如溶解度、物质的量浓度的公式等。列方程、方程组或不定方程的代数法的应用。如有关混合物的计算。化学反应中的函数知识的应用。其他数学知识的应用。如排列组合思维、恒等式、极限知识、平均值知识等。三、典型例题解析1利用关系式和化学方程式计算(1)简述：利用反应过程中物质之间的定量关系建立起的简单关系式，可简化繁琐过程，回遄不易书写的化学方程式，只需通过相关物质的关系量，或固体质量的变化量、气体体积的变化量，列比例式计算。(2)例题：【例1】实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4，方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。请回答：(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是_；(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是_；(3)若用2.5 g软锰矿(含MnO280)进行上述实验，计算KMnO4的理论产量；(4)KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2和CO2，该反应的化学方程式是_；(5)上述制得的KMnO4产品0.165 g，恰好与0.335 g纯Na2C2O4反应完全，计算该KMnO4的纯度。【答案】(1)3MnO26KOHKClO3KCl3K2MnO43H2O(2)34H2MnO22H2O(3)2.4 g(4)2KMnO45Na2C2O48H2SO42MnSO4K2SO45Na2SO410CO2 8H2O(5)95.8【思路分析】本题只要认真看清楚题给条件，熟悉氧化还原反应方程式的书写及配平，离子方程式的书写，化学方程式的计算等即得出正确结果。第3问涉及关系式计算，一定要找准关系。第5问即根据化学方程式计算，没什么难度。不过两小题的计算结果一定要用有效数字表述。(3)设KMnO4的理论产量质量为x3 MnO23 K2 MnO42 KMnO4387 g 2158 g2.5 g80 xx2.4 g(注意有效数字为2位)(5)设产品中纯KMnO4的质量为y2KMnO45 Na2 C2 O42158 g 5134 gy 0.335 gy0.158 gKMnO4的纯度为0.158/0.165 g10095.8(注意有效数字为3位)【启示】正确书写化学方程式，找准反应中的关系，列出关系式是解题的关键。【例2】有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品、。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。(1)甲取样品强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12 L气体(标准状况)，则样品中氧化铜的质量为_g。(2)乙取样品a g强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有b g固体剩余，该剩余固体的化学式为_。样品中氧化铜质量为_g(以含a、b的代数式表示)。(3)丙称量样品强热后剩余的固体，质量比原样品减少了c g，若该固体为金属铜，则样品中氧化铜物质的量(n)的取值范围为_。【答案】(1)6.0 (2)C (3)【思路分析】根据反应CCuOCOCu C2CuOCO22Cu进行分析。(1)将样品强热后，与硝酸反应，由于产物只为Cu，可以利用Cu与HNO3的反应得到的NO建立简单关系式：【解】1.12 LNO为0.05 mol3CuO3Cu2NO0.075 mol 0.05 molm(CuO)0.075 mol80g/mol6.0 g(2)由于将样品强热后，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。说明反应按CCuOCOCu进行。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，有固体剩余，由于Cu可以溶于稀硝酸，C不与稀硝酸反应，说明在CCuOCOCu反应中C过量，则参加反应的C与CuO的总质量为(ab)g。【解】CCuOCOCu12 g 80 g92 gm (CuO)80(3)由于样品强热后剩余的固体为金属铜，比原样品减小的量即反应生成的CO和CO2的量，可由两个反应CCuOCOCu、C2CuOCO22Cu来讨论样品中n(CuO)的取值范围。解：CCuOCOCu C2CuOCO22Cu1 mol 28 g 2 mol 44 gn cg n cg【启示】上述计算主要是根据化学反应的量的关系书写出正确的化学方程式是重要的。在一道计算题中可有不同的方法进行求解，此题利用了关系式(1)质量差(2)和极端假设(3)的方法，这也是计算题中常用到的方法。【反馈练习】11 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是 ( )ANa2CO3BNa2O2、Na2CO3CNaOH、Na2CO3DNa2O2、NaOH、Na2CO32(1)配平氧化还原反应方程式：C2HCO2Mn2H2O(2)称取6.0 g含H2C2O42H2O、KHC2O4和K2SO4的试样，加水溶解，配成250 mL溶液。量取两份此溶液各25 mL，分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞试液，滴加0.25 mol/L NaOH溶液至20 mL时，溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的H的物质的量为_mol。第二份溶液滴加0.10 mol/L酸性KMnO4溶液至16 mL时反应完全，此时溶液颜色由_变为_。该溶液中还原剂的物质的量为_mol。原试样中H2C2O42H2O的质量分数为_，KHC2O4的质量分数为_。3加热条件下，足量的O2与某金属M的盐MCO3完全反应生成CO2和MmOn(m、n均为正整数)。若CO2质量为w1 g，MmOn质量为w2 g，M的相对原子质量为a，则MmOn中mn_(用含w1、w2和a的代数式表示)。【反馈练习答案】1A2(1)5 2 16 10 2 8 (2)0.005 无色 紫红色0.004 21 64316w1(44w2aw1)2利用恒等关系计算(1)简述：利用“恒等”关系进行化学计算，可简约思维，甚至可不书写化学方程式，只需了解反应物和最后的生成物。常用的有“质量守恒”、“原子守恒”、“电子守恒”、“电荷守恒”使用这些方法时应注意它们的适用范围。质量守恒：应用于化学反应过程，参加反应各物质质量总和生成物各物质质量总和。原子(离子)守恒：应用于化学反应过程，反应前后原子(离子)的种类和数目不变。电子守恒：应用于氧化还原反应，得电子总数失电子总数，化合价降低总数化合价升高总数。电荷守恒：应用于电解质溶液，阳离子所带正电荷总数阴离子所带负电荷总数。化合价守恒：应用于化合物，正化合价总数负化合价总数。(2)例题：【例1】120、101 kPa下，a mL由CO和CH4组成的混合气体在b mL O2中完全燃烧后，恢复至原温度和压强。(1)若混合气体与O2恰好完全反应，产生b mL CO2，则混合气体中CH4的体积分数为_(保留2位小数)。(2)若燃烧后气体体积缩小了a/4 mL，则a与b关系的数学表示式是_。【答案】(1)0.33 (2)b【思考分析】CO、CH4完全燃烧产物为CO2，在120时CH4燃烧产生的H2O为气态。(1)可从元素守恒角度解答此题。生成b mL CO2需要b mL O2，可认为混合气中CH4中的H元素与CO中的O元素恰好组成H2O(即H、O原子个数比为21)，则CH4与CO的体积比为12，CH4的体积分数CH40.33。(2)从CO和CH4燃烧的化学方程式可知，只有CO的燃烧会引起气体体积缩小。解：设CO和CH4恰好与O2反应：2CO O22CO2 V2 1 2 1V(CO) V(O2) V(CO)， V(O2)mL则V(CH4)为 余V(O2)(b)mLCH42O2CO22H2O(g)1 2 amLa mL(b)mL b当O2过量时，则有b，所以b【例2】北京市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明：产品标准GB5461产品等级一级配料食盐、碘酸钾、抗结剂碘含量(以计)2050 mg/kg分装时期分装企业(1)碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式(将化学计量数填于空白处)。_KIO3_KI_H2SO4_K2SO4_I2_H2O(2)上述反应生成的I2可用四氯化碳检验。向碘的四氯化碳溶液中加入Na2SO3稀溶液，将I2还原，以回收四氯化碳。Na2SO3稀溶液与I2反应的离子方程式是_。某学生设计回收四氯化碳的操作步骤为：a将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；b加入适量Na2SO3稀溶液；c分离出下层液体。以上设计中遗漏的操作及在上述步骤中的位置是_。(3)已知：I222I。某学生测定食用精制盐的碘含量。其步骤为：a准确称取wg食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；b用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIO3与KI反应完全；c以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0103molL1的Na2S2O3溶液10.0 mL，恰好反应完全。判断c中反应恰好完全依据的现象是_。b中反应所产生的I2的物质的量是_mol。根据以上实验和包装袋说明，所测精制盐的碘含量是(以含w的代数式表示)_ mg/kg。【答案】(1)1 5 3 3 3 3(2)I2H2O2I2H在步骤b后，增加操作；将分液漏斗充分振荡后静置(3)溶液由蓝色恰好变为无色1.0105【思考分析】本题是考查学生学科内综合能力的试题，包括方程式的书写、计算、实验等。考查了自学能力和信息检索与处理能力。(1)氧化还原反应配平，根据化合价升降，得失电子守恒关系。该反应为化合价归中的氧化还原反应。(2)要注意从三个守恒：原子个数守恒、得失电子守恒、电荷守恒进行配平和计算：由 I2 21 mol 2 moln(I2) 2.0103mol/L10103L得出n(I2)再由KIO35KI3H2SO43K2SO43I23H2O则KIO33I2，故wg食盐中含碘的质量为：故所求为：【启示】抓住氧化还原反应中的原子个数守恒关系，得失电子守恒关系，建立关系式。注意单位的换算就能正确解得。【反馈练习】1已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：3NO22NaOH2NaNO3NOH2O；NO2NO2NaOH2NaNO2H2O。现有m mol NO2和n mol NO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其完全吸收无气体剩余，有浓度为a molL1的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积是 ( )ALBLCLDL2已知2Fe2Br22Fe32Br。向100 mL的FeBr2溶液中通入标准状况下Cl2 3.36 L，充分反应后测得溶液中Cl与Br的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为 ( )A2 mol/LB1 moL/LC0.4 mol/LD0.2 mol/L3将a g含NaOH样品溶解在b mL 0.1 molL1的硫酸中，再加入c mL 0.1 molL1的氢氧化钡溶液，反应后所得溶液恰好呈中性，则样品中NaOH的纯度是 ( )ABCD4把a L含(NH4)2SO4和NH4NO3的混合液分为两等份：一份加入b mol烧碱并加热，恰好把NH3全部赶出，另一份需含c mol BaCl2的溶液，使沉淀反应刚好完全，则原溶液中的物质的量浓度是( )5粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_6将11.9 g MgAlFe组成的合金溶于足量NaOH溶液中，合金质量减少2.7 g。另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中，生成6.72 L(标准状况)NO；向反应后的溶液中加入适量的NaOH溶液恰好使Mg2、Al3、Fe3完全转化为沉淀，则沉淀的质量为_。【反馈练习答案】1D 2A 3A 4D 50.67 mol/L 2.3 mol/L 627.2 g3利用讨论方式计算(1)简述有一类化学计算题，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。常见的类型讨论反应发生的过程；讨论反应物是否过量；讨论反应物或生成物的组成范围；讨论不定方程的解。解题的关键是找准反应物的相关量。(2)例题【例1】向300 mL 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2.24 L(标准状况下)，得到11.9 g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？答案：(1)K2CO3和KOH K2CO3 K2CO3和KHCO3 KHCO3(2)白色固体K2CO3质量为6.90g KHCO3 5.00g KOH溶液物质的量浓度为0.500 molL1【思路分析】(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：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3可知：n(CO2)/n(KOH)时产物为K2CO3，n(CO2)/n(KOH)1时产物为KHCO3，所以n(CO2)/n(KOH)时，KOH过量则产物为K2CO3KOH；n(CO2)/n(KOH)1时，对于反应来说二氧化碳过量而对于反应来说二氧化碳量不足，所以产物为K2CO3和KHCO3；n(CO2)/n(KOH)1时，二氧化碳过量，则固体产物为KHCO3。可能的组成K2CO3和KOH；K2CO3；K2CO3和KHCO3；KHCO3(2)由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO322.4 L(标准状况下)138 g 22.4L(标准状况下)100 g2.24 L(标准状况下)13.8 g 2.24L(标准状况下)10.0 g13.8 g11.9 g10.0 g得刮的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。设白色固体中K2CO3 x mol，KHCO3 y mol，即CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol解此方程组，得x0.0500 mol(K2CO3)y0.0500 mol(KHCO3)白色固体中，K2CO3质量为138 gmol10.0500 mol6.90 gKHCO3质量为100 gmol10.0500 mol5.00 g消耗KOH物质的量为2x moly mol20.0500 mol0.0500 mol0.150 mol所用KOH溶液物质的量浓度为0.150 mol/0.300 L0.500 molL1【启示】此类题的解题思路：写出因反应物相对量不同而可能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。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，从而画出相应的区间，确定不同的范围，然后在不同范围内推测并判断谁过量，从而找出计算依据，确定计算关系，得出题目的答案。【例2】同温同压下，在浓度和体积均为100 mL 2 mol/L的盐酸及NaOH溶液中各加入等质量Al，产生气体的体积比为56，则所加Al的质量为_。【答案】2.16 g【思路分析】HCl和NaOH的物质的量均为0.2 mol，加入等质量Al粉，若盐酸和NaOH均足量，产生H2的体积比11；若铝粉足量产生气体的体积比13。而实际生成的气体体积比56，说明盐酸与铝粉反应中铝粉过量，盐酸全部反应；NaOH与铝粉反应，NaOH过量，铝粉完全反应。HCl不足 2Al6HCl2AlCl33H20.2 mol 0.1 molNaOH过量 2Al2NaOH2H2O2NaAlO23H2 2 mol 3 moln(Al) 0.1 mol m(Al)mol27 g/mol2.16 g【启示】找出反应中的过量的物质，过量的部分不参与反应，应用不足量的物质进行计算。函数关系的取值范围的讨论【例3】由H2、C2H2、C2H4组成的1 L混合气体在一定条件下发生加成反应后，气体总体积变成x L。请回答(气体体积均在标准状况下测定)：(1)当反应后三种气体均无剩余时，x的取值范围是_；当x0.4时，原混合气体H2、C2H2、C2H4的体积比为_；(2)当x0.6，且反应后混合气体密度为0.714 g/L时，原混合气体H2、C2H2、C2H4的体积比为_。【答案】(1)x 311 (2)712【思路分析】(1)根据C2H2、C2H4与H2的加成反应：C2H22H2C2H6。C2H4H2C2H6可以对混合气成分进行“极端假设”分组讨论，得到x值的上限和下限。同时从反应方程式中也可看出，产生的C2H6其体积与C2H2、C2H4相等。x0.4，即原混合气中C2H2、C2H4的体积为0.4 L。(2)根据混合气的密度可计算混合气的平均摩尔质量，通过公式计算可求出各成分气体的体积比。解：(1)若混合气为H2与C2H2，由C2H22H2C2H6，可知xL若混合气为H2与C2H4，由C2H4H2C2H6，可知xL所以x当x0.4时，即原混合气中C2H2、C2H4体积共为0.4 L，H2体积为0.6 L，通过化学方程式可知C2H20.2 L，C2H40.2 L。故H2、C2H2、C2H4体积比311(2)0.714 g/L22.4 L/mol16g/mol，说明反应后混合气中含有H2和C2H6。当x0.6时，则反应过程中气体体积缩小0.4 L，即参加反应的H2为0.4 L。用十字交叉法计算x中剩余H2的体积比：V(H2)V(C2 H6)0.3 L则原混合气中V(H2)0.7 LV(C2H2)0.1 L V(C2H4)0.2 LH2、C2H2、C2H4体积比712【启示】“极端假设”的分组讨论，是化学问题中函数的自变量取值范围推算的常用方法。混合物组成的讨论【例4】在25，101 kPa条件下，将15 L O2通入10 L CO和H2的混合气中，使其完全燃烧干燥后，恢复至原来的温度和压强。(1)若剩余气体的体积是15 L，则原CO和H2的混合气中V(CO)_L，V(H2)_L；(2)若剩余气体的体积是a L，则原CO和H2的混合气中V(CO)V(H2)_；(3)若剩余气体的体积是a L，则a的取值范围是_。【答案】(1)5，5 (2) (3)10a20【思路分析】此题涉及两个燃烧反应，化学方程式为：2COO22CO22H2O22H2O(1)仔细审视两个方程式的化学计量数(系数)可知：无论是CO或H2，它们燃烧所需要的O2的物质的量都只是自己的一半。燃烧前的CO和燃烧后的CO2的物质的量相等，因此其体积是不变的。但是燃烧前的H2的体积在燃烧后变为液态H2O。据此，由题设数据可知：(1)10 L CO和H2的混合气，充分燃烧只需要5 L O2，题设给15 L O2将多余10 L。剩余气体15 L，则必定还有CO2，它来源于CO。则V(CO2)V(CO)(1510)L5 L原料气CO和H2共10 L则 V(H2)(105)L5 L(2)剩余气体为a L。其中有O2 10 L，所以CO2应是(a10)L，CO2来自于CO，V(CO)V(CO2)(a10)LV(H2)10 L(a10)L(20a)LV(CO)V(H2)(a10)(20a)(3)剩余气体为a L，其中必含O210 L因此a10又因为氧气实际消耗为(1510)L，两种气体合计共为10 L，如果全部为H2，则剩余气体只有O2，应该是10L。如果全部为CO，则剩余气体还有10 L的CO2，全部剩余气体应该是V(O2)和V(CO2)10 L10 L20 L即a的取值范围是10 La L20 L如果原料气指定是混合气，则10a20【启示】本题3个问题是由具体到抽象，最后讨论到取值范围，需要对两个方程式观察类比，找出关系，既掌握化学计算的技巧更需要灵活运用。【反馈练习】1含n g HNO3的稀溶液恰好与m g铁粉完全反应，若硝酸只被还原为NO，则nm可能是51；92；31；21；41。 ( )ABCD2将16 mL NO和NH3的混合气在催化剂作用下，400左右时发生下列反应：4NH36NO5N26H2O。已知充分反应后在相同条件下气体体积变为17 mL。则在原混合气中，NO和NH3的物质的量之比可能是 ( )A35B34C32D31【反馈练习答案】1A 2A、D4利用平均值和极值的知识计算(1)简述：将数学平均值知识与极限知识应用到混合物组成的判断和计算中。同时也经常采用“十字交叉”的计算方法，把用列方程或联立方程组的解题过程简化。(2)例题：【例1】pH2和pH4的两份盐酸按一定体积比混合，混合溶液的pH3，则两份盐酸的体积比为( )A911B11C110D12【答案】C【思路分析】由题：第一份盐酸的c(H)102 molL1，第二份盐酸的c(H)104 molL1。混合溶液的c(H)103 molL1列方程式102V1104V2103(V1V2)(稀溶液体积可以相加)也可采用“十字交叉”计算出两份盐酸的体积比【例2】在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL浓度为0.5 mol/L的HCl溶液中和，则生成物的成分是 ( )ANa2OBNa2O2CNa2O和Na2O2DNa2O2和NaO2【答案】C【思路分析】钠与氧气反应的生成物溶液于水呈碱性(NaOH)被HCl中和，可确定NaOH的物质的量，从而得出氧化物的成分。设氧化物化学式为NaOxn(HCl)n(NaOH)80103L0.5mol/L0.04 mol(23 g/mol16 g/molx)0.04 mol1.5 g则x0.9 mol利用平均值思考，氧原子个数应为0.9和0.9，该化合物为Na2O和Na2O2【启示】此题利用了酸碱中和的关系，钠与氧气反应生成物溶于水为碱作为突破，再利用平均值方法求得，该题还可利用其他方法求解。【反馈练习】1两种金属混合物共15 g，投入足量的盐酸，充分反应得11.2 L H2(标准状况)，则原混合物组成中肯定不能为下列的 ( )AMg，AgBZn，CuCAl，ZnDMg，Al2由两种物质组成的混合物30 g，溶于水加入足量的AgNO3溶液，产生71.75 g沉淀，此混合物可能是( )ACaCl2和NaClBKCl和ZnCl2CNaCl和ZnCl2DKNO3和NaCl3将一定量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H22.8 L(标准状况)，原混合物的质量可能是 ( )A2 gB4 gC8 gD10 g【反馈练习答案】1B、D 2C、D 3B、C5利用公式进行计算(1)简述：利用各种化学概念的数学表达式(计算公式)进行计算。要概念清楚；要注意物理量单位；各物理量间的相互联系和转化(换算公式)。(2)例题：【例1】在标准状况下，将V L A气体(摩尔质量为M gmol1)溶于0.1 L水中所得溶液的密度为dgmL1，则此溶液的物质的量浓度为(molL1) ( )ABCD【答案】B【思路分析】此题是以气体为溶质的物质的量浓度的计算。应用3个计算公式：由此计算：溶质的物质的量V(溶液)c【例2】某氯化镁溶液的密度为1.18 gcm1，其中镁离子的质量分数为5.1。300 mL 该溶液中Cl离子的物质的量约等于 ( )A0.37 molB0.63 molC0.74 molD1.5 mol【答案】D【思路分析】由公式n，mVw n(Mg2)2n(Cl)求出n(Cl)【启示】利用概念的计算公式(如溶解度、质量分数、物质的量浓度等)列方程解题的题型设计由简单到复杂，由具体到抽象，由特殊到一般，是考查学生归纳、类比、定势思维与非定势思维的能力。【反馈练习】1某温度下质量分数为22NaNO3溶液150 mL，加100 g水稀释后，质量分数变为14，求原溶液的物质的量浓度。2将浓度为a的NaOH溶液蒸发掉m g水，变为2a的NaOH不饱和溶液V mL。所得溶液物质的量浓度为 ( )Ama/V molL1Bma/2000V molL1Cm/2a V molL1Dma/2V molL1【反馈练习答案】13.0 moll1 2D6换位思维(另类思维)(1)简述：转换思维角度、另辟蹊径的另类思维在化学计算中非常重要。主要应用在有计算因素的概念题中，或者在元素、化学平衡等知识的计算题中。(2)例题：【例1】将KCl和KBr的混合物20.1 g，溶于水配成500 mL溶液，并通入适量Cl2充分反应后，蒸干溶液得固体物质16.76 g。则溶液中K、Cl、Br的物质的量之比为 ( )A123B23lC321D531【答案】C【思路分析】常规思维：采用差量法计算：Br Cl m80 g 35.5 g 44.5 gx 20.1 g16.76 g3.34 gx6.00 g由此突破K、Cl、Br的物质的量之比。另类思维：由于电荷守恒，则n(K)n(Cl)n(Br)，只有C符合。【例2】相同温度压强下，1体积HCl和9体积H2O(气)组成的混合气体，经完全冷凝后，所得盐酸中HCl的质量分数为 ( )A10B18.4C4.9104D80.2【答案B】【思路分析】常规思维：根据阿伏加德罗定律，1体积HCl和9体积H2O(气)可以看作1 mol HCl和9 mol H2O(气)，利用溶液中溶质的质量分数的计算公式来进行计算。另类思维1：在发现了HCl和H2O的相对分子质量比约为21后，可将溶质的质量分数的计算，改换为HCl分子个数比的计算，即：1/(14.5)，估算得B。另类思维2：去掉一个最大值(不可能这么浓)D，去掉一个最小值(不可能这么稀)C，去掉一个HCl的体积分数A，只有B是正确答案。【反馈练习】1有NaCl和NaBr的混合物16.14 g，溶解于水中配成溶液，向溶液中加入足量的AgNO3溶液，得到33.14 g沉淀，则原混合物中钠元素的质量分数为 ( )A28.5B50C52.8D82.52用惰性电极电解n价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出m g金属时，阳极上产生气体560 mL(标准状况)，则金属相对原子质量为 ( )A4 mnB10 mnCD【反馈练习答案】1A 2B7利用实验数据(表格、图像等)的综合计算(1)选择合理的实验数据进行计算【例1】在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：各取30 mL同浓度的盐酸溶液，加入不同质量的同一种镁铝合金粉末，产生气体，将实验数据记录如下：实验序号甲乙丙合金质量(g)0.2550.3850.459生成气体体积(mL)280336336回答：(1)甲组实验中，盐酸_，乙组实验中，盐酸_(均填“过量”、“适量”、“不足”)。(2)要推