《化学计算中的技巧方法》教案

PAGE能力课时8化学计算中的技巧方法探究任务探究化学计算中的技巧方法——关系式法、守恒法、差量法、平均值法关系式法与守恒法1．关系式法当已知物和未知物之间是通过多个反应联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系即“关系式”，就可求得未知量。例如，把CO还原Fe2O3生成的CO2通入足量澄清石灰水中，求生成沉淀的量。根据化学方程式3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高温))2Fe＋3CO2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O得关系式3CO～3CO2～3CaCO3，由此建立CO与CaCO3之间的直接关系3CO～3CaCO3，一步算出未知量。2．守恒法将5.1gMg­Al合金投入250mL2mol/L盐酸中，金属与盐酸恰好完全反应，又加入4mol/LNaOH溶液VmL，得到的沉淀最多为13.6g，则V＝________。[解析]eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,AlOH3))＋NaCl,13.6g))解法1(质量守恒法)根据题意，m(沉淀)＝m(合金)＋m(OH－)，故m(OH－)＝13.6g－5.1g＝8.5g，n(OH－)＝eq\f(8.5g,17g/mol)＝0.5mol，V(NaOH溶液)＝eq\f(nOH－,cOH－)＝0.125L＝125mL。解法2(电荷守恒法)根据题意知，最后溶液中溶质为NaCl，则有n(Na＋)＝n(Cl－)，n(NaOH)＝n(HCl)，则c(HCl)·V(盐酸)＝c(NaOH)·V(NaOH溶液)，V(NaOH溶液)＝eq\f(250×10－3L×2mol/L,4mol/L)＝0.125L＝125mL。解法3(关系式法)根据题意知最后溶液为NaCl，则有关系式HCl～NaCl～NaOHn(NaOH)＝n(HCl)＝0.25L×2mol/L＝0.5molV(NaOH溶液)＝eq\f(0.5mol,4mol/L)＝0.125L＝125mL。[答案]125mL或0.125L1．(关系式法)将5.0gCaCO3加入足量盐酸中，并将生成的气体全部通入足量的红热的炭中充分反应，得到气体的体积(标准状况下)为()A．1.12L B．2.24LC．11.2L D．22.4LB[根据：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2OCO2＋Ceq\o(=,\s\up10(△))2CO可得关系式CaCO3～2CO，V(CO)＝eq\f(5.0,100)mol×2×22.4L/mol＝2.24L，B项正确。]2．(守恒法)在500mLNaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72L，生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)()A．1mol·L－1 B．0.4mol·L－1C．1.5mol·L－1 D．2mol·L－1B[n(e－)＝eq\f(6.72L×2,22.4L·mol－1)＝0.6mol，根据电子守恒可知n(Al)＝eq\f(ne－,3)＝0.2mol，n(NaAlO2)＝0.2mol，c(NaAlO2)＝eq\f(0.2mol,0.5L)＝0.4mol·L－1，B项正确。]差量法和平均值法1．差量法化学反应前后物质的量发生变化时均可用差量法。解题的一般步骤为(1)准确写出有关反应的化学方程式。(2)深入细致地分析题意，关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”。该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等，且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比。(3)根据反应方程式，从“实际差量”寻找比例关系，列比例式求解。如：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2固体差值2mol2×106g1mol2×28gn(Na2O2)m(Na2CO3)n(O2)5.6g则：eq\f(2mol,nNa2O2)＝eq\f(2×106g,mNa2CO3)＝eq\f(1mol,nO2)＝eq\f(2×28g,5.6g)2．平均值法——判断合金成分平均值法就是根据两组分物质的某种平均值，来推断两物质某种量的范围的方法。即X(a)<X(平均)<X(b)。如利用平均摩尔电子质量(金属失去1mole－的质量)判断合金的成分。如：两种金属形成的合金23g与足量盐酸反应，放出1molH2，则平均摩尔电子质量为eq\f(23g,2mol)＝11.5g·mol－1，可判断合金可能为Al与Fe形成合金。【例1】已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19g，完全反应后固体质量减轻了3.1g，则原混合物中碳酸钠的质量是________g。[解析]设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm168g106g62gm3.1g故m＝eq\f(3.1g,62g)×168g＝8.4g，则碳酸钠的质量为19g－8.4g＝10.6g。[答案]10.6【例2】由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下的体积为11.2L，则混合物中一定含有的金属是()A．铁B．锌C．铝D．镁C[平均摩尔电子质量法：生成标准状况下11.2LH2需转移1mole－，即金属的平均摩尔电子质量为10g·mol－1。其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分别为12g·mol－1、28g·mol－1、32.5g·mol－1、9g·mol－1，只有Al的平均摩尔电子质量小于10g·mol－1，故一定含有Al。]3．(差量法)在标准状况下把4.48LCO2通入足量的Na2O2固体后，固体增加的质量是()A．8.8g B．5.6gC．3.2g D．2.4gB[根据反应方程式：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，在标准状况下，4.48LCO2的物质的量为0.2mol，所以反应后固体增加的质量为0.2mol×28g·mol－1＝5.6g，所以本题正确答案为B。]4．(平均值法)两种金属混合物共15g，投入足量的盐酸中，充分反应后得到11.2LH2(标准状况)，则原混合物的组成肯定不可能为()A．Mg和Ag B．Zn和CuC．Al和Zn D．Al和CuB[本题可用平均摩尔电子质量(即提供1mol电子所需金属的质量)法求解。反应中H＋被还原生成H2，由题意可知15g金属混合物可提供1mole－，其平均摩尔电子质量为15g·mol－1。选项中金属Mg、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12g·mol－1、32.5g·mol－1、9g·mol－1，其中不能与盐酸反应的Ag和Cu的摩尔电子质量可看作无穷大。根据数学上的平均值原理可知，原混合物中一种金属的摩尔电子质量大于15g·mol－1，另一种金属的摩尔电子质量小于15g·mol－1。由此可判断出原混合物肯定不可能是Zn和Cu。]1．质量比为2∶3的金属铝分别跟足量稀H2SO4和NaOH溶液反应，则产生H2的体积比是()A．1∶2 B．1∶3C．2∶3 D．3∶2[答案]C2．铁粉可在高温下与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32g，则参加反应的铁粉的物质的量是()A．0.5mol B．1molC．1.5mol D．2molC[3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高温))Fe3O4＋4H2Δm3mol64gn(Fe)32geq\f(3mol,nFe)＝eq\f(64g,32g)，解得n(Fe)＝1.5mol。]3．将等体积的HnRO3和Hn＋1RO4两种酸溶液与一定量的NaOH中和都生成正盐，则这两种酸的物质的量浓度比是()A．n∶(n＋1) B．1∶1C．1∶(n＋1) D．(n＋1)∶nD[酸碱中和反应的本质是H＋＋OH－=H2O，由此可以得到如下关系式：HnRO3～nNaOH、Hn＋1RO4～(n＋1)NaOH，因为NaOH的量一定，将上述关系式变形得：eq\f(1,n)HnRO3～NaOH、eq\f(1,n＋1)Hn＋1RO4～NaOH，所以两种酸的物质的量浓度比是eq\f(1,n)∶eq\f(1,n＋1)＝(n＋1)∶n。]4．将5g某合金放入足量的稀盐酸中，共收集到氢气的体积(标准状况下)为2.24L，则该合金可能是()A．Mg­Al合金 B．Fe­Al合金C．Fe­Zn合金 D．Cu­Zn合金B[平均摩尔电子质量为eq\f(5g,0.2mol)＝25g/mol，根据平均值法，B项符合题意。]5．硫黄制硫酸时发生的反应有S＋O2eq\o(=,\s\up10(点燃),\s\do10())SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O=H2SO4。由硫黄制取硫酸的关系式是_____________________________。假设64g硫黄完全反应，可制取硫酸的质量是________。[解析]据题给化学方程式(或根据硫原子守恒)可得关系式：S～H2SO4。制取硫酸的质量为eq\f(64g,32g·mol－1)×98g·mol－1＝196g。[答案]S～H2SO4196g课后测评一、选择题(本题包括12个小题,每小题5分,共60分,每小题只有1个选项符合题意)1.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是()A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+B.苹果汁中含有Cu2+C.苹果汁中含有OH-D.苹果汁中含有Fe3+答案:A解析:苹果汁由淡绿色变为棕黄色的实质是Fe2+变成Fe3+,是Fe2+被氧化的过程。2.能使铁溶解,但反应后没有固体生成的是()A.AgNO3溶液 B.FeCl3溶液C.CuSO4溶液 D.FeSO4溶液答案:B解析:A、C项虽能溶解铁,但同时析出的Ag和Cu会附着在铁上,D项不能使铁溶解,符合题意的是B项。3.下列金属氧化物中属于两性氧化物的是()A.Na2O2 B.Al2O3 C.Fe2O3 D.CaO答案:B解析:过氧化钠是过氧化物,不是两性氧化物,A项错误;氧化铝既能与酸反应生成盐和水,也能与碱溶液反应生成盐和水,属于两性氧化物,B项正确;氧化铁和氧化钙是碱性氧化物,C、D两项错误。4.为了检验某FeCl2溶液是否被氧化,可向试样溶液中加入()A.AgNO3溶液 B.盐酸C.KSCN溶液 D.石蕊溶液答案:C解析:FeCl2溶液若变质,溶液中一定存在Fe3+,检验方法是滴加KSCN溶液,溶液变成红色,故选用KSCN溶液,而加入其他物质不能够达到检验的目的。5.随着生活节奏的加快,方便的小包装食品已被人们广泛接受。为了延长食品的保质期,防止食品氧化变质,在包装袋中可以放入的化学物质是()A.无水硫酸铜 B.硫酸亚铁C.食盐 D.生石灰答案:B解析:防止食品氧化变质,则所选物质应具有较强还原性,使氧气氧化它,而不氧化食物,选项中只有硫酸亚铁具有较强还原性。6.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水即可显红色的是()A.FeO B.Fe2O3C.FeCl3 D.Fe(OH)3答案:A解析:FeO溶于盐酸生成氯化亚铁和水,滴加KSCN溶液后溶液颜色没有明显变化,再加入氯水时,氯水把亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与KSCN溶液反应即可显红色,A项正确;Fe2O3溶于盐酸生成氯化铁和水,滴加KSCN溶液显红色,B项错误;FeCl3溶于水,滴加KSCN溶液显红色,C项错误;Fe(OH)3溶于盐酸生成氯化铁和水,滴加KSCN溶液显红色,D项错误。7.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A.铝在常温下不与氧气反应B.铝不与氯气反应C.铝既能溶于酸溶液,又能溶于强碱溶液D.氧化铝只能与酸溶液反应,不能与强碱溶液反应答案:C解析:铝常温下在空气中能与氧气反应,表面形成一层氧化膜,A项错误;铝能在氯气中燃烧生成氯化铝,B项错误;铝既能与酸溶液反应,又能与碱溶液反应,C项正确;氧化铝是两性氧化物,既能与酸溶液反应,又能与强碱溶液反应,D项错误。8.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是()①金属钠在氧气中燃烧②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液并在空气中放置一段时间③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中A.②③①④ B.③②①④C.③①②④ D.①②③④答案:B解析:Na2O2为淡黄色固体,Fe(OH)3为红褐色沉淀,Fe(SCN)3溶液呈红色,CuSO4·5H2O为蓝色。9.下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是()A.Fe3O4 B.Fe2(SO4)3C.FeCl2 D.Fe(OH)3答案:C解析:Fe3O4无法通过复分解反应得到,A项错误;硫酸铁可以通过FeSO4溶液与氧气的化合反应得到,也可以通过氢氧化铁与稀硫酸发生复分解反应得到,但无法通过置换反应得到,B项错误;FeCl2可以由FeCl3与Fe发生化合反应得到,可以由Fe与盐酸发生置换反应得到,也可以由Fe(OH)2与盐酸发生复分解反应得到,C项正确;Fe(OH)3可以通过Fe(OH)2与氧气、水的化合反应得到,也可以通过氯化铁与氢氧化钠溶液的复分解反应得到,但无法通过置换反应得到,D项错误。10.下表中对离子方程式书写的评价正确的是()选项化学反应与离子方程式评价A将铜屑加入含Fe3+的溶液中:Fe3++CuFe2++Cu2+正确BNa2O2与H2O反应:Na2O2+H2O2Na++2OH-+O2↑错误,氧元素质量不守恒CNaOH溶液与氧化铝反应:Al2O3+2OH-2AlO2-+H2错误,产物应该是Al(OH)3D向Fe(OH)3中加入足量稀盐酸:OH-+H+H2O正确答案:B解析:A项电荷不守恒,正确的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,评价错误;B项正确的离子方程式为2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑,评价正确;C项离子方程式正确,评价错误;D项正确的离子方程式为Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O,评价错误。11.在含有1molFeSO4的溶液中投入一小块金属钠,反应完全后,滤出沉淀并洗涤,然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是()A.Fe B.FeO C.Fe(OH)3 D.Fe2O3答案:D解析:向FeSO4溶液中投入一小块金属钠,生成Fe(OH)2,在空气中Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,灼烧时最后得到的固体为Fe2O3。12.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是()A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤答案:C解析:①Fe3+与Fe反应生成Fe2+,溶液呈浅绿色,①正确;②Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液呈红色,②正确;③CuSO4溶液与FeCl3溶液不反应,混合后溶液不会变成无色,③错误;④FeCl3溶液与AgNO3溶液反应生成白色AgCl沉淀,该性质不是Fe3+的性质,④错误;⑤Fe3+与NaOH溶液反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀,⑤正确。综上所述,C项错误。二、非选择题(本题共4个小题,共40分)13.(8分)已知,常见金属单质A有如下转化关系,其中F为红褐色固体。(1)写出化学式:B、D。

(2)写出AB的化学方程式:。

(3)写出EF的化学方程式:。

答案:(1)Fe3O4FeCl3(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析:F为红褐色固体,可以推知F为Fe(OH)3,则金属单质A为Fe,B为Fe3O4,再由E和F的关系,可以推知E为Fe(OH)2,C为FeCl2,D为FeCl3。14.(8分)A、B、C是中学化学中常见的单质,常温下甲、乙两种化合物分别是黑色固体和无色液体,这些化合物和单质之间有如图所示关系。据此判断:(1)元素A有可变化合价,则单质A是,化合物甲是。

(2)写出反应①②③的化学方程式。①,

②,

③。

答案:(1)FeFe3O4(2)①3Fe+2O2Fe3O4②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2③Fe3O4+4H23Fe+4H2O解析:A有可变化合价且与B点燃后得黑色固体甲,因此可假设A元素为Fe,点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4,同时与无色液体H2O生成H2,而Fe3O4在高温下能被H2还原得到Fe和H2O,与题意相符。15.(12分)已知X为Fe2O3和CuO的混合物,且氧化性强弱顺序:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。X样品可发生如图所示的转化关系:(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式(共有3个)

。

(2)若溶液E中只有一种金属离子,则一定是。

(3)若D固体是纯净物,该固体是(填化学式)。

(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的,可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板,该过程发生反应的离子方程式为。

答案:(1)2Fe3++Fe3Fe2+,Cu2++FeFe2++Cu,2H++FeFe2++H2↑(2)Fe2+(3)Cu(4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+解析:(1)①步中的反应为CuO+2HClCuCl2+H2O,Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O,所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液;步骤②得到的固体有铜、铁两种,若B是铜,根据题给的氧化性顺序可知,只有一个反应,不符合3个反应的要求,故B应是铁。(2)若溶液E中只有一种金属离子,则必然是氧化性最弱的Fe2+。(4)根据氧化性Fe3+>Cu2+可