《化学计算中的常用方法》课件

《化学计算中的常用方法》1.通过化学计算的学习,培养学生对信息的处理和解题技能与方法的能力。2.通过化学计算中的技巧方法的学习,理解守恒思想、定量思想等学科素养。目标素养一关系式法知识讲解当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。(1)根据化学方程式确定关系式:写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。如把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中,求生成沉淀的量。发生反应的化学方程式:CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O。则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。(2)根据原子守恒确定关系式:上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。典例剖析【例1】

已知Fe+SFeS,FeS+2HCl══FeCl2+H2S↑,2H2S+3O22SO2+2H2O,一定量的铁粉和9g硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,共收集得9g水,则加入的铁粉质量为(

)。A.14g B.42gC.56g D.28g答案:D学以致用1.次氯酸钠是家用“84”消毒剂的有效成分,NaOH溶液与氯气反应得200mL混合溶液。为了测定有效成分的浓度(假设其他成分不参与反应),某兴趣小组进行了如下实验:①取20mL溶液,调pH至溶液呈酸性,加入200mL0.60mol·L-1的FeSO4溶液(过量),充分发生下列反应:2H++ClO-+2Fe2+══Cl-+2Fe3++H2O。②向上述反应后的溶液中滴加0.50mol·L-1的KMnO4溶液20.00mL,恰好完全发生下列反应(此条件下Cl-不参与反应):8H+++5Fe2+══Mn2++5Fe3++4H2O。计算次氯酸钠的物质的量浓度为

。

答案:1.75mol·L-1二守恒法知识讲解守恒关系特征质量守恒宏观:反应前后物质的质量守恒;微观:反应前后元素的原子个数守恒电子守恒氧化还原反应中,电子得失守恒电荷守恒电解质溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数;离子方程式中,反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数,且电性相同典例剖析【例2】

现取mg镁铝合金在一定浓度的稀硫酸中恰好完全溶解,向反应后的混合溶液中滴加bmol·L-1NaOH溶液,当滴加到VmL时,得到沉淀质量恰好为最大值ng,则下列有关该实验的说法中正确的有(

)。①沉淀中OH-的质量为(n-m)gA.①②③④

B.①③④

C.②③④

D.①②答案:A解析:涉及的反应有2Al+3H2SO4══Al2(SO4)3+3H2↑、Mg+H2SO4══MgSO4+H2↑、Al2(SO4)3+6NaOH══2Al(OH)3↓+3Na2SO4、MgSO4+2NaOH══Mg(OH)2↓+Na2SO4。①沉淀质量最大时,生成的n

g沉淀为氢氧化铝和氢氧化镁,根据质量守恒定律,其中镁、铝元素的质量等于m

g,所以沉淀中OH-的质量为(n-m)

g,①正确;学以致用

A.2 B.3 C.4

D.5答案:B由电荷守恒可得-2a-5-6=-5-2ax,由氧原子守恒可得15+6=4ax+3,解得ax=4.5,代入-2a-5-6=-5-2ax,解得a=1.5,再次代入ax=4.5,解得x=3,故选B。三差量法知识讲解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)根据化学方程式,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2mol 2×106g1mol 2×28g

n(Na2O2)

m(Na2CO3)n(O2) 5.6g典例剖析【例3】

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:2NaHCO3Na2CO3+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。

答案:10.6解析:设混合物中碳酸氢钠的质量为m,则:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

Δm

168

g

106

g

62

g

m

3.1

g则碳酸钠的质量为19

g-8.4

g=10.6

g。

学以致用3.把铁棒插入CuSO4溶液,一段时间后取出,铁棒质量增加了4g,参加反应的Fe的质量为

。

答案:28g解析:Fe+CuSO4══FeSO4+Cu

质量增加Δm

56

g

64

g

8

g

m(Fe)

4

g四极值法知识讲解极值法就是将复杂的问题假设为处于某一个或某两个极端状态,并站在极端的角度分析问题,求出一个极值,推出未知量的值,或求出两个极值,确定未知量的范围,从而使复杂的问题简单化。可用于判断混合物的组成。典例剖析【例4】

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.镁答案:C解析:生成标准状况下11.2

L

H2需转移1

mol

e-,铁、锌、铝、镁分别与盐酸反应转移1

mol

e-,需消耗铁28

g、锌32.5

g、铝9

g、镁12

g,现有混合物10

g转移1

mol

e-,则一定含有Al。学以致用4.含K2CO3杂质的CaCO3混合物10g,与足量盐酸充分反应后,放出2.24LCO2(标准状况下),由此判断,该混合物中还可能含(

)。A.KHCO3 B.NaHCO3C.AgCl D.Na2CO3答案:B解析:生成0.1

mol

CO2,如果全部是碳酸钾质量为13.8

g,如果全部是碳酸钙质量为10

g,则说明必定存在一种摩尔质量小于100

g·mol-1且能与盐酸反应放出二氧化碳的物质,才能满足10

g固体生成0.1

mol

CO2,选项中只有碳酸氢钠符合,摩尔质量84

g·mol-1,且能反应生成二氧化碳。突破一金属及其化合物推断题常见的突破口典例1已知A为常见的金属单质,根据下图所示的关系:(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式,A为

,B为

,C为

,D为

,E为

,F为

。

(2)写出④⑤的离子方程式,⑧的化学方程式。④

,

⑤

,

⑧

。

答案

(1)Fe

Fe3O4

FeCl2

FeCl3Fe(OH)2

Fe(OH)3

(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Fe+2Fe3+===3Fe2+

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3解析

本题的“突破口”是“红褐色固体F”,故F是Fe(OH)3。从而得出A为Fe,“黑色晶体B”为Fe3O4,进而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。反应①:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑(或Fe+CuCl2===Cu+FeCl2等)反应②:2Fe+3Cl2

2FeCl3反应③:Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O反应④:2FeCl2+Cl2===2FeCl3反应⑤:Fe+2FeCl3===3FeCl2反应⑥:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓反应⑦:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓反应⑧:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3金属及其化合物推断题中常见的突破点(1)特殊颜色①焰色试验:Na+(黄色)、K+(紫色)。②有色溶液。含有的离子Fe2+Fe3+Cu2+

颜色浅绿色棕黄色蓝色紫红色③有色固体。红色:Cu红棕色:Fe2O3红褐色:Fe(OH)3绿色:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O蓝色:Cu(OH)2、CuSO4·5H2O黑色:CuO、FeO、MnO2、炭黑、Fe3O4淡黄色:Na2O2、AgBr、S白色:Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、Al(OH)3、Mg(OH)2(2)特殊性质①遇SCN-显红色的只有Fe3+。②常见的可溶于强碱溶液的白色沉淀有Al(OH)3,可与强碱溶液反应的金属氧化物有Al2O3。③不溶于水又不溶于稀盐酸或稀硝酸的白色沉淀有BaSO4、AgCl。(3)特征反应①能与强酸反应产生气体的物质:活泼的金属,如Na、Al、Zn等;部分弱酸盐,如碳酸盐、碳酸氢盐等。②能与强碱反应产生气体的物质:单质,如Al等;盐类,如铵盐等。③既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质:金属单质,如Al等;两性氧化物,如Al2O3等;两性氢氧化物,如Al(OH)3等;弱酸的铵盐,如NH4HCO3、(NH4)2CO3等;弱酸的酸式盐,如NaHCO3等。④能与水反应产生气体的物质:活泼的金属单质,如Na、K、Mg(加热)、Fe(红热的铁与水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4)等;金属过氧化物,如Na2O2等。(4)特殊的转换关系①连续转化②三角转化

对点训练1-1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.FeOC.Fe(OH)3 D.Fe2O3答案

D解析

钠与水反应生成NaOH,NaOH与FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧气氧化为Fe(OH)3,灼烧后得到的固体物质是Fe2O3。对点训练1-2下列物质之间有如下反应关系:已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,过一段时间后又有红褐色物质出现。(1)写出下列物质的化学式:A

,B

,D

,

甲

,乙

,丙

。

(2)写出E→C反应的化学方程式:

。

答案

(1)Fe2O3

FeCl3

FeCl2

Cl2(或新制氯水等)

NaOH(或KOH等)

KSCN(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3解析

E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,过一段时间后又有红褐色物质出现,则E为Fe(OH)2,C为Fe(OH)3,A为红棕色粉末,则A为Fe2O3,B为FeCl3,D为FeCl2,乙为NaOH(或KOH等),由D→B的转化可知,甲为氯气或新制氯水等,由红色溶液可知,丙为KSCN。突破二极值法和差量法在化学计算中的应用典例2两种金属混合物共15g,投入足量的盐酸中,充分反应得11.2LH2(标准状况),则原混合物组成中肯定不能为下列的(

)A.Mg、Ag B.Zn、Cu C.Al、Zn D.Mg、Zn答案

B解析

此题可用平均摩尔电子质量(提供1

mol

e-所需的质量)法求解。15

g金属混合物可提供1

mol

e-,其平均摩尔电子质量为15

g·mol-1。选项中金属Zn的摩尔电子质量为32.5

g·mol-1。若有不能和盐酸反应的金属,则其摩尔电子质量可以看作无穷大。对点训练2-1某合金粉末11g,加入足量的稀硫酸中,在标准状况下产生的气体体积为11.2L,此合金可能是(

)A.Mg-Al合金

B.Cu-Zn合金C.Zn-Fe合金

D.Mg-Zn合金答案

A对点训练2-2已知由两种气体组成的混合气体的平均摩尔质量与一氧化碳的摩尔质量相等,则该混合气体的组成一定不能是(

)A.N2与C2H4(气体) B.O2与H2C.CO2与O2

D.CO2与CH4(气体)答案

C解析

CO的摩尔质量等于28

g·mol-1。两种气体组成的混合气体的平均摩尔质量等于28

g·mol-1,则其组合可能为①两气体的摩尔质量都等于28

g·mol-1;②一种气体的摩尔质量大于28

g·mol-1,另一气体的摩尔质量小于28

g·mol-1。C项,CO2的摩尔质量为44

g·mol-1,O2的摩尔质量为32

g·mol-1,都大于28

g·mol-1,故C项组合不符合混合气体的组成要求。典例3O2、CO、CO2的混合气体共18mL,点燃爆炸后恢复到原来温度,体积减小了2mL,再通过足量石灰水,气体体积又减少了10mL。则原混合气体中O2、CO、CO2的体积比可能为多少?答案

根据混合气体间发生的反应分析反应前后的体积之差。本题要对反应物过量问题进行分析讨论。设参加反应的CO、O2和生成的CO2的体积分别为a、b、c。2CO+O22CO2体积减小量ΔV2 1 2

(2+1)-2=1a

b

c 2mLa=4mL,b=2mL,c=4mL。因为石灰水只与CO2反应,所以CO2总共10mL,除去反应生成的4mL,原有CO2的体积为(10-4)mL=6mL,原CO、O2共(18-6)mL=12mL,比参加反应的CO、O2总体积(4+2)mL多,说明CO、O2中必有一种气体剩余,剩余气体体积为(12-6)mL=6mL。讨论:答:O2、CO、CO2的体积比为1∶5∶3或4∶2∶3。物质COO2CO2CO剩余(4+6)mL=10mL2mL6mLO2剩余4mL(2+6)mL=8mL6mL1.极值法(平均值法)极值法就是先将思路引向极端状况,使问题简化以顺利得出结论,常用来判断混合物的组成。实际计算时常根据题目给出的条件求出混合物中某个物理量的平均值。混合物的两个成分中肯定有一个大于平均值,一个小于平均值,才能符合条件,从而可判断出混合物的可能组成。2.差量法不考虑变化过程,利用最终态(生成物)与最初态(反应物)的量的变化来求解的方法叫差量法。因无须考虑变化的过程,所以可使问题简化。但应注意,只有当差值与始态量或终态量存在比例关系,且