04发展素养(三)模型认知-化学计算的常用方法【正文】听课手册

发展素养(三)模型认知——化学计算的常用方法守恒法在化学计算中的应用守恒法的应用原理及解题步骤应用原理所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两种物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等解题步骤第一步明确题目要求解的量第二步根据题目中要求解的量,分析反应过程中物质的变化,找出守恒类型及相关的量第三步根据守恒原理,梳理出反应前后守恒的量,列式计算求解例1下面是制备硫酸的工业流程:一批32t含硫元素99%的硫参加反应,在第一步反应中硫元素损失了2%,二氧化硫在第二步反应中有97%转化为了三氧化硫,三氧化硫在第三步反应中被吸收时,视作全部被吸收,那么这批硫粉总计可以生产98%的浓硫酸t。

【信息解读】信息指引①第一步反应为S+O2SO2,硫元素损失了2%;②第二步反应为2SO2+O22SO3,SO2转化97%;③第三步SO3被完全吸收解题关键①整个反应过程中由S元素守恒建立关系式:S~H2SO4②计算关系:中间转化过程损失的硫元素都可看作起始硫粉转化的损失变式题某学习小组向一定质量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中,加入100mL1.0mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解并放出约224mL(标准状况)气体,溶液体积仍为100mL,所得溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液未显红色。请回答:(1)加盐酸后所得溶液的溶质是(填化学式),其物质的量浓度是mol·L-1。

(2)若用足量的CO在高温下还原相同质量的该混合物,最多能得到单质铁的质量是g。

(3)该混合物中铁、氧两种元素的粒子个数比N(Fe)∶N(O)=。

差量法在化学计算中的应用1.“差量”一般是指某一化学反应前后某一物理量的差值,如固体质量、气体体积等。2.解题步骤(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。3.“热重曲线”及分析“热重曲线”(TG曲线)是指使用热天平记录的热分析曲线,纵坐标为试样质量或残留率,横坐标为温度或时间。通过对热重曲线的分析,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、分解情况及生成的产物等与质量相关联的信息。(1)对于含有结晶水的某固体M·xH2O热分解反应的过程主要有两个变化阶段:T1→T2为固体失去结晶水的过程;T3→T4为M固体分解的过程。对于具体的图像可以发生分步反应失去结晶水或M固体分解生成多种物质。(2)M固体可能为盐或氧化物,随着温度的升高,继续分解可能失去一些挥发性的物质,如NH3、CO2、CO等气体,而金属一般以化合态残留在最终产物中。例2如图是1.00gMgC2O4·nH2O晶体放在坩埚里从25℃徐徐加热至700℃分解时,所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线。(已知100℃以上才会逐渐失去结晶水,并约在230℃时完全失去结晶水)试回答下列问题:(1)MgC2O4·nH2O中n=。

(2)通过计算确定C点固体的化学式:。

(3)通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式: 。(要求写出推断过程)变式题[2024·河南名校联盟联考]CO2的捕集和利用是实现“碳中和”的有效途径。CaO可在较高温度下捕集CO2。工业制备CaO的工艺有两种:ⅰ.CaCO3热分解制备;ⅱ.CaC2O4·H2O热分解制备。其中CaC2O4·H2O在隔绝空气加热升温过程中固体残留率的变化如图所示(固体残留率=剩余固体的质量原始固体的质量×100%)(1)固体残留率由87.7%降到68.5%时,残留固体由(填化学式,下同)转化为。

(2)已知分解反应放出的气体越多,制得的固体越疏松多孔,则工艺(填“ⅰ”或“ⅱ”)得到的CaO具有更好的CO2捕集性能。

关系式法在化学计算中的应用涉及多步反应体系,往往依据若干个化学反应方程式,找出起始物质与最终物质的量的关系,并据此列比例式进行计算求解的方法,称为“关系式”法。1.在确定“已知量”和“待求量”之间的关系式时,一定要找出“中间量”(该“中间量”可在前一个化学反应中作生成物,而在下一个化学反应中作反应物),并通过改变相关化学方程式的化学计量数使“中间量”的计量数变成同一个数值,从而建立“已知量”和“待求量”之间的化学计量数之比,即关系式。2.具体步骤如下例3利用碘量法测定WCl6产品纯度,实验如下:(1)称量:将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中,盖紧称重为m1g;开盖并计时1min,盖紧称重为m2g;再开盖加入待测样品并计时1min,盖紧称重为m3g,则样品质量为g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。

(2)滴定:先将WCl6转化为可溶的Na2WO4,通过IO3-离子交换柱发生反应:WO42-+Ba(IO3)2BaWO4+2IO3-;交换结束后,向所得含IO3-的溶液中加入适量酸化的KI溶液,发生反应:IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O;反应完全后,用Na2S2O3标准溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32-2I-+S4O62-。滴定达终点时消耗cmol·L-1的Na2S2O3溶液VmL,则样品中WCl【信息解读】信息指引①“称量”:关键词——“足量CS2”“易挥发”;②“滴定”涉及转化:WCl6→Na2WO4,及题给三个离子方程式解题关键①根据第1次计时1min内称量瓶质量变化确定CS2挥发量,根据第2次计时1min内称量瓶质量变化,确定样品的质量;②根据题给离子方程式及W元素守恒,确定WCl6与S2O32变式题Ba2+是一种重金属离子,一环境监测小组欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2+的物质的量浓度,取废水50.00mL,控制适当的酸度,加入足量的K2Cr2O7溶液,得到BaCrO4沉淀;沉淀经洗涤、过滤后,用适量稀硫酸处理,此时CrO42-全部转化为Cr2O7