PAGE能力課時(shí)8化學(xué)計(jì)算中的技巧方法探究任務(wù)探究化學(xué)計(jì)算中的技巧方法——關(guān)系式法、守恒法、差量法、平均值法關(guān)系式法與守恒法1．關(guān)系式法當(dāng)已知物和未知物之間是通過(guò)多個(gè)反應(yīng)聯(lián)系時(shí)，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系即“關(guān)系式”，就可求得未知量。例如，把CO還原Fe2O3生成的CO2通入足量澄清石灰水中，求生成沉淀的量。根據(jù)化學(xué)方程式3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe＋3CO2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O得關(guān)系式3CO～3CO2～3CaCO3，由此建立CO與CaCO3之間的直接關(guān)系3CO～3CaCO3，一步算出未知量。2．守恒法將5.1gMg-Al合金投入250mL2mol/L鹽酸中，金屬與鹽酸恰好完全反應(yīng)，又加入4mol/LNaOH溶液VmL，得到的沉淀最多為13.6g，則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(質(zhì)量守恒法)根據(jù)題意，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(電荷守恒法)根據(jù)題意知，最后溶液中溶質(zhì)為NaCl，則有n(Na＋)＝n(Cl－)，n(NaOH)＝n(HCl)，則c(HCl)·V(鹽酸)＝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(關(guān)系式法)根據(jù)題意知最后溶液為NaCl，則有關(guān)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．(關(guān)系式法)將5.0gCaCO3加入足量鹽酸中，并將生成的氣體全部通入足量的紅熱的炭中充分反應(yīng)，得到氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為()A．1.12L B．2.24LC．11.2L D．22.4LB[根據(jù)：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2OCO2＋Ceq\o(=,\s\up10(△))2CO可得關(guān)系式CaCO3～2CO，V(CO)＝eq\f(5.0,100)mol×2×22.4L/mol＝2.24L，B項(xiàng)正確。]2．(守恒法)在500mLNaOH溶液中加入足量鋁粉，反應(yīng)完全后共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體6.72L，生成物NaAlO2的物質(zhì)的量濃度為(假定反應(yīng)前后，溶液體積不變)()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，根據(jù)電子守恒可知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項(xiàng)正確。]差量法和平均值法1．差量法化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生變化時(shí)均可用差量法。解題的一般步驟為(1)準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)深入細(xì)致地分析題意，關(guān)鍵在于有針對(duì)性地找出產(chǎn)生差量的“對(duì)象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強(qiáng)等，且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比。(3)根據(jù)反應(yīng)方程式，從“實(shí)際差量”尋找比例關(guān)系，列比例式求解。如：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2固體差值2mol2×106g1mol2×28gn(Na2O2)m(Na2CO3)n(O2)5.6g則：eq\f(2mol,nNa2O2)＝eq\f(2×106g,mNa2CO3)＝eq\f(1mol,nO2)＝eq\f(2×28g,5.6g)2．平均值法——判斷合金成分平均值法就是根據(jù)兩組分物質(zhì)的某種平均值，來(lái)推斷兩物質(zhì)某種量的范圍的方法。即X(a)<X(平均)<X(b)。如利用平均摩爾電子質(zhì)量(金屬失去1mole－的質(zhì)量)判斷合金的成分。如：兩種金屬形成的合金23g與足量鹽酸反應(yīng)，放出1molH2，則平均摩爾電子質(zhì)量為eq\f(23g,2mol)＝11.5g·mol－1，可判斷合金可能為Al與Fe形成合金?！纠?】已知：①碳酸鈉高溫下不分解；②碳酸氫鈉受熱發(fā)生分解反應(yīng)：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加熱碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物19g，完全反應(yīng)后固體質(zhì)量減輕了3.1g，則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量是________g。[解析]設(shè)混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為m，則：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm168g106g62gm3.1g故m＝eq\f(3.1g,62g)×168g＝8.4g，則碳酸鈉的質(zhì)量為19g－8.4g＝10.6g。[答案]10.6【例2】由鐵、鋅、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混合物10g，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L，則混合物中一定含有的金屬是()A．鐵B．鋅C．鋁D．鎂C[平均摩爾電子質(zhì)量法：生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LH2需轉(zhuǎn)移1mole－，即金屬的平均摩爾電子質(zhì)量為10g·mol－1。其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩爾電子質(zhì)量分別為12g·mol－1、28g·mol－1、32.5g·mol－1、9g·mol－1，只有Al的平均摩爾電子質(zhì)量小于10g·mol－1，故一定含有Al。]3．(差量法)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下把4.48LCO2通入足量的Na2O2固體后，固體增加的質(zhì)量是()A．8.8g B．5.6gC．3.2g D．2.4gB[根據(jù)反應(yīng)方程式：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，4.48LCO2的物質(zhì)的量為0.2mol，所以反應(yīng)后固體增加的質(zhì)量為0.2mol×28g·mol－1＝5.6g，所以本題正確答案為B。]4．(平均值法)兩種金屬混合物共15g，投入足量的鹽酸中，充分反應(yīng)后得到11.2LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則原混合物的組成肯定不可能為()A．Mg和Ag B．Zn和CuC．Al和Zn D．Al和CuB[本題可用平均摩爾電子質(zhì)量(即提供1mol電子所需金屬的質(zhì)量)法求解。反應(yīng)中H＋被還原生成H2，由題意可知15g金屬混合物可提供1mole－，其平均摩爾電子質(zhì)量為15g·mol－1。選項(xiàng)中金屬M(fèi)g、Zn、Al的摩爾電子質(zhì)量分別為12g·mol－1、32.5g·mol－1、9g·mol－1，其中不能與鹽酸反應(yīng)的Ag和Cu的摩爾電子質(zhì)量可看作無(wú)窮大。根據(jù)數(shù)學(xué)上的平均值原理可知，原混合物中一種金屬的摩爾電子質(zhì)量大于15g·mol－1，另一種金屬的摩爾電子質(zhì)量小于15g·mol－1。由此可判斷出原混合物肯定不可能是Zn和Cu。]1．質(zhì)量比為2∶3的金屬鋁分別跟足量稀H2SO4和NaOH溶液反應(yīng)，則產(chǎn)生H2的體積比是()A．1∶2 B．1∶3C．2∶3 D．3∶2[答案]C2．鐵粉可在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，若反應(yīng)后得到的干燥固體質(zhì)量比反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量增加了32g，則參加反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量是()A．0.5mol B．1molC．1.5mol D．2molC[3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))Fe3O4＋4H2Δm3mol64gn(Fe)32geq\f(3mol,nFe)＝eq\f(64g,32g)，解得n(Fe)＝1.5mol。]3．將等體積的HnRO3和Hn＋1RO4兩種酸溶液與一定量的NaOH中和都生成正鹽，則這兩種酸的物質(zhì)的量濃度比是()A．n∶(n＋1) B．1∶1C．1∶(n＋1) D．(n＋1)∶nD[酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)是H＋＋OH－=H2O，由此可以得到如下關(guān)系式：HnRO3～nNaOH、Hn＋1RO4～(n＋1)NaOH，因?yàn)镹aOH的量一定，將上述關(guān)系式變形得：eq\f(1,n)HnRO3～NaOH、eq\f(1,n＋1)Hn＋1RO4～NaOH，所以兩種酸的物質(zhì)的量濃度比是eq\f(1,n)∶eq\f(1,n＋1)＝(n＋1)∶n。]4．將5g某合金放入足量的稀鹽酸中，共收集到氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為2.24L，則該合金可能是()A．Mg-Al合金 B．Fe-Al合金C．Fe-Zn合金 D．Cu-Zn合金B(yǎng)[平均摩爾電子質(zhì)量為eq\f(5g,0.2mol)＝25g/mol，根據(jù)平均值法，B項(xiàng)符合題意。]5．硫黃制硫酸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)有S＋O2eq\o(=,\s\up10(點(diǎn)燃),\s\do10())SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O=H2SO4。由硫黃制取硫酸的關(guān)系式是_____________________________。假設(shè)64g硫黃完全反應(yīng)，可制取硫酸的質(zhì)量是________。[解析]據(jù)題給化學(xué)方程式(或根據(jù)硫原子守恒)可得關(guān)系式：S～H2SO4。制取硫酸的質(zhì)量為eq\f(64g,32g·mol－1)×98g·mol－1＝196g。[答案]S～H2SO4196g課后測(cè)評(píng)一、選擇題(本題包括12個(gè)小題,每小題5分,共60分,每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.現(xiàn)榨的蘋果汁在空氣中會(huì)由淡綠色變?yōu)樽攸S色,其原因可能是()A.蘋果汁中的Fe2+變成Fe3+B.蘋果汁中含有Cu2+C.蘋果汁中含有OH-D.蘋果汁中含有Fe3+答案:A解析:蘋果汁由淡綠色變?yōu)樽攸S色的實(shí)質(zhì)是Fe2+變成Fe3+,是Fe2+被氧化的過(guò)程。2.能使鐵溶解,但反應(yīng)后沒(méi)有固體生成的是()A.AgNO3溶液 B.FeCl3溶液C.CuSO4溶液 D.FeSO4溶液答案:B解析:A、C項(xiàng)雖能溶解鐵,但同時(shí)析出的Ag和Cu會(huì)附著在鐵上,D項(xiàng)不能使鐵溶解,符合題意的是B項(xiàng)。3.下列金屬氧化物中屬于兩性氧化物的是()A.Na2O2 B.Al2O3 C.Fe2O3 D.CaO答案:B解析:過(guò)氧化鈉是過(guò)氧化物,不是兩性氧化物,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氧化鋁既能與酸反應(yīng)生成鹽和水,也能與堿溶液反應(yīng)生成鹽和水,屬于兩性氧化物,B項(xiàng)正確;氧化鐵和氧化鈣是堿性氧化物,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。4.為了檢驗(yàn)?zāi)矲eCl2溶液是否被氧化,可向試樣溶液中加入()A.AgNO3溶液 B.鹽酸C.KSCN溶液 D.石蕊溶液答案:C解析:FeCl2溶液若變質(zhì),溶液中一定存在Fe3+,檢驗(yàn)方法是滴加KSCN溶液,溶液變成紅色,故選用KSCN溶液,而加入其他物質(zhì)不能夠達(dá)到檢驗(yàn)的目的。5.隨著生活節(jié)奏的加快,方便的小包裝食品已被人們廣泛接受。為了延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期,防止食品氧化變質(zhì),在包裝袋中可以放入的化學(xué)物質(zhì)是()A.無(wú)水硫酸銅 B.硫酸亞鐵C.食鹽 D.生石灰答案:B解析:防止食品氧化變質(zhì),則所選物質(zhì)應(yīng)具有較強(qiáng)還原性,使氧氣氧化它,而不氧化食物,選項(xiàng)中只有硫酸亞鐵具有較強(qiáng)還原性。6.將下列四種鐵的化合物溶于稀鹽酸,滴加KSCN溶液沒(méi)有顏色變化,再加入氯水即可顯紅色的是()A.FeO B.Fe2O3C.FeCl3 D.Fe(OH)3答案:A解析:FeO溶于鹽酸生成氯化亞鐵和水,滴加KSCN溶液后溶液顏色沒(méi)有明顯變化,再加入氯水時(shí),氯水把亞鐵離子氧化為鐵離子,鐵離子與KSCN溶液反應(yīng)即可顯紅色,A項(xiàng)正確;Fe2O3溶于鹽酸生成氯化鐵和水,滴加KSCN溶液顯紅色,B項(xiàng)錯(cuò)誤;FeCl3溶于水,滴加KSCN溶液顯紅色,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Fe(OH)3溶于鹽酸生成氯化鐵和水,滴加KSCN溶液顯紅色,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.下列有關(guān)金屬鋁及其化合物的敘述正確的是()A.鋁在常溫下不與氧氣反應(yīng)B.鋁不與氯氣反應(yīng)C.鋁既能溶于酸溶液,又能溶于強(qiáng)堿溶液D.氧化鋁只能與酸溶液反應(yīng),不能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)答案:C解析:鋁常溫下在空氣中能與氧氣反應(yīng),表面形成一層氧化膜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鋁能在氯氣中燃燒生成氯化鋁,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鋁既能與酸溶液反應(yīng),又能與堿溶液反應(yīng),C項(xiàng)正確;氧化鋁是兩性氧化物,既能與酸溶液反應(yīng),又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.下列反應(yīng),其產(chǎn)物的顏色按紅色、紅褐色、淡黃色、藍(lán)色順序排列的是()①金屬鈉在氧氣中燃燒②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液并在空氣中放置一段時(shí)間③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④無(wú)水硫酸銅放入醫(yī)用酒精中A.②③①④ B.③②①④C.③①②④ D.①②③④答案:B解析:Na2O2為淡黃色固體,Fe(OH)3為紅褐色沉淀,Fe(SCN)3溶液呈紅色,CuSO4·5H2O為藍(lán)色。9.下列鐵的化合物通過(guò)化合反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)均能得到的是()A.Fe3O4 B.Fe2(SO4)3C.FeCl2 D.Fe(OH)3答案:C解析:Fe3O4無(wú)法通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)得到,A項(xiàng)錯(cuò)誤;硫酸鐵可以通過(guò)FeSO4溶液與氧氣的化合反應(yīng)得到,也可以通過(guò)氫氧化鐵與稀硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到,但無(wú)法通過(guò)置換反應(yīng)得到,B項(xiàng)錯(cuò)誤;FeCl2可以由FeCl3與Fe發(fā)生化合反應(yīng)得到,可以由Fe與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)得到,也可以由Fe(OH)2與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到,C項(xiàng)正確;Fe(OH)3可以通過(guò)Fe(OH)2與氧氣、水的化合反應(yīng)得到,也可以通過(guò)氯化鐵與氫氧化鈉溶液的復(fù)分解反應(yīng)得到,但無(wú)法通過(guò)置換反應(yīng)得到,D項(xiàng)錯(cuò)誤。10.下表中對(duì)離子方程式書(shū)寫的評(píng)價(jià)正確的是()選項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)與離子方程式評(píng)價(jià)A將銅屑加入含F(xiàn)e3+的溶液中:Fe3++CuFe2++Cu2+正確BNa2O2與H2O反應(yīng):Na2O2+H2O2Na++2OH-+O2↑錯(cuò)誤,氧元素質(zhì)量不守恒CNaOH溶液與氧化鋁反應(yīng):Al2O3+2OH-2AlO2-+H2錯(cuò)誤,產(chǎn)物應(yīng)該是Al(OH)3D向Fe(OH)3中加入足量稀鹽酸:OH-+H+H2O正確答案:B解析:A項(xiàng)電荷不守恒,正確的離子方程式為2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,評(píng)價(jià)錯(cuò)誤;B項(xiàng)正確的離子方程式為2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑,評(píng)價(jià)正確;C項(xiàng)離子方程式正確,評(píng)價(jià)錯(cuò)誤;D項(xiàng)正確的離子方程式為Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O,評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。11.在含有1molFeSO4的溶液中投入一小塊金屬鈉,反應(yīng)完全后,濾出沉淀并洗滌,然后在空氣中灼燒沉淀得到的固體物質(zhì)是()A.Fe B.FeO C.Fe(OH)3 D.Fe2O3答案:D解析:向FeSO4溶液中投入一小塊金屬鈉,生成Fe(OH)2,在空氣中Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3,灼燒時(shí)最后得到的固體為Fe2O3。12.為了驗(yàn)證Fe3+的性質(zhì),某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的一組實(shí)驗(yàn),其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的是()A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤答案:C解析:①Fe3+與Fe反應(yīng)生成Fe2+,溶液呈淺綠色,①正確;②Fe3+與SCN-反應(yīng)生成Fe(SCN)3,溶液呈紅色,②正確;③CuSO4溶液與FeCl3溶液不反應(yīng),混合后溶液不會(huì)變成無(wú)色,③錯(cuò)誤;④FeCl3溶液與AgNO3溶液反應(yīng)生成白色AgCl沉淀,該性質(zhì)不是Fe3+的性質(zhì),④錯(cuò)誤;⑤Fe3+與NaOH溶液反應(yīng)生成紅褐色Fe(OH)3沉淀,⑤正確。綜上所述,C項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共4個(gè)小題,共40分)13.(8分)已知,常見(jiàn)金屬單質(zhì)A有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系,其中F為紅褐色固體。(1)寫出化學(xué)式:B、D。

(2)寫出AB的化學(xué)方程式:。

(3)寫出EF的化學(xué)方程式:。

答案:(1)Fe3O4FeCl3(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析:F為紅褐色固體,可以推知F為Fe(OH)3,則金屬單質(zhì)A為Fe,B為Fe3O4,再由E和F的關(guān)系,可以推知E為Fe(OH)2,C為FeCl2,D為FeCl3。14.(8分)A、B、C是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的單質(zhì),常溫下甲、乙兩種化合物分別是黑色固體和無(wú)色液體,這些化合物和單質(zhì)之間有如圖所示關(guān)系。據(jù)此判斷:(1)元素A有可變化合價(jià),則單質(zhì)A是,化合物甲是。

(2)寫出反應(yīng)①②③的化學(xué)方程式。①,

②,

③。

答案:(1)FeFe3O4(2)①3Fe+2O2Fe3O4②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2③Fe3O4+4H23Fe+4H2O解析:A有可變化合價(jià)且與B點(diǎn)燃后得黑色固體甲,因此可假設(shè)A元素為Fe,點(diǎn)燃條件下與O2反應(yīng)可生成黑色Fe3O4,同時(shí)與無(wú)色液體H2O生成H2,而Fe3O4在高溫下能被H2還原得到Fe和H2O,與題意相符。15.(12分)已知X為Fe2O3和CuO的混合物,且氧化性強(qiáng)弱順序:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。X樣品可發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系:(1)寫出步驟③可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式(共有3個(gè))

。

(2)若溶液E中只有一種金屬離子,則一定是。

(3)若D固體是純凈物,該固體是(填化學(xué)式)。

(4)印刷電路板是由高分子材料和銅箔復(fù)合而成的,可用FeCl3溶液作“腐蝕劑”刻制印刷電路板,該過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

答案:(1)2Fe3++Fe3Fe2+,Cu2++FeFe2++Cu,2H++FeFe2++H2↑(2)Fe2+(3)Cu(4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+解析:(1)①步中的反應(yīng)為CuO+2HClCuCl2+H2O,Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O,所得溶液為FeCl3、CuCl2及過(guò)量的HCl的混合溶液;步驟②得到的固體有銅、鐵兩種,若B是銅,根據(jù)題給的氧化性順序可知,只有一個(gè)反應(yīng),不符合3個(gè)反應(yīng)的要求,故B應(yīng)是鐵。(2)若溶液E中只有一種金屬離子,則必然是氧化性最弱的Fe2+。(4)根據(jù)氧化性Fe3+>Cu2+可