1、學案學案 6 6化學計算中常用的幾種方法化學計算中常用的幾種方法 解題雖然沒有一成不變的方法模式，但應建立解題的基本思維模式：題示信息基礎知 識邏輯思維。掌握正確的解題方法能簡化解題過程，提高解題能力，常用的解題技巧 有： 1差量法 (1)差量法的應用原理 差量法是指根據化學反應前后物質的量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種差量可以 是質量、物質的量、氣態(tài)物質的體積和壓強、反應過程中的熱量等。用差量法解題是先 把化學方程式中的對應差量(理論差量)跟差量(實際差量)列成比例，然后求解。如： 2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1m(固)，n(氣)，V(氣) 2 mol1 mol

2、2 mol221 kJ24 g1 mol22.4 L(標況) (2)使用差量法的注意事項 所選用差值要與有關物質的數值成正比例或反比例關系。 有關物質的物理量及其單位都要正確地使用。 (3)差量法的類型及應用 質量差法 典例導悟 1為了檢驗某含有 NaHCO3雜質的 Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1 g 樣品加熱，其質量變?yōu)閣2 g，則該樣品的純度(質量分數) 是() 84w253w184w1w2 A.B. 31w131w1 73w242w1115w284w1 C.D. 31w131w1 解析樣品加熱發(fā)生的反應為： 2NaHCO3 16810662 m(NaHCO3) g(w1w2) g Na

3、2CO3H2OCO2m 168w1w2 質量差為(w1w2) g，故樣品中 NaHCO3質量為： g，Na2CO3質量為 w1 g 62 168w1w2 w g g 84w253w11168w1w2 62mNa2CO3 g，其質量分數為 。 62w1g31w1 m樣品 當然，本題也可用常規(guī)方法，依據化學方程式直接求解。 另解： 假設樣品有 x mol NaHCO3固體，則有： 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O x mol0.5x mol 據樣品加熱前后固體質量的關系，有w1gx mol84 gmol 1 0.5x mol106 gmol 1 w2g，解得 x(w1w2)/31，那么 Na

4、HCO3的質量為 m(NaHCO3)(w1w2)/31 mol84 gmol 1 84(w1w2)/31 g， 從而推知 Na2CO3的質量為 m(Na2CO3)w1g84(w1w2)/31 g (84w253w1)/31 g，因此 Na2CO3 樣品的純度為 w(Na2CO3)m(Na2CO3)/m(樣品) 84w253w1。 31w1 答案A 體積差法 典例導悟 2(2006北京理綜9)將a L NH3通過灼熱 的裝有鐵觸媒的硬質玻璃管后， 氣體體積變?yōu)?b L(氣體體積均在同溫同壓下測定)，該 b L 氣體中 NH3的體積分數是() 2abba A.B. ab 2abba C.D. ba

5、 解析本題主要考查學生利用“差量法”進行靈活計算的能力。 設參加反應的氨氣為 x ，則 2NH3 22 xba x(ba)L 所以氣體中 NH3的體積分數為 N23H2V a Lba L2ab 。 b Lb 特別提醒解答此類題的關鍵是分析引起差量的原因，只有當差值與始態(tài)量或終態(tài)量存 在比例關系，且化學計量的差值必須是同一物理量時，才能用“差量法”解題。 答案C 2關系式法 物質間的一種簡化的式子，解決多步反應，計算最簡捷。多步反應中建立關系式的方法： (1)疊加法(如利用木炭、水蒸氣制取氨氣) 高溫 COH2Og= CO2H2 CH2Og= COH2 高溫 由木炭、水蒸氣制取 NH3的關系為：

6、3C4NH3。 (2)元素守恒法 4NH35O2= 4NO6H2O 2NOO2=2NO 2 3NO2H2O=2HNO 3NO 經多次氧化和吸收，由N 元素守恒知： NH3HNO3 (3)電子轉移守恒法 NH3 HNO3，O2 2O2 由得失電子總數相等知， NH3經氧化等一系列過程生成HNO3， NH3和 O2的關系為 NH3 2O2。 失去8e 催化劑 得4e 典例導悟 3(2009海南， 7)用足量的CO還原13.7 g 某鉛氧化物，把生成的 CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質量為 8.0g，則此鉛氧化物的化學式是() APbOBPb2O3 CPb3O4DPbO2 答案

7、C 解析設此鉛氧化物的化學式為PbxOy， PbxOyyOyCOyCO2yCaCO3 16y100y m(O)1.28 g8.0 g 所以 m(Pb)13.7 g1.28 g12.42 g mPbmO xy 34 MPbMO 典例導悟 4(2007天津理綜，改編)黃鐵礦主要成 分是 FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.100 0 g 樣品在空氣中充分灼燒，將 生成的 SO2氣體與足量 Fe2(SO4)3溶液完全反應后，用濃度為0.020 00 molL1的 K2Cr2O7 標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標準溶液 25.00 mL。 2已知：SO22Fe32H2O=SO2 4

8、 2Fe4H 233Cr2O2 7 6Fe14H =2Cr 6Fe7H2O (1)樣品中 FeS2的質量分數是(假設雜質不參加反應)_。 (2)煅燒 10 t 上述黃鐵礦， 理論上產生 SO2的體積(標準狀況)為_L，制得 98 %的硫 酸質量為_t。 解析(1)據方程式 4FeS211O2= 2Fe2O38SO2 2 SO22Fe 3 2H2O=SO2 4 2Fe 4H 2 3 3 Cr2O2 7 6Fe 14H =2Cr 6Fe7H2O 3 2 6Fe 2 3SO FeS 得關系式：Cr2O7 22 2 3 1 2 mFeS2 0020 00 molL 1 0.025 00 L 120 高

9、溫 m(FeS2)0.090 00 g 樣品中 FeS2的質量分數為 90.00% (2)4FeS211O2= 2Fe2O38SO2 4 mol8 mol22.4 Lmol 1 101060.9mol V(SO2) 120 V(SO2)3.36106 L 3.36106L n(SO2) 1.5105 mol 1 22.4 Lmol 由 SO2SO3H2SO4 1 mol98 g 15105 molm(H2SO4)98% 得 m(H2SO4)1.5107 g15 t 答案(1)90.00%(2)3.3610615 高溫 特別提醒用關系式法解題的關鍵是建立關系式，而建立關系式的一般途徑有： 利用

10、粒子守恒建立關系式；利用化學方程式中化學計量數間的關系建立關系式；利用化 學方程式的加和建立關系式等。 3極值法 (1)極值法的含義 極值法是采用極限思維方式解決一些模糊問題的解題技巧。它是將題設構造為問題的兩 個極端，然后依據有關化學知識確定所需反應物或生成物的量值，進行判斷分析，求得 結果。 也稱為極端假設法。 (2)極值法解題的基本思路 極值法解題有三個基本思路： 把可逆反應假設成向左或向右進行的完全反應。 把混合物假設成純凈物。 把平行反應分別假設成單一反應。 (3)極值法解題的關鍵 緊扣題設的可能趨勢，選好極端假設的落點。 (4)極值法解題的優(yōu)點 極值法解題的優(yōu)點是將某些復雜的、難以

11、分析清楚的化學問題假設為極值問題，使解題 過程簡化，解題思路清晰，把問題化繁為簡，由難變易，從而提高了解題速度。 典例導悟 5在一容積固定的密閉容器中進行反 應：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。已知反應 過程中某一時刻 SO2、O2、SO3的濃度分別為 0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。當反 應達到平衡時，各物質的濃度可能存在的數據是() ASO2為 0.4 molL1，O2為 0.2 molL1 BSO2為 0.25 molL1 CSO2和 SO3均為 0.15 molL1 DSO3為 0.4 molL1 解析本題可根據極端假設法進行分析。若平衡向正反應方

12、向移動，達到平衡時 SO3的 濃度最大為 0.4 molL 1 ，而 SO2和 O2的濃度最小為 0；若平衡向逆反應方向移動，達到 平衡時 SO3的濃度最小為 0，而 SO2和 O2的最大濃度分別為 0.4 molL 1 、0.2 molL 1 ， 考慮該反應為可逆反應，反應不能向任何一個方向進行到底，因此平衡時SO3、O2、SO2 的濃度范圍應分別為 0c(SO3)0.4 molL 1, 0c(O2)0.2 molL 1, 0 X XB， X 代表平均相對原子(分子)質量、平均濃度、平均 含量、平均生成量、平均消耗量等。 (2)應用：已知 X 可以確定 XA、XB的范圍；或已知 XA、XB可

13、以確定 X 的范圍。 解題的關鍵是要通過平均值確定范圍，很多考題的平均值需要根據條件先確定下來再作 出判斷。實際上，它是極值法的延伸。 典例導悟 7兩種金屬混合物共 15 g，投入足量的 鹽酸中，充分反應后得到11.2 L H2(標準狀況)，則原混合物的組成肯定不可能為() AMg 和 AgBZn 和 Cu CAl 和 ZnDAl 和 Cu 解析本題可用平均摩爾電子質量(即提供 1 mol 電子所需的質量)法求解。反應中 H被 還原生成 H2，由題意可知 15 g 金屬混合物可提供 1 mol e，其平均摩爾電子質量為 15 gmol 1 。 選項中金屬 Mg、 Zn、 Al 的摩爾電子質量分

14、別為 12 gmol 1 、 32.5 gmol 1 、 9 gmol 1 ，其中不能與鹽酸反應的 Ag 和 Cu 的摩爾電子質量可看做。根據數學上的平均值原 理可知， 原混合物中一種金屬的摩爾電子質量大于15 gmol 1 ，另一金屬的摩爾電子質量 小于 15 gmol 1 。 答案B 典例導悟 8(2009上海，22 改編)實驗室將 9 g 鋁 粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發(fā)生鋁熱反應之后，所得固體中含金屬 單質為 18 g，則該氧化物粉末可能是() Fe2O3和 MnO2MnO2和 V2O5 Cr2O3和 V2O5Fe3O4和 FeO ABCD 9 g11 解析n(Al)

15、mol，Al 完全反應時轉移電子的物質的量為 mol31 mol， 3 27 gmol 1 3 則生成金屬的摩爾電子質量(轉移 1 mol e生成金屬的質量)為 18 gmol 1 。 56 g55 g 項生成 Fe 的摩爾電子質量為 18.67 gmol 1 ， 生成 Mn 的摩爾電子質量為 3 mol4 mol 13.75 gmol 1 ，根據平均值規(guī)律，正確；生成 Mn 的摩爾電子質量為 13.75 gmol 1 ， 51 g 生成 V 的摩爾電子質量為10.2 gmol 1 ， 根據平均值規(guī)律， 不可能生成單質 18 g； 5 mol 同理，也不可能生成金屬單質18 g；Al 完全反應

16、時生成 Fe 的質量大于 18 g，當氧化 物粉末不足量時，生成的金屬可能為18 g，正確。 答案C 特別提醒混合物的許多化學特征具有加合性， 均可求出平均值。 屬于這類“特性數量” 的有：相對分子質量、密度、同條件下的體積分數、物質的量濃度、反應熱、平均組成 等。平均值法解題范圍廣泛，特別適用于缺少數據而不能直接求解的混合物判斷問題。 5整體思維法(終態(tài)法) 整體思維拋開事物之間復雜的變化關系，從整體認識把握事物之間聯(lián)系規(guī)律，具有化繁 為簡，快速解題的功效，能較好的煅燒學生思維的全面性、靈活性，因此高考無論在選 擇還是綜合性題目中經常有意設置。 典例導悟 9在鐵和氧化鐵混合物 15 g 中，

17、 加入稀硫 酸 150 mL，能放出 H2 1.68 L(標準狀況)。同時鐵和氧化鐵均無剩余，向反應后的溶液中 滴入 KSCN 溶液， 未見顏色變化。 為了中和過量的 H2SO4， 且使 Fe2完全轉化成 Fe(OH)2， 共消耗 3 molL1的 NaOH 溶液 200 mL，則原硫酸的物質的量濃度是() A1.5 molL1B2 molL1 C2.5 molL1D3 molL1 解析此題反應過程復雜， 但最后溶液中只有 Na2SO4， 因為 NaOH 共 0.6 mol， 故 Na2SO4 為 0.3 mol，所以原 H2SO4為 0.3 mol。 答案B 1.一定條件下，合成氨氣反應達到

18、平衡時，測得混合氣體中氨氣的體積分數為20.0%，與 反應前的體積相比，反應后體積縮小的百分率是（） A.16.7% B.20.0% C.80.0% D.83.3% 答案A 2.（2011廈門模擬）取KI 溶液 25 mL，向其中滴加0.4 molL-1的 FeCl3溶液 135 mL,I- 完全反應生成 I2：2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+。將反應后的溶液用 CCl4萃取后分液，向分出的水 溶液中通入 Cl2至 0.025 mol 時，F(xiàn)e2+恰好完全反應。求 KI 溶液的物質的量濃度。 解析設 KI 的物質的量是 x。 2I-Cl2 21 X0.025 mol 3.（2011武漢質檢

19、）已知 2A）溶液的 pH 大于 1，其 酸式鹽 NaHA 溶液的 pH 小于 7。 取等體積的 H2A 溶液和 NaOH 溶液混合后， 所得溶液的 pH 等于 7，則酸溶液與堿溶液的物質的量濃度之比是（） A.小于 0.5B.等于 0.5 C.大于 0.5 且小于 1D.大于 1 且小于 2 -1 解析因為 0.1 molLH2A 的 pH 大于 1，所以 H2A 是弱酸，則 H2A 與 NaOH 生成正鹽 （Na2A）時，由于 Na2A 水解，溶液顯堿性，pH 大于 7，此時酸溶液與堿溶液的物質的量 濃度之比是 12=0.5?，F(xiàn)已知混合液的 pH 等于 7，故 H2A 必須過量，NaOH 溶液的濃度 -1 只能小于 0.2 mol L ， 所以二者的物質的量濃度之比一定要大于0.5， 即最小值大于 0.5。 又因為 H2A 與 NaOH 反應生成酸式鹽（NaHA）時，溶液的pH 小于 7，所以 NaHA 溶液顯酸 性，此時酸溶液與堿溶液的物質的量濃度之比是11，要使溶液的 pH 等于 7，二者的物 質的量濃度之比的最大值要小于 1。由此可知，酸溶液與堿溶液的物質的量濃度之比在 0.5 與 1 之間。 答案C 4.兩種氣態(tài)烴以任意比例混合， 在 105時，1 L 該混合烴與 9 L 氧氣混合，充分燃燒后