1. 化学计算中常用的几种方法
1. 掌握化学计算中的常用方法和技巧。
2. 强化基本计算技能,提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。
【经典题型】
题型一:差量法的应用
【例1】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105Pa , 270C)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。
【点拨】原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。
CxHy + (x+ )O2 xCO2 + H2O 体积减少
1 1+
10 20
计算可得y=4 ,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4
【规律总结】
差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差,也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系。
【巩固】
1、现有KCl、KBr的混合物3.87g,将混合物全部溶解于水,并加入过量的AgNO3溶液,充分反应后产生6.63g沉淀物,则原混合物中钾元素的质量分数为
A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487
题型二:守恒法的应用
【例2】Cu、Cu2O和CuO组成的混合物,加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到224mLNO气体(标准状况)。求:
(1) 写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。
(2) 产物中硝酸铜的物质的量。
(3) 如混合物中含0.01moLCu,则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少?
(4) 如混合物中Cu的物质的量为X,求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围。
【点拨】本题为混合物的计算,若建立方程组求解,则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解,则可达到化繁为简的目的。
(1) 利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O
(2) 利用N原子守恒。n(HNO3)== 0.06mol,n(NO)== 0.01mol,
则n(Cu(NO3)2)==(0.06-0.01)/2=0.025mol
(3) 本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质,但参加氧化还原反应的只有 Cu、Cu2O,所以利用电子守恒可直接求解。
转移电子总数:n(e-)= n(NO)×3==0.03mol
Cu提供电子数:0.01×2=0.02mol
Cu2O提供电子数:0.03-0.02=0.01mol n(Cu2O)=0.01/2=0.005mol
n(CuO)=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol
(4) 根据(3)解法可得n(Cu2O)=0.015-Xmol n(CuO)=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设:若电子全由Cu提供则n(Cu)=0.015mol;若电子全由Cu2O提供则n(Cu2O)=0.015mol,则n(Cu2+)==0.03mol大于了0.025mol,说明n(Cu)不等于0,另根据n(CuO)=X-0.005mol要大于0可得n(Cu)>0.005mol。所以0.005mol 1时,二氧化碳过量,则固体产物为KHCO3。答案为:①K2CO3+KOH ②K2CO3 ③K2CO3+KHCO3 ④KHCO3
(2)由:①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3
22.4L(标态) 138g 22.4L(标态) 100g
2.24L(标态) 13.8g 2.24L(标态) 10.0g
∵ 13.8g>11.9g>10.0g
∴ 得到的白色固体是 K2CO3和KHCO3的混合物。
设白色固体中 K2CO3 x mol,KHCO3 y mol,即
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3
x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol
x mol+y mol=2.24L/22.4mol"L—1=0.100 mol (CO2)
138g"mol—1 × x mol 100 g"mol—1 × y mol=11.9g (白色固体)
解此方程组,得
x=0.0500mol (K2CO3)
y=0.0500mol (KHCO3)
∴ 白色固体中 ,K2CO3 质量为 138g"mol—1 × 0.0500mol=6.90g
KHCO3质量为 100 g"mol—1 ×0.0500mol=5.00g
消耗 KOH 物质的量为
2x mol+y mol=2×0.05
2. 化学计算技巧
一、化学计算的基本特点
化学计算是中学化学学习的重要内容,也是高考命题考查的重点之一。高考试题中化学计算的内容占15%含有计算因素的试题大约占试卷总分的1/3 ,分析近几年来的高考化学计算试题,大至有以下几个特点:
1.化学知识与数学计算的有机结合
化学计算的基础是对相关化学知识的正确理解和应用,计算是工具和手段。要进行化学计算,必须弄清“质”与“量”的相互关系,并自觉地从两者的紧密结合上去进行分析和解答。“明确化学涵义”与“理解量的关系”两者密不可分。
明确化学涵义指:应明确化学概念和化学原理的涵义、元素化合物的性质、化学反应的实质等。
理解量的关系指:应理解数量、质量、体积、物质的量在化学物质或化学反应中的计算、表示或相互关系等。
2.基础性强
重视基本化学物理量的计算和有关概念的应用,基本化学计算的考查在试题中重复出现的几率高。物质的量,气体摩尔体积、物质的量浓度,溶液的pH等计算所占比例较大。并强调对化学原理的分析,避免繁杂的数学运算。
3.灵活性大
在计算题中设计一些巧解巧算试题,这些试题往往用常规解法也可得到同样结果,但要比巧解巧算多几倍的时间,以至影响全卷试题的解答。巧解巧算题检验学生是否掌握一定的解题技巧,考查学生思维的敏捷性、严密性、整体性、创造性。
解化学计算题没有一成不变的方法模式,重要的是要建立解决化学问题的基本思维模式,或者说是解题基本步骤。
二、化学计算的基本方法
1.代数法
代数法是最常用的计算方法。根据题意设一个或几个未知数,然后根据化学知识,把已知条件和所设的未知数联系起来,找出等量关系列方程求解。代数法在解较复杂的化学计算题时,它的优越性更大。
2.关系式法
关系式法也叫比例法,就是根据化学概念、物质组成、化学反应中有关物质数量间的关系建立未知量和已知量之间的关系,即表示某些量在变化时成正比例关系的式子。根据关系式确定的数量关系,进行化学计算的方法。
关系式法应用比较广泛,特别是在解决比较复杂的习题时,如多步反应中物质量之间的关系,优点更为突出。
3.公式法
公式法是应用从化学原理和化学定律总结归纳的一般公式进行解题的一种方法。公式法的优点是思维推理过程有据可循,并能迅速地列出具体解题算式。但应用此法必须注重公式的推导和应用范围,及公式中各文字所代表的意义,只有这样才能灵活运用公式,避免生搬硬套。
公式法在解决有关溶液的计算时,应用比较广泛。
4.差量法
这是应用反应物或生成物的质量差或体积差与反应物或生成物成正比例关系列式求解的一种方法。它的实质仍是比例法。如按化学方程式反应物的量为A1,生成物的量为B1;设反应物参加反应的量为A2,生成物的量为B2,由反应物的量和生成物的量成正比例关系可推出:
A1-B1和A2-B2为质量差或体积差。这种方法在有关剩余物的计算和气体分析计算中常用。
差量法的实质是利用反应体系中某化学量从始态到终态的差量,作为解题的突破口。按差量的性质来说,除了利用质量差、体积差之外,还可利用物质的量的差值、压强差值、溶液质量差值,溶解度差值进行有关的计算。
从任何一个化学反应中,均可找到一个或多个有关量的差值,因此运用此法解题时,必须仔细分析题意,理清思路,选定好相关物理量的差值。
利用差量法解题可以使许多化学计算解法从简,并能使学生更深刻地理解所发生量的变化实质,对培养学生抽象思维能力有良好的作用。
5.图解分析法
在认真阅读题目、分析理解题意的基础上,按照知识的内在联系,作图求解。对于较复杂的庞大计算题,用图解法可帮助思考,分析、判断,易于找出解题思路。
图解法的关键在于图。图要简明,易于观察,脉络清楚,能说明问题,能启迪思维。数量关系要反映在图上,化学原理要隐现在其中,这样才能起到较好的作用。
6.推导法(讨论法)
这是根据基本概念、化学原理和物质的性质应用已知条件进行分析、推理的一种解题方法。这种方法常和其他方法综合使用。其特点是解题的结果常有几种可能性,必须通过全面
分析,一一列举它的每种可能性,再根据已知条件进行检验,确定正确结果。
讨论是一种十分重要的科学思维方法,它充分体现了化学知识与数学知识的结合。解这类题的要点是①正确分析所发生的化学反应;②依据有关化学方程式和数据进行过量判断或划分取值范围;③确定在不同取值范围内所对应的产物或反应混合物的成分;④进行必要的计算求解。讨论法要有足够的根据,并紧扣题意。
讨论法从解题思路与技巧的不同,大至可分为不定方程式讨论法、不等式讨论法、分析推理讨论法等。
一、关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。
例题1 某种H2和CO的混合气体,其密度为相同条件下
再通入过量O2,最后容器中固体质量增加了 [ ]
A.3.2 g B.4.4 g C.5.6 g D.6.4 g
[解析]
固体增加的质量即为H2的质量。
固体增加的质量即为CO的质量。
所以,最后容器中固体质量增加了3.2g,应选A。
二、方程或方程组法
根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。
例题2 有某碱金属M及其相应氧化物的混合物共10 g,跟足量水充分反应后,小心地将溶液蒸干,得到14 g无水晶体。该碱金属M可能是 [ ]
A.锂 B.钠 C.钾 D.铷
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)
设M的原子量为x
解得 42.5>x>14.5
分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是B、C。
三、守恒法
化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,那么就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。
例题3 将5.21 g纯铁粉溶于适量稀H2SO4中,加热条件下,用2.53 g KNO3氧化Fe2+,充分反应后还需0.009 mol Cl2才能完全氧化Fe2+,则KNO3的还原产物氮元素的化合价为___。
解析:,0.093=0.025x+0.018,x=3,5-3=2。应填:+2。
(得失电子守恒)
四、差量法
找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是根据化学方程式计算的巧用。它最大的优点是:只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
例题4 加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg,使之完全反应,得剩余物ng,则原混合物中氧化镁的质量分数为 [ ]
设MgCO3的质量为x
MgCO3 MgO+CO2↑混合物质量减少
应选A。
五、平均值法
平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题
断MA或MB的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。
例题5 由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 [ ]
A.锌 B.铁 C.铝 D.镁
各金属跟盐酸反应的关系式分别为:
Zn—H2↑ Fe—H2↑
2Al—3H2↑ Mg—H2↑
若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:Zn∶32.5g;Fe∶28 g;Al∶9g;Mg∶12g。其中只有铝的质量小于10g,其余均大于10g,说明必含有的金属是铝。应选C。
六、极值法
巧用数学极限知识进行化学计算的方法,即为极值法。
例题6 4个同学同时分析一个由KCl和KBr组成的混合物,他们各取2.00克样品配成水溶液,加入足够HNO3后再加入适量AgNO3溶液,待沉淀完全后过滤得到干燥的卤化银沉淀的质量如下列四个选项所示,其中数据合理的是[ ]
A.3.06g B.3.36g C.3.66g D.3.96
本题如按通常解法,混合物中含KCl和KBr,可以有无限多种组成方式,则求出的数据也有多种可能性,要验证数据是否合理,必须将四个选项代入,看是否有解,也就相当于要做四题的计算题,所花时间非常多.使用极限法,设2.00克全部为KCl,根据KCl-AgCl,每74.5克KCl可生成143.5克AgCl,则可得沉淀为(2.00/74.5)*143.5=3.852克,为最大值,同样可求得当混合物全部为KBr时,每119克的KBr可得沉淀188克,所以应得沉淀为(2.00/119)*188=3.160克,为最小值,则介于两者之间的数值就符合要求,故只能选B和C.
七、十字交叉法
若用A、B分别表示二元混合物两种组分的量,混合物总量为A+B(例如mol)。
若用xa、xb分别表示两组分的特性数量(例如分子量),x表示混合物的特性数量(例如平均分子量)则有:
十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用十字交叉法计算。
使用十字交叉法的关键是必须符合二元一次方程关系。它多用于哪些计算?
明确运用十字交叉法计算的条件是能列出二元一次方程的,特别要注意避免不明化学涵义而滥用。
十字交叉法多用于:
①有关两种同位素原子个数比的计算。
②有关混合物组成及平均式量的计算。
③有关混合烃组成的求算。(高二内容)
④有关某组分质量分数或溶液稀释的计算等。
例题7 已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素,而铱的平均原子量为192.22,这两种同位素的原子个数比应为 [ ]
A.39∶61 B.61∶39
C.1∶1 D.39∶11
此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:
八、讨论法
讨论法是一种发现思维的方法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;若题设条件不充分,则需采用讨论的方法,计算加推理,将题解出。
例题8 在30mL量筒中充满NO2和O2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,最后剩余5mL气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?
最后5mL气体可能是O2,也可能是NO,此题需用讨论法解析。
解法(一)最后剩余5mL气体可能是O2;也可能是NO,若是NO,则说明NO2过量15mL。
设30mL原混合气中含NO2、O2的体积分别为x、y
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
原混合气体中氧气的体积可能是10mL或3mL。
解法(二):
设原混合气中氧气的体积为y(mL)
(1)设O2过量:根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则O2得电子数等于NO2失电子数。
(y-5)×4=(30-y)×1
解得y=10(mL)
(2)若NO2过量:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4y y
3NO2+H2O=2HNO3+NO
因为在全部(30-y)mLNO2中,有5mLNO2得电子转变为NO,其余(30-y-5)mLNO2都失电子转变为HNO3。
O2得电子数+(NO2→NO)时得电子数等于(NO2→HNO3)时失电子数。
【评价】解法(二)根据得失电子守恒,利用阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可利用电子得失守恒法进行计算。
无论解法(一)还是解法(二),由于题给条件不充分,均需结合讨论法进行求算。
4y+5×2=(30-y-5)×1
解得y=3(mL)
原氧气体积可能为10mL或3mL
【小结】以上逐一介绍了一些主要的化学计算的技能技巧。解题没有一成不变的方法模式。但从解决化学问题的基本步骤看,考生应建立一定的基本思维模式。“题示信息十基础知识十逻辑思维”就是这样一种思维模式,它还反映了解题的基本能力要求,所以有人称之为解题的“能力公式”。希望同学们建立解题的基本思维模式,深化基础,活化思维,优化素质,跳起来摘取智慧的果实。
聆听并总结以下进行化学计算的基本步骤:
(1)认真审题,挖掘题示信息。
(2)灵活组合,运用基础知识。
(3)充分思维,形成解题思路。
(4)选择方法,正确将题解出。
4. 初中化学式计算方法
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掌握有关化学式的计算方法是学习化学的基本能力,也是中考化学的重点知识之一,同学们在学习时应给予足够的重视。下面对有关化学式的计算方法进行归纳,供同学们学习时参考。
一、方法归纳
现以化合物AxBy(A、B两元素的相对原子质量分别为a、b)为例,将有关化学式计算的常用关系式总结如下。
1. AxBy的相对分子质量=ax+by
2. A、B两元素的质量比
A元素的质量:B元素的质量=ax:by
3. A元素的质量分数=×100%
4. A元素的质量=AxBy的质量×A元素的质量分数
5. AxBy的质量
6. 混合物中某物质的质量分数(纯度)=
[或=(杂质中不含该元素)]
二、例题剖析
人体中的钙元素主要存在于骨骼和牙齿中,以羟基磷酸钙晶体的形式存在。牛奶中含钙丰富又易被吸收,且牛奶中的钙和磷比例合适,是健骨的理想食品。下图是某乳业公司纯牛奶包装标签和部分说明。请仔细阅读后回答下列问题。
(1)羟基磷酸钙的相对分子质量是 。
(2)羟基磷酸钙中钙、磷、氧、氢四种元素的原子个数比是 。
(3)羟基磷酸钙中钙、磷、氧、氢四种元素的质量比是 。
(4)羟基磷酸钙中钙元素的质量分数为 。(计算结果保留到0.1%)
(5)251g羟基磷酸钙与 g碳酸钙(CaCO3)所含钙元素的质量相等。
(6)若成人每天至少需要0.6g的钙,且这些钙有90%来自牛奶,则每人每天要喝 盒这种牛奶。
分析:这是一道典型的有关化学式的基础计算题,基本上涵盖了化学式的各方面计算,如相对分子质量、元素的质量比、元素的质量分数以及综合计算等。要解答这类题目必须熟练掌握和灵活运用上述6个基本公式。
(1)计算相对分子质量,运用公式1可得:40×5+(31+16×4)×3+(16+1)×1=502。
(2)计算各原子的个数比时,可先求同种原子的总数,然后再计算各原子的个数比。如钙原子有5个、磷原子有3个、氧原子有4×3+1=13个、氢原子有1个,那么羟基磷酸钙中钙、磷、氧、氢四种元素的原子个数比是5:3:13:1。
(3)计算元素的质量比,运用公式2,可得钙、磷、氧、氢四种元素的质量比为(40×5):(31×3):(16×13):(1×1)=200:93:208:1。
(4)计算元素的质量分数,运用公式3,可得钙元素的质量分数为×100%=39.8%。
(5)251g羟基磷酸钙中含钙元素的质量为,设与质量为x的碳酸钙所含钙元素的质量相等,则有×100%=100g,则x=250g。
(6)该小题较为综合,正确解答的前提是看懂包装标签上的部分说明,如每盒是250mL,而每100mL内含钙≥0.11g等重要信息,计算过程为盒。则每人每天要喝2盒这种牛奶。
在计算时,请注意以下两点:
1. 元素的质量比不等于元素的原子数目比。如上面例题中第(3)小题,钙、磷、氧、氢四种元素的质量比就不是5:3:13:1。
2. 在计算分子中原子总数目时,若元素符号右下角没有数字,一定要作为一个原子,因为元素符号本身就代表一个原子。同样在计算相对分子质量时,也要注意此类问题。如上面例题中第(1)小题,计算时就注意到这一点了。
跟踪训练:三聚氰胺(C3N6H6)是一种低毒性化工产品,婴幼儿大量摄入会引起泌尿系统疾患。市场上被不法分子用于添加到奶制品和饲料中的三聚氰胺被称为“蛋白精”。请填写下列空白:
(1)三聚氰胺的相对分子质量是 。
(2)三聚氰胺中碳、氮、氢三种元素的质量比是 。
(3)三聚氰胺中氮元素的质量分数是 (保留三位有效数字)。
(4)126g三聚氰胺与 g碳酸氢铵(NH4HCO3)所含氮元素的质量相等。
参考答案:(1)126 (2)6:14:1 (3)66.7% (4)474
5. 高中化学常用的7种计算方法
在每年的化学高考试题中,计算题的分值大约要占到15%左右,从每年的高考试卷抽样分析报告中经常会说计算题的得分率不是太高,大家在心理上对计算题不太重视,使得每次考试都会有不少考生在计算方面失分太多。高一化学中计算类型比较多,其中有些计算经常考查,如能用好方法,掌握技巧,一定能达到节约时间,提高计算的正确率。下面就谈一谈解答计算的一些巧解和方法。
一、差量法
差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差或物质的量之差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系
二、 守恒法
化学反应的实质是原子间重新组合,依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象,如:质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变,在配制或稀释溶液的过程中,溶质的质量不变。原子守恒即反应前后主要元素的原子的个数不变,物质的量保持不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液、胶体等,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化-还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,无论是自发进行的氧化-还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此。
三、 关系式法
实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时,往往涉及到多步反应:从原料到产品可能要经过若干步反应;测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系,依据若干化学反应方程式,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方法,称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤,避免计算错误,并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式,建立关系式的方法主要有:1、利用微粒守恒关系建立关系式,2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式,3、利用方程式的加合建立关系式。
四、方程式叠加法
许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应,这一类计算,如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式,这样的计算就变为简单。如果是多种物质与同一物质的完全反应,若确定这些物质的物质的量之比,也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式,可以使这类计算变为简单。
五、等量代换法
在混合物中有一类计算:最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据,思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量,通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式,求出结果。
六、摩尔电子质量法
在选择计算题中经常有金属单质的混合物参与反应,金属混合物的质量没有确定,又由于价态不同,发生反应时转移电子的比例不同,讨论起来极其麻烦。此时引进新概念“摩尔电子质量”计算就极为简便,其方法是规定“每失去1mol电子所需金属的质量称为摩尔电子质量”。可以看出金属的摩尔电子质量等于其相对原子质量除以此时显示的价态。如Na、K等一价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量,Mg、Ca、Fe、Cu等二价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以2,Al、Fe等三价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以3。
七、极值法
“极值法”即 “极端假设法”,是用数学方法解决化学问题的常用方法,一般解答有关混合物计算时采用。可分别假设原混合物是某一纯净物,进行计算,确定最大值、最小值,再进行分析、讨论、得出结论。
八、优先原则
关于一种物质与多种物质发生化学反应的计算,首先要确定反应的先后顺序:如没有特殊要求,一般认为后反应的物质在先反应物质完全反应后再发生反应。计算时要根据反应顺序逐步分析,才能得到正确答案。
计算题常用的一些巧解和方法
在每年的化学高考试题中,计算题的分值大约要占到15%左右,从每年的高考试卷抽样分析报告中经常会说计算题的得分率不是太高,大家在心理上对计算题不太重视,使得每次考试都会有不少考生在计算方面失分太多。高一化学中计算类型比较多,其中有些计算经常考查,如能用好方法,掌握技巧,一定能达到节约时间,提高计算的正确率。下面就谈一谈解答计算的一些巧解和方法。
一、差量法
差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差或物质的量之差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系。
例1
将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21.0g,加热至质量不再变化时,称得固体质量为12.5g。求混合物中碳酸钠的质量分数。
解析
混合物质量减轻是由于碳酸氢钠分解所致,固体质量差21.0g-14.8g=6.2g,也就是生成的CO2和H2O的质量,混合物中m(NaHCO3)=168×6.2g÷62=16.8g,m(Na2CO3)=21.0g-16.8g=4.2g,所以混合物中碳酸钠的质量分数为20%。
二、 守恒法
化学反应的实质是原子间重新组合,依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象,如:质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变,在配制或稀释溶液的过程中,溶质的质量不变。原子守恒即反应前后主要元素的原子的个数不变,物质的量保持不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液、胶体等,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化-还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,无论是自发进行的氧化-还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此。
1. 原子守恒
例2
有0.4g铁的氧化物,
用足量的CO 在高温下将其还原,把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固体沉淀物,这种铁的氧化物的化学式为()
A. FeO
B. Fe2O3
C. Fe3O4
D. Fe4O5
解析
由题意得知,铁的氧化物中的氧原子最后转移到沉淀物CaCO3中。且n(O)=n(CaCO3)=0.0075mol, m(O)=0.0075mol×16g/mol=0.12g。m(Fe)=0.4g-0.12g=0.28g,n(Fe)=0.005mol。n(Fe)∶n(O)=2:3,选B
2. 元素守恒
例3
将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol�6�1L―1的盐酸中。氧化物恰好完全溶解,在所得的溶液中通入0.56L(标况)氯气时,恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+,则该混合物中铁元素的质量分数为
()
A. 72.4%
B. 71.4%
C. 79.0%
D. 63.6%
解析
铁的氧化物中含Fe和O两种元素,由题意,反应后,HCl中的H全在水中,O元素全部转化为水中的O,由关系式:2HCl~H2O~O,得:n(O)= ,m(O)=0.35mol×16g�6�1mol―1=5.6 g;
而铁最终全部转化为FeCl3,n(Cl)=0.56L ÷22.4L/mol×2+0.7mol=0.75mol,n(Fe)= ,m(Fe)=0.25mol×56g�6�1mol―1=14 g,则 ,选B。
3. 电荷守恒法 例4
将8g
Fe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中,再投入7g铁粉收集到1.68L
H2(标准状况),同时,Fe和Fe2O3均无剩余,为了中和过量的硫酸,且使溶液中铁元素完全沉淀,共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为()
A. 1.5mol/L
B. 0.5mol/L
C. 2mol/L
D. 1.2mol/L
解析
粗看题目,这是一利用关系式进行多步计算的题目,操作起来相当繁琐,但如能仔细阅读题目,挖掘出隐蔽条件,不难发现,反应后只有Na2SO4存在于溶液中,且反应过程中SO42―并无损耗,根据电中性原则:n(SO42―)= n(Na+),则原硫酸的浓度为:2mol/L,故选C。
4. 得失电子守恒法
例5
某稀硝酸溶液中,加入5.6g铁粉充分反应后,铁粉全部溶解,生成NO,溶液质量增加3.2g,所得溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比为 ()
A. 4∶1
B. 2∶1
C. 1∶1
D. 3∶2
解析
设Fe2+为xmol,Fe3+为ymol,则:
x+y= =0.1(Fe元素守恒)
2x+3y= (得失电子守恒)
得:x=0.06mol,y=0.04mol。则x∶y=3∶2。故选D。
三、 关系式法
实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时,往往涉及到多步反应:从原料到产品可能要经过若干步反应;测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系,依据若干化学反应方程式,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方法,称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤,避免计算错误,并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式,建立关系式的方法主要有:1、利用微粒守恒关系建立关系式,2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式,3、利用方程式的加合建立关系式。
例6
工业上制硫酸的主要反应如下:
4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O=H2SO4
煅烧2.5t含85%FeS2的黄铁矿石(杂质不参加反应)时,FeS2中的S有5.0%损失而混入炉渣,计算可制得98%硫酸的质量。
解析
根据化学方程式,可以找出下列关系:FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4, 本题从FeS2制H2SO4,是同种元素转化的多步反应,即理论上FeS2中的S全部转变成H2SO4中的S。得关系式FeS2~2H2SO4。过程中的损耗认作第一步反应中的损耗,得可制得98%硫酸的质量是 =3.36 。
四、方程式叠加法
许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应,这一类计算,如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式,这样的计算就变为简单。如果是多种物质与同一物质的完全反应,若确定这些物质的物质的量之比,也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式,可以使这类计算变为简单。
例7
将2.1g由CO 和H2 组成的混合气体,在足量的O2 充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2 固体中,固体的质量增加 A. 2.1g
B. 3.6g
C. 4.2g
D. 7.2g
解析 CO和H2都有两步反应方程式,量也没有确定,因此逐步计算比较繁。Na2O2足量,两种气体完全反应,所以将每一种气体的两步反应合并可得H2+Na2O2=2NaOH,CO+ Na2O2=Na2CO3,可以看出最初的气体完全转移到最后的固体中,固体质量当然增加2.1g。选A。此题由于CO和H2的量没有确定,两个合并反应不能再合并!
五、等量代换法
在混合物中有一类计算:最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据,思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量,通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式,求出结果。
例8
有一块Al-Fe合金,溶于足量的盐酸中,再用过量的NaOH溶液处理,将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧完全变成红色粉末后,经称量,红色粉末的质量恰好与合金的质量相等,则合金中铝的质量分数为 ()
A. 70%
B. 30%
C. 47.6%
D. 52.4%
解析 变化主要过程为:
由题意得:Fe2O3与合金的质量相等,而铁全部转化为Fe2O3,故合金中Al的质量即为Fe2O3中氧元素的质量,则可得合金中铝的质量分数即为Fe2O3中氧的质量分数,O%= ×100%=30%,选B。
6. 初三的化学计算题解答技巧都有什么
化学计算的常用技巧
(1)定量问题定性化;(2)近似估算;(3)运用整体思维,化繁为简;(4)利用图象解题等等。
1.化学计算的常用方法
(1)守恒法:包括原子个数守恒、得失电子守恒、电荷守恒法、质量守恒法等。
(2)极值法: 从问题的极端去思考、去推理、判断,使问题得到解决。
(3)讨论法:当题中含有不确定的因素时,对每一种可能情况进行的讨论。
(4)十字交叉法:已知混合中某一量的平均值,求混合物中两物质的质量比。
(5)差量法:运用前后量的差,根据方程式中的计量数的关系直接求解。
7. 高中化学常用的7种计算方法 我们老师老是说有7大计算方法,请高手们仔细说说!thanks )
化学计算常用方法
守恒法 利用反应体系中变化前后,某些物理量在始、终态时不发生变化的规律列式计算.主要有:(1)质量守恒;(2)原子个数守恒;(3)电荷守恒;(4)电子守恒;(5)浓度守恒(如饱和溶液中);(6)体积守恒;(7)溶质守恒;(8)能量守恒.
差量法 根据物质发生化学反应的方程式,找出反应物与生成物中某化学量从始态到终态的差量(标准差)和实际发生化学反应差值(实际差)进行计算.主要有:(1)质量差;(2)气体体积差;(3)物质的量差;(4)溶解度差……实际计算中灵活选用不同的差量来建立计算式,会使计算过程简约化.
平均值法 这是处理混合物中常用的一种方法.当两种或两种以上的物质混合时,不论以何种比例混合,总存在某些方面的一个平均值,其平均值必定介于相关的最大值和最小值之间.只要抓住这个特征,就可使计算过程简洁化.主要有:(1)平均相对分子质量法;(2)平均体积法;(3)平均质量分数法;(4)平均分子组成法;(5)平均摩尔电子质量法;(6)平均密度法;(7)平均浓度法……
关系式法 对于多步反应体系,可找出起始物质和最终求解物质之间的定量关系,直接列出比例式进行计算,可避开繁琐的中间计算过程.具体有:(1)多步反应关系法:对没有副反应的多步连续反应,可利用开始与最后某一元素来变建立关系式解题.(2)循环反应关系法:可将几个循环反应加和,消去其中某些中间产物,建立一个总的化学方程式,据此总的化学方程式列关系式解题.
十字交叉法 实际上是一种数学方法的演变,即为a1x1+a2x2=a平×(x1+x2)的变式,也可以转化为线段法进行分析.(1)浓度十字交叉法;(2)相对分子质量十字交叉法等.
极值法 当两种或多种物质混合无法确定其成分及其含量时,可对数据推向极端进行计算或分析,假设混合物质量全部为其中的某一成分,虽然极端往往不可能存在,但能使问题单一化,起到了出奇制胜的效果.常用于混合物与其他物质反应,化学平衡混合体系等计算.
讨论法 当化学计算中,不确定因素较多或不同情况下会出现多种答案时,就要结合不同的情况进行讨论.将不确定条件转化为已知条件,提出各种可能答案的前提,运用数学方法,在化学知识的范围内进行计算、讨论、推断,最后得出结果.主要有以下几种情况:(1)根据可能的不同结果进行讨论;(2)根据反应物相对量不同进行讨论;(3)运用不定方程或函数关系进行讨论.
估算法 有些化学计算题表面看来似乎需要进行计算,但稍加分析,不需要复杂计算就可以推理出正确的答案.快速简明且准确率高,适合于解某些计算型选择题.但要注意,这是一种特殊方法,适用范围不大.
8. 化学中常用的计算方法
化学中常用的计算方法,主要是根据方程式来计算反应物或者是产物的量,这个是化学中在中学阶段最常用到的计算内容了。
9. 化学中常用的计算方法有哪些
化学计算是中学化学的一个难点和重点,要掌握化学计算,应了解中学化学计算的类型,不同类型解题方法是有所不同的,因此我把中学化学中出现的解题方法归纳如下,每种类型都举例加以说明。
一、守恒法
化学反应的实质是原子间重新组合,依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象,如:质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。
(一)质量守恒法
质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变,在配制或稀释溶液的过程中,溶质的质量不变。
【例题】1500C时,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其密度是相同条件下氢气密度的
(A)96倍 (B)48倍 (C)12倍 (D)32倍
【分析】(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑ 根据质量守恒定律可知混和气体的质量等于碳酸铵的质量,从而可确定混和气体的平均分子量为 =24 ,混和气体密度与相同条件下氢气密度的比为 =12 ,所以答案为C
(二)元素守恒法
元素守恒即反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物质的量、质量也不变。
【例题】有一在空气中放置了一段时间的KOH固体,经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3% 取1克该样品投入25毫升2摩/升的盐酸中后,多余的盐酸用1.0摩/升KOH溶液30.8毫升恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可得到固体
(A)1克 (B)3.725克 (C)0.797克 (D)2.836克
【分析】KOH、K2CO3跟盐酸反应的主要产物都是KCl,最后得到的固体物质是KCl,根据元素守恒,盐酸中含氯的量和氯化钾中含氯的量相等,所以答案为B
(三)电荷守恒法
电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液等,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。
【例题】在Na2SO4和K2SO4的混和溶液中,如果[Na+]=0.2摩/升,[SO42-]=x摩/升 ,[K+]=y摩/升,则x和y的关系是
(A)x=0.5y (B)x=0.1+0.5y (C)y=2(x-0.1) (D)y=2x-0.1
【分析】可假设溶液体积为1升,那么Na+物质的量为0.2摩,SO42-物质的量为x摩,K+物质的量为y摩,根据电荷守恒可得[Na+]+[K+]=2[SO42-],所以答案为BC
(四)电子得失守恒法
电子得失守恒是指在发生氧化—还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。
【例题】将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中,在加热条件下,用2.53克KNO3去氧化溶液中亚铁离子,待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化,写出硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式。
【分析】铁跟盐酸完全反应生成Fe2+,根据题意可知Fe2+分别跟KMnO4溶液和KNO3溶液发生氧化还原反应,KMnO4被还原为Mn2+,那么KNO3被还原的产物是什么呢?根据电子得失守恒进行计算可得KNO3被还原的产物是NO,所以硝酸钾和氯化亚铁完全反应的化学方程式为: KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2O
二、差量法
差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的对应差量(理论差量)列成比例,其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。
(一)质量差法
【例题】在1升2摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的铜粉,充分反应后溶液的质量增加了13.2克,问:(1)加入的铜粉是多少克?(2)理论上可产生NO气体多少升?(标准状况)
【分析】硝酸是过量的,不能用硝酸的量来求解。铜跟硝酸反应后溶液增重,原因是生成了硝酸铜,所以可利用这个变化进行求解。
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O 增重
192 44.8 636-504=132
X克 Y升 13.2 可得X=19.2克,Y=4.48升
(二)体积差法
【例题】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105Pa , 270C)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。
【分析】原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用烃的燃烧通式进行有关计算。
CxHy + (x+ )O2 → xCO2 + H2O 体积减少
1 1+
10 20
计算可得y=4 ,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4
(三)物质的量差法
【例题】白色固体PCl5受热即挥发并发生分解:PCl5(气)= PCl3(气)+ Cl2 现将5.84克PCl5装入2.05升真空密闭容器中,在2770C达到平衡时,容器内的压强为1.01×105Pa ,经计算可知平衡时容器内混和气体物质的量为0.05摩,求平衡时PCl5的分解百分率。
【分析】原PCl5的物质的量为0.028摩,反应达到平衡时物质的量增加了0.022摩,根据化学方程式进行计算。
PCl5(气)= PCl3(气)+ Cl2 物质的量增加
1 1
X 0.022
计算可得有0.022摩PCl5分解,所以结果为78.6%
三、十字交叉法
十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。凡可按M1n1 + M2n2 = (n1 + n2)计算的问题,均可用十字交叉法计算的问题,均可按十字交叉法计算,算式为:
M1 n1=(M2- )
M2 n2=( -M1)
式中, 表示混和物的某平均量,M1、M2则表示两组分对应的量。如 表示平均分子量,M1、M2则表示两组分各自的分子量,n1、n2表示两组分在混和物中所占的份额,n1:n2在大多数情况下表示两组分物质的量之比,有时也可以是两组分的质量比,如在进行有关溶液质量百分比浓度的计算。十字交叉法常用于求算:混和气体平均分子量及组成、混和烃平均分子式及组成、同位素原子百分含量、溶液的配制、混和物的反应等。
(一)混和气体计算中的十字交叉法
【例题】在常温下,将1体积乙烯和一定量的某气态未知烃混和,测得混和气体对氢气的相对密度为12,求这种烃所占的体积。
【分析】根据相对密度计算可得混和气体的平均式量为24,乙烯的式量是28,那么未知烃的式量肯定小于24,式量小于24的烃只有甲烷,利用十字交叉法可求得甲烷是0.5体积
(二)同位素原子百分含量计算的十字叉法
【例题】溴有两种同位素,在自然界中这两种同位素大约各占一半,已知溴的原子序数是35,原子量是80,则溴的两种同位素的中子数分别等于。
(A)79 、81 (B)45 、46 (C)44 、45 (D)44 、46
【分析】两种同位素大约各占一半,根据十字交叉法可知,两种同位素原子量与溴原子量的差值相等,那么它们的中子数应相差2,所以答案为D
(三)溶液配制计算中的十字交叉法
【例题】某同学欲配制40%的NaOH溶液100克,实验室中现有10%的NaOH溶液和NaOH固体,问此同学应各取上述物质多少克?
【分析】10%NaOH溶液溶质为10,NaOH固体溶质为100,40%NaOH溶液溶质为40,利用十字交叉法得:需10%NaOH溶液为
×100=66.7克,需NaOH固体为 ×100=33.3克
(四)混和物反应计算中的十字交叉法
【例题】现有100克碳酸锂和碳酸钡的混和物,它们和一定浓度的盐酸反应时所消耗盐酸跟100克碳酸钙和该浓度盐酸反应时消耗盐酸量相同。计算混和物中碳酸锂和碳酸钡的物质的量之比。
【分析】可将碳酸钙的式量理解为碳酸锂和碳酸钡的混和物的平均式量,利用十字交叉法计算可得碳酸锂和碳酸钡的物质的量之比97:26
四、关系式法
实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时,往往涉及到多步反应:从原料到产品可能要经过若干步反应;测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系,依据若干化学反应方程式,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方法,称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤,避免计算错误,并能迅速准确地获得结果。
(一)物质制备中的关系式法
【例题】含有SiO2的黄铁矿试样1克,在O2中充分灼烧后残余固体为0.76克,用这种黄铁矿100吨可制得98%的浓硫酸多少吨?(设反应过程有2%的硫损失)
【分析】根据差量法计算黄铁矿中含FeS2的量为72% ,而反应过程损失2%的硫即损失2%的FeS2 ,根据有关化学方程式找出关系式:FeS2 — 2H2SO4 利用关系式计算可得结果为:制得98%的浓硫酸117.6吨。
(二)物质分析中的关系式法
测定漂白粉中氯元素的含量,测定钢中的含硫量,测定硬水中的硬度或测定某物质组成等物质分析过程,也通常由几步反应来实现,有关计算也需要用关系式法。
【例题】让足量浓硫酸与10克氯化钠和氯化镁的混合物加强热反应,把生成的氯化氢溶于适量的水中,加入二氧化锰使盐酸完全氧化,将反应生成的氯气通入KI溶液中,得到11.6克碘,试计算混和物中NaCl的百分含量。
【分析】根据有关化学方程式可得:4HCl — I2 ,利用关系式计算可得生成氯化氢的质量是6.7克,再利用已知条件计算得出混和物中NaCl的百分含量为65% 。
五、估算法
(一)估算法适用于带一定计算因素的选择题,是通过对数据进行粗略的、近似的估算确定正确答案的一种解题方法,用估算法可以明显提高解题速度。
【例题】有一种不纯的铁,已知它含有铜、铝、钙或镁中的一种或几种,将5.6克样品跟足量稀H2SO4完全反应生成0.2克氢气,则此样品中一定含有
(A)Cu (B)Al (C)Ca (D)Mg
【分析】计算可知,28克金属反应失去1摩电子就能符合题目的要求。能跟稀H2SO4反应,失1摩电子的金属和用量分别为:28克Fe、9克Al、20克Ca、12克Mg,所以答案为A
(二)用估算法确定答案是否合理,也是我们检查所做题目时的常用方法,用此法往往可以发现因疏忽而造成的计算错误。
【例题】24毫升H2S在30毫升O2中燃烧,在同温同压下得到SO2的体积为
(A)24毫升 (B)30毫升 (C)20毫升 (D)18毫升
【分析】2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O 根据方程式系数的比例关系估算可得答案为D
六、类比法
类比法是将问题类比于旧问题,从而运用旧知识解决新问题的方法。类比法的实质是能力的迁移,即将熟悉问题的能力迁移到新情景或生疏问题上来,实现这种迁移的关键就是找准类比对象,发现生疏问题与熟悉问题本质上的类同性。运用类比法的题又可分为:自找类比对象和给出类比对象两种。前者一般比较简单,后者则可以很复杂,包括信息给予题中的大部分题目。
【例题】已知PH3在溶液中呈弱碱性,下列关于PH4Cl的叙述不正确的是
(A)PH4Cl水解呈酸性 (B)PH4Cl含有配位键
(C)PH4Cl是分子晶体 (D)PH4Cl与NaOH溶液共热可产生PH3
【分析】NH3和H4Cl的性质我们已经学过,N和P是同一主族元素性质相似,所以答案为C
七、始终态法
始终态法是以体系的开始状态与最终状态为解题依据的一种解题方法。有些变化过程中间环节很多,甚至某些中间环节不太清楚,但始态和终态却交待得很清楚,此时用“始终态法”往往能独辟蹊径,出奇制胜。
【例题】把适量的铁粉投入足量的盐酸中,反应完毕后,向溶液中通入少量Cl2 ,再加入过量烧碱溶液,这时有沉淀析出,充分搅拌后过滤出沉淀物,将沉淀加强热,最终得到固体残留物4.8克。求铁粉与盐酸反应时放出H2的体积(标准状况)。
【分析】固体残留物可肯定是Fe2O3 ,它是由铁经一系列反应生成,氢气是铁跟盐酸反应生成的,根据2Fe — Fe2O3 、Fe — H2 这两个关系式计算可得:H2的体积为1.344升
八、等效思维法
对于一些用常规方法不易解决的问题,通过变换思维角度,作适当假设,进行适当代换等使问题得以解决的方法,称为等效思维法。等效思维法的关键在于其思维的等效性,即你的假设、代换都必须符合原题意。等效思维法是一种解题技巧,有些题只有此法可解决,有些题用此法可解得更巧更快。
【例题】在320C时,某+1价金属的硫酸盐饱和溶液的浓度为36.3% ,向此溶液中投入2.6克该无水硫酸盐,结果析出组成为R2SO4·10H2O的晶体21.3克。求此金属的原子量。
【分析】21.3克R2SO4·10H2O晶体比2.6克无水硫酸盐质量多18.7克,这18.7克是从硫酸盐饱和溶液得的,所以它应该是硫酸盐饱和溶液,从而可知21.3克R2SO4·10H2O中含有11.9克结晶水、9.4克R2SO4 ,最后结果是:此金属的原子量为23
九、图解法
化学上有一类题目的已知条件或所求内容是以图像的形式表述的,解这类题的方法统称图解法。图解法既可用于解决定性判断方面的问题,也可以用于解决定量计算中的问题。运用图解法的核心问题是识图。
(一)定性判断中的图解法
这类问题常与化学反应速度、化学平衡、电解质溶液、溶解度等知识的考查相联系。解题的关键是认清横纵坐标的含义,理解图示曲线的化学意义,在此基础上结合化学原理作出正确判断。
【例题】右图表示外界条件(温度、压强)的变化对下列反 Y
应的影响:L(固)+ G(气)= 2R(气)- 热量 在图中, P1 P2 P3
(P1<P2<P3) Y轴是指:
(A)平衡混和气体的百分含量 (B)G的转化率
(C)平衡混和气体中G的百分含量(D)L的转化率
【分析】认真分析图中曲线的变化可知随温度升高,Y值降
低,而随压强升高,Y值升高,所以答案是C
(二)定量计算中的图解法
这类问题要求解题者根据文字叙述及图象提供的信息,通过计算求某些量的数值或某些量的相互关系。解这类题的要求在于必须抓住图像中的关键“点”,如转折点、最大值点、最小值点等,以关键点为突破口,找出等量关系或列出比例式进而求解。
【例题】某温度时,在2升容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化曲线如图所示,根据图中数据分析,该反应的化学方程式为:____
______________________________。反应开始至2 0.1 0.9 Y
分钟,Z的平均反应速率为:__________________。 X
【分析】由数据可知X和Y都是反应物,Z是生成 0.7
物。平衡时X减少0.3、Y减少0.1、而Z则增
加0.2 ,那么化学方程式应该为3X + Y = 2Z
而Z的平均反应速率为:0.05摩/升·分 0.2 Z
0 2 t(分)
十、讨论法
(一)不定方程讨论法
当一个方程式中含有两个未知数时,即为不定方程。不定方程一般有无数组解,有些化学题根据题设条件最终只能得到不定方程,必须利用化学原理加以讨论才可以得出合理的有限组解。使问题得到圆满解决。
【例题】22.4克某金属M能与42.6克氯气完全反应,取等质量的该金属与稀盐酸反应,可产生氢气8.96升(标准状况),试通过计算确定该金属的原子量。
【解】金属M跟氯气反应生成物为MClx ,跟稀盐酸反应生成物为MCly ,分别写出化学方程式进行计算。 2M + xCl2 = 2MClx
2M 71x 列式整理可得:M=18.7x (1)式
2M + 2yHCl = 2MCly + yH2
2M 22.4y 列式整理可得:M=28y (2)式
对(1)式和(2)式进行讨论可得,当x=3 、y=2时,原子量M=56
(二)过量问题讨论法
所谓过量问题讨论法是指题目没有明确指出何种反应物过量,且反应物相对量不同时,反应过程可能不同,需要通过讨论来解题的方法。
【例题】写出H2S燃烧反应的化学方程式。1升H2S气体和a升空气混和后点燃,若反应前后气体的温度和压强都相同(200C,101.3千帕),试讨论当a的取值范围不同时,燃烧后气体的总体积V(用含a的表达式表示,假设空气中氮气和氧气的体积比为4∶1,其它成分可忽略不计)。
【解】反应式为: 2H2S+3O2=2SO2+2H2O 2H2S+O2=2S+2H2O a升空气中含氧气0.2a升、含氮气0.8a 升。氮气不参加反应,体积保持不变。根据 2H2S+O2=2S+2H2O 若1升H2S气体和a升空气完全反应,则a=2.5升,下列进行讨论:
(1)若a<2.5升,硫化氢过量 2H2S+O2=2S+2H2O
2 1 所以V=1-0.4a+o.8a=1+0.4a (L)
(2)若a>2.5升,氧气过量 2H2S+O2=2S+2H2O 2H2S+3O2=2SO2+2H2O
2 1 2 3 2
可得V=0.2a-0.5+0.8a=a-0.5 (L)
(三)分析推理讨论法
在分析推理讨论法中,突出分析推理对不定因素的讨论,用较少的计算过程肯定可能的情况,否定不可能的假设,从而较快地进入实质性问题的解决过程。
【例题】在28.4克CaCO3和MgCO3组成的混和物中加入足量稀盐酸,生成气体全部被250毫升2摩/升NaOH溶液吸收,将此溶液在减压,低温条件下蒸干得到29.6克不含结晶水的固体物质。求原混和物中各种物质各多少克?
【解】NaOH物质的量为0.5摩,所以固体物质也应含有0.5摩的钠离子,下面进行讨论:
(1)NaOH过量,0.5摩NaOH质量为20克,而0.25摩Na2CO3质量为26.5克,NaOH和Na2CO3混合不可能得到29.6克固体物质。这个假设不成立。
(2)CO2过量,固体物质可能为Na2CO3和NaHCO3 ,0.25摩Na2CO3质量为26.5克,0.5摩NaHCO3质量为42克,这个假设成立。
通过上述讨论可知29.6克固体物质是Na2CO3和NaHCO3的混和物,有关反应为:
CO2 + 2NaOH =Na2CO3 + H2O CO2 + NaOH = NaHCO3
利用方程式计算CO2的物质的量为0.3摩,生成二氧化碳的有关反应为:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2
利用方程式计算可得:原混和物中CaCO3为20克、MgCO3为8.4克。
http://www.nhyz.org/kyy/jw/aa1.htm
10. 高中化学计算题的方法技巧
1.差量法
当反应前后固体或液体的质量发生变化时或反应前后气体的压强、密度、物质的量、体积等发生变化时可用差量法计算。
2.守恒法
物质在参加反应时,化合价升降的总数,反应物和生成物的总质量,各物质中所含的每一种原子的总数,各种微粒所带的电荷总和等等,都必须守恒.所以守恒是解计算题时建立等量关系的依据,守恒法往往穿插在其它方法中同时使用,是各种解题方法的基础,利用守恒法可以很快建立等量关系,达到速算效果.
3.关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的诸法中较主要的一种方法,它可以使多步计算化为一步完成。凡反应连续进行,上一步反应的产物为下一步反应的反应物的反应,,绝大多数可用关系式法解决。寻找关系式的方法,一般有以下两种:
1、 出各步反应的方程式,然后逐一递进找出关系式;
2、根据某原子守恒,直接写出关系式。
例一定量的铁粉和9克硫粉混合加热,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9克水,求加入的铁粉质量为
A.14g B.42g C.56g D.28g
解析:因为题目中无指明铁粉的量,所以铁粉可能是过量,也可能是不足,则与硫粉反应后,加入过量盐酸时生成的气体就有多种可能:或者只有H2S(铁全部转变为FeS2),或者是既有H2S又有H2(铁除了生成FeS2外还有剩余),所以只凭硫粉质量和生成的水的质量,不易建立方程求解.根据各步反应的定量关系,列出关系式:(1)Fe--FeS(铁守恒)--H2S(硫守恒)--H2O(氢守恒),(2)Fe--H2(化学方程式)--H2O(氢定恒),从而得知,无论铁参与了哪一个反应,每1个铁都最终生成了1个H2O,所以迅速得出铁的物质的量就是水的物质的量,根本与硫无关,所以应有铁为9/18=0.5摩,即28克.