‘壹’ 高中化学考试计算题常用的公式有哪些
高中化学计算用的公式并不多n=m/M
V=nVm
C=n/V=ρVW%/M
计算时用的化学方程式比较多。主要要记住Al的,Na2CO3以及和N有关的相关的化学方程式。
最重要的是一些方法:比如十字交叉,差量法,元素守恒,溶液呈中性,这些方法的掌握更为重要
‘贰’ 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.
‘叁’ 高一化学常用计算方法,比如说十字交叉法,差量法等等,都帮我详细讲解一下
一、差量法
在一定量溶剂的饱和溶液中,由于温度改变(升高或降低),使溶质的溶解度发生变化,从而造成溶质(或饱和溶液)质量的差量;每个物质均有固定的化学组成,任意两个物质的物理量之间均存在差量;同样,在一个封闭体系中进行的化学反应,尽管反应前后质量守恒,但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化,形成差量。差量法就是根据这些差量值,列出比例式来求解的一种化学计算方法。该方法运用的数学知识为等比定律及其衍生式:或。差量法是简化化学计算的一种主要手段,在中学阶段运用相当普遍。常见的类型有:溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等。在运用时要注意物质的状态相相同,差量物质的物理量单位要一致。
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14.8g。求混合物中碳酸钠的质量分数。
2.实验室用冷却结晶法提纯KNO3,先在100℃时将KNO3配成饱和溶液,再冷却到30℃,析出KNO3。现欲制备500g较纯的KNO3,问在100℃时应将多少克KNO3溶解于多少克水中。(KNO3的溶解度100℃时为246g,30℃时为46g)
3.某金属元素R的氧化物相对分子质量为m,相同价态氯化物的相对分子质量为n,则金属元素R的化合价为多少?
4.将镁、铝、铁分别投入质量相等、足量的稀硫酸中,反应结束后所得各溶液的质量相等,则投入的镁、铝、铁三种金属的质量大小关系为( )
(A)Al>Mg>Fe (B)Fe>Mg>Al (C)Mg>Al>Fe (D)Mg=Fe=Al
二、十字交叉法
凡能列出一个二元一次方程组来求解的命题,即二组分的平均值,均可用十字交叉法,此法把乘除运算转化为加减运算,给计算带来很大的方便。
十字交叉法的表达式推导如下:设A、B表示十字交叉的两个分量,表示两个分量合成的平均量,xA、xB分别表示A和B占平均量的百分数,且xA+xB=1,则有:
A•xA+B•xB= (xA+xB) 化简得:
若把 放在十字交叉的中心,用A、B与其交叉相减,用二者差的绝对值相比即可得到上式。
十字交叉法应用非常广,但不是万能的,其适用范围如表4—2:
含 化学
义 量
类型 A、B
xA、xB
1 溶液中溶质
质量分数 混合溶液中溶质质量质量分数 质量分数
2 物质中某元素
质量分数 混合物中某
元素质量分数 质量分数
3 同位素相对
原子质量 元素相对
原子质量 同位素原子
百分组成
4 某物质相对
分子质量 混合物平均相对分子质量 物质的量分数
或体积分数
5 某物质分子
组成 混合物的平均
分子组成 物质的量分数
6 用于某些综合计算:如十字交叉法确定某些盐的组成、有机物的组成等
正确使用十字交叉法解题的关键在于:(1)正确选择两个分量和平均量;(2)明确所得比为谁与谁之比;(3)两种物质以什么为单位在比。尤其要注意在知道质量平均值求体积或物质的量的比时,用此法并不简单。
1. 现有50g 5%的CuSO4溶液,把其浓度增大一倍,可采用的方法有:(1)可将原溶液蒸发掉 g水;(2)可向原溶液中加入12.5% CuSO4溶液 g;(3)可向原溶液中加入胆矾 g;(4)可向原溶液中加入CuSO4白色粉末 g。
2 . 今有NH4NO3和CO(NH2)2混合化肥,现测得含氮质量分数为40%,则混合物中NH4NO3和CO(NH2)2的物质的量之比为( )
(A)4∶3 (B)1∶1 (C)3∶4 (D)2∶3
三、平均法
对于含有平均含义的定量或半定量习题,利用平均原理这一技巧性方法,可省去复杂的计算,迅速地作出判断,巧妙地得出答案,对提高解题能力大有益处。平均法实际上是对十字交叉所含原理的进一步运用。解题时,常与十字交叉结合使用,达到速解之目的。原理如下:
若A>B,且符合 ,则必有A> >B,其中是A、B的相应平均值或式。xA•xB分别是A、B的份数。
常见的类型有:元素质量分数、相对原子质量、摩尔电子质量、双键数、化学组成等平均法。有时运用平均法也可讨论范围问题。
1. 某硝酸铵样品中氮的质量分数25%,则该样品中混有的一组杂质一定不是( )
(A)CO(NH2)2和NH4HCO3 (B)NH4Cl和NH4HCO3
(C)NH4Cl和(NH4)2SO4 (D)(NH4)2SO4和NH4HCO3
2. 把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉末95mg溶于水后,与足量的硝酸银溶液反应,生成氯化银沉淀300mg,则该氯化镁中的杂质可能是( )
(A)氯化钠 (B)氯化铝 (C)氯化钾 (D)氯化钙
3. 某含杂质的CaCO3样品只可能含有下列括号中四种杂质中的两种。取10g该样品和足量盐酸反应,产生了2.24L标准状况下的CO2气体。则该样品中一定含有 杂质,可能含有 杂质。(杂质:KHCO3、MgCO3、K2CO3、SiO2)
4 .(1)碳酸氢铵在170℃时完全分解,生成的混和气体平均相对分子质量是 。
(2)某爆鸣气中H2和O2的质量分数分别为75%和25%,则该爆鸣气对氢气的相对密度是 。
(3)体积为1 L的干燥容器充入HCl气体后,测得容器中气体对氧气相对密度为1.082,用此气体进行喷泉实验,当喷泉停止后,进入容器中液体的体积是 。
附:平均摩尔质量( )的求法:
① m总—混和物叫质量 n总—混和物总物质的量
② =M1•n1%+M2•n2%+… M1、M2……各组分的摩尔质量,n1%、n2%……各组分的物质的量分数。(注: 如是元素的摩尔质量,则M1、M2……是各同位素的摩尔质量,n1%、n2%……是各同位素的原子分数(丰度)。)
③ 如是气体混合物的摩尔质量,则有 =M1•V1%+M2•V2%+…(注:V1%、V2%……气体体积分数。)
④ 如是气体混合物的摩尔质量,则有 =d•MA (注:MA为参照气体的摩尔质量,d为相对密度)
四、 守恒法
在化学反应中存在一系列守恒现象,如:质量守恒(含原子守恒、元素守恒)、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液、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。
a. 质量守恒
1 . 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
2. 将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol•L―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%
b. 电荷守恒法
3. 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
4. 镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁,将燃烧后的产物全部溶解在50mL 1.8 mol•L-1盐酸溶液中,以20mL 0.9 mol•L-1的氢氧化钠溶液中和多余的酸,然后在此溶液中加入过量碱把氨全部释放出来,用足量盐酸吸收,经测定氨为0.006 mol,求镁带的质量。
c. 得失电子守恒法
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
6. (1)0.5mol铜片与足量的浓HNO3反应,收集到的气体经干燥后(不考虑损耗),测知其密度在标准状况下为2.5 g•L-1,其体积为 L。
(2)0.5mol铜片与一定量的浓HNO3反应,收集到的气体经干燥后(不考虑损耗)在标准状况下的体积为17.92L,则参加反应的硝酸物质的量为 ;若将这些气体完全被水吸收,则应补充标准状况下的氧气体积为 L。(不考虑2NO2 N2O4反应)
7. 已知:2 Fe2++Br2 = 2 Fe3++2Br-,若向100mLFeBr2溶液中缓缓通入2.24L标准状况下的氯气,结果有三分之一的Br-离子被氧化成Br¬2单质,试求原FeBr2溶液的物质的量浓度。
五、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。
1. 常温下,向20L真空容器中通a mol H2S和b mol SO2(a、b都是正整数,且a≤5,b≤5),反应完全后,容器内可能达到的最大密度约是( )
(A)25.5 g•L-1 (B)14.4 g•L-1 (C)8 g•L-1 (D)5.1 g•L-1
2. 在标准状况下,将盛满NO、NO2、O2混合气的集气瓶,倒置于水槽中,完全溶解,无气体剩余,其产物不扩散,则所得溶液的物质的量浓度(C)数值大小范围为( )
(A) (B)
(C) (D)
3. 当用m mol Cu与一定量的浓HNO3反应,在标准状况下可生成nL的气体,则m与n的数值最可能的关系是( )
(A) (B) (C) (D)无法判断
4. 将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应,生成H2 2.8 L(标准状况),原混合物的质量可能是( )
A. 2g B. 4g C. 8g D. 10g
计算方法》详细答案:
一、1. 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%。
2.分析 本例是涉及溶解度的一道计算题。解答本题应具备理解透彻的概念、找准实际的差量、完成简单的计算等三方面的能力。题中告知,在100℃和30℃时,100g水中分别最多溶解KNO3246g和46g,由于冷却时溶剂的质量未变,所以温度从100℃下降到30℃时,应析出晶体246g-46g=200g(溶解度之差)。由题意又知,在温度下降过程中溶质的析出量,据此可得到比例式,求解出溶剂水的质量。再根据水的质量从而求出配制成100℃饱和溶液时溶质KNO3的质量。
解 设所用水的质量为x,根据题意,可列下式:
解得:x=250g
又设100℃时饱和溶液用KNO3的质量为y,根据溶质与溶剂的对应关系,列式如下:
解得:y=615g
答 将615KNO3溶解于250g水中。
3. 解 若金属元素R的化合价为偶数x,则其相同价态的氧化物、氯化物的化学式分别为、RClx。根据关系式 ~RClx,相对分子质量差值为 ,所以n-m=27.5x,。若金属元素R的化合价为奇数x,则其相同价态的氧化物、氯化物的化学式分别为R2Ox、RClx。由关系式R2Ox~2RClx可知,相对分子质量的差值为2×35.5x-16x=55x,所以2n-m=55x,x= 。
答 金属元素R的化合价为 或 。
二、1.分析 本例是将稀溶液浓缩的一道填空题。若按通常方法,根据溶质守恒,列方程进行求解,则解题繁。若运用十字交叉法,运算简洁,思路流畅。但应处理好蒸发掉水,或加入CuSO4粉末时CuSO4的质量分数,前者可视为0,后者视为100%。
解 (1) (负号代表蒸发) 说明水蒸发掉的质量为原溶液质量的,即25g。
(2) 说明加入12.5% CuSO4溶液的质量为原溶液质量的2倍,即100g。
(3)胆矾中CuSO4的质量分数为
说明加入胆矾的质量为原溶液质量的 ,即 。
(4) 说明加入CuSO4的质量为原溶液质量的,即 。
答 25 100 4.63 2.78
2. 解 方法1:NH4NO3中N%= =35%,CO(NH2)2中N%= =46.7%
说明NH4NO3与CO(NH2)2的物质的量之比为。
方法2:设混合物中NH4NO3的物质的量为1 mol,CO(NH2)2的物质的量为x。
根据题意,列式如下:
解得:x=1 mol
方法3:由于NH4NO3和CO(NH2)2分子中均含有2个N原子,根据混合物中N%=40%,可知该混合物的平均相对分子质量为。
说明NH4NO3与CO(NH2)2的物质的量之比为1∶1。
答 本题正确选项为(B)。
三、1. 解 NH4NO3中氮的质量分数是,而CO(NH2)2、NH4Cl、NH4HCO3和(NH4)2SO4中氮的质量分数分别是46.7%、26.2%、17.7%和21.1%,其中只有(NH4)2SO4和NH4HCO3一组氮的质量分数都小于25%。
因此,该样品中混有的一组杂质一定不是(NH4)2SO4和NH4HCO3。
答 本题正确选项为(D)。
2. 解 若95mg全是MgCl2,则其反应后产生AgCl的质量为 g•mol-1
=287mg<300mg。
根据平均含义可推知:95mg杂质与足量AgNO3溶液反应生成AgCl的质量应大于300mg。这就要求杂质中Cl元素的质量分数比MgCl2中高才有可能。因此本题转换成比较Cl元素含量的高低。现将每种的化学式作如下变形:MgCl2、Na2Cl2、Al Cl2、K2Cl2、CaCl2。显然,金属式量低的,Cl元素含量高,因此,只有AlCl3才有可能成为杂质。
答 本题正确选项为(B)。
3.略
4. 解 (1)NH4HCO3 NH3↑+H2O↑+CO2↑
根据质量守恒可知:n(NH4HCO3)•M(NH4HCO3)=n(混)• (混),故 (混)= 79
g•mol-1,即混和气体的平均相对分子质量为26.3。
(2)设爆鸣气100g,则H2的物质的量为100g×75%÷2g•mol-1=37.5mol,O2物质的量为100g×25%÷32g•mol-1=0.78mol。
故爆鸣气的平均摩尔质量为100g÷(37.5+0.78)mol=2.619g•mol-1,即对氢气的相对密度为2.619 g•mol-1÷2 g•mol-1=1.31。
(3)干燥容器中气体的平均相对分子质量为1.082×32=34.62,由34.62<36.5,故该气体应为HCl和空气的混和气体。
说明HCl与空气的体积比为5.62∶1.88=3∶1,即混和气体中HCl的体积为1L =0.75L。由于HCl气体极易溶于水,所以当喷泉结束后,进入容器中液体的体积即为HCl气体的体积0.75L。
答 (1)26.3 (2)1.31 (3)0.75L
四、1. 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. 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•mol―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•mol―1=14 g,则 ,选B。
3. 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. 分析 本例是镁及其化合物有关性质应用的一道计算题。本题涉及的反应较多,有2Mg+O2 2MgO,3Mg+N2 Mg3N2,MgO+2HCl = MgCl2+H2O,Mg3N2+8HCl = 3MgCl2+2NH4Cl,NaOH+HCl = NH4Cl等反应。若用常规方法审题和解题,则分析要求高,计算难度大,思维易混乱,很难正确解答本题。现运用图示法审题如下:
发现:MgCl2、NH4Cl、NaCl溶液中,阴阳离子电荷浓度(或物质的量)相等即电荷守恒,再根据相关微粒的物质的量守恒,列出等式,从而一举突破,从容解答本题。
解 根据图示,对MgCl2、NH4Cl、NaCl溶液分析,由电荷守恒得知:
式中:
解得: ,即
5. 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。
6. 解 (1)Cu与浓HNO3反应的化学方程式为:Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,因是足量的浓硝酸,故还原产物只是NO2。理论上讲,0.5mol Cu可得1mol NO2气体。由于气体的密度在标准状况下为2.5g•L-1,即摩尔质量M= g•L-1 22.4 L•mol-1=56g•mol-1。显然,56g•mol-1大于M(NO2)(46 g•mol-1),因此,不能认为收集到的气体全是NO2,应考虑平衡2NO2 N2O4的存在。所以收集到的气体是NO2和N2O4的混合气体。根据质量守恒,混合气体的质量应等于1 mol NO2气体的质量即为46g,所以混和气体的体积为46g 2.5g•L-1=18.4L。
(2)Cu与浓HNO3反应的化学方程式为:Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,因是一定量的浓HNO3,随着反应的进行,浓HNO3逐渐变成了稀HNO3,此时反应的化学方程式为:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,故收集到的气体应是NO和NO2的混合气体。无法得知NO和NO2各自的物质的量,但它们物质的量之和为17.92L 22.4 L•mol-1=0 .8mol。根据N元素守恒,参加反应的硝酸的物质的量为2n[Cu(NO3)2]+n(NO)+
n(NO2)=2 0.5mol+0.8mol=1.8mol。
补充O2,NO和NO2被水吸收的化学方程式为:4NO+3O2+2H2O=4HNO3,4NO2+O2+2H2O = 4HNO3,从整个氧化还原过程来看,HNO3并没有参加反应,参加的只是Cu与O2。因此,根据电子守恒,可列下式:
解得:V=5.6L
答 (1)18.4L;(2)1.8mol,5.6L
7. 分析 本例是有关氧化还原反应的一道计算题,涉及氧化还原的选择性(即反应的先后顺序)、进程性(即氧化剂或还原剂的量控制着反应的进程)和整体性(即无论有几个氧化还原反应发生,始终存在氧化剂所得电子数等于还原剂所失电子数,或称电子守恒)。根据题意分析,可知Fe2+与Br-还原能力大小为Fe2+ >Br-。因此,在FeBr2溶液中通入Cl2时,首先发生:Cl2+2Fe2+ = 2Fe3++2Cl -,然后再发生:Cl2+2 Br- = Br2+2Cl -。根据Cl2用量控制反应进程,所以Fe2+和Br-失去电子数目应等于Cl2得到电子数目。据此守恒关系,列出等式,很易求解。
解 设FeBr2物质的量浓度为C,由电子守恒可知:
解得:C=1.2 mol•L-1
答 原FeBr2溶液的物质的量浓度为1.2mol•L-1。
五、1. 本题提供的思路是运用极限法来分析求解。因为M(SO2)>M(H2S),要达到最大密度,必然剩余SO2气体,且物质的量为最多,因此极端考虑,起始时,SO2物质的量取最大(5mol),H2S物质的量取最小(1 mol),故反应后剩余SO2为 ,密度为 。所以(B)选项为本题正确答案。
答 本题正确选项为(B)。
2. (B) 3.略
4. 解析本题给出的数据不足,故不能求出每一种金属的质量,只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌,质量最小的为铝。故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g,假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g,金属实际质量应在2.25g ~8.125g之间。故答案为B、C。
六、1. 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 。
七、1. 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!
八、1. 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。
九、1. 解析 。由题意,生成0.5mol H2,金属失去的电子即为1mol,即合金的平均摩尔电子质量为10g/mol,镁、铝、铁、锌的摩尔电子质量分别为:12、9、28、32.5(单位:g/mol),由平均值可知,混合物中一种金属的摩尔电子质量小于10g/mol,另一种大于10g/mol。故选A、C
十、1. 分析 本例是一道结合讨论分析的天平平衡题,考查了在化学解题过程中的有序思维和问题解决的完整性。反应后天平仍然平衡,说明天平左右两端加入金属的质量与放出氢气的质量数差值应相等。但不知镁粉、铝粉与盐酸的量相对大小,所以必须通过讨论判断谁过量,从而以另一方计算产生H2的质量。因此如何判断谁过量是解决本题的关键,另外,还需时刻注意调整a的取值范围(由b的取值范围及a和b的关系确定),才能得到本题完整解答,这一点在解题过程中是被常疏忽的。
解 根据题意,题中发生的两个反应为:
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑
若盐酸完全反应,所需Mg粉质量为 ,所需铝粉质量为 。
(1)当a≥12g,b≥9g,即盐酸适量或不足,产生H2的质量应以HCl的量计算,因HCl的量是一定的,故产生H2的质量相等,要使天平平衡,即要求金属的质量相等,所以a=b,此时b的范围必须调整为b≥12g。
(2)当a<12g,b<9g,即Mg、Al不足,应以其计算产生H2的量。要使天平平衡,即要有:,解得: ,此时a的范围必须调整为a<8.7g。
(3)当a<12g,b≥9g,即Mg不足,应以Mg算;Al过量或适量,以HCl算。要使天平平衡,必须满足:
,解得: ,据(1)、(2)调整a的范围为8.7g≤a<12g。
答 (1)当a≥12g时,a=b;(2)当8.7g<a<12g时,;(3)当0<a<8.7g时, 。
《常见化学计算方法》答案
一、1. 20% 2. 将615KNO3溶解于250g水中 3. R的化合价为 或。
4. 解:设Mg、Al、Fe的质量分别为x、y、z,故三者反应结束后,溶液质量增加为 x、 y、 z且相等,故有:,所以y>x>z。
5. 解 (1)水参加反应的质量为0.9g,则Na2CO3的质量为,NaHCO3的质量为9.5-5.3g=4.2g。(2)碱石灰中CaO的质量为,NaOH的质量为9.6g-5.6g=4.0g。 6. 原混和物中CuSO4和Fe的质量分别为8.0g,4.8g。
二、1. 答 25 100 4.63 2.78 2. B
3.(1)等体积混和后,所得溶液质量分数应大于10x%。
(2) %的氨水物质的量浓度应大于 mol•L-1。
4. 该产物中Na2O的物质的量分数为20%。
5. n(Na2CO3)= 0.8 mol=0.2 mol,n(NaHCO3)= 0.8 mol=0.6 mol。
三、1. D 2.B 3.略
4. (1)26.3 (2)1.31 (3)0.75L
四、1. B 2. B 3. C
4. ,即 5. D
6. (1)18.4L;(2)1.8mol,5.6L
7. 原FeBr2溶液的物质的量浓度为1.2mol•L-1。
五、1. B 2. B 3.略 4. B C
‘肆’ 急求高中化学计算题解题方法(要有题目和解释)
1.十字交叉法
对一个二元混合体系,可建立一个特性方程:
ax+b(1-x)=c
式中:a、b、c为常数,分别表示A组分、B组分和混合体系的特性参数。
下列情况,可考虑用“十字交叉法”:
a、b(表示的含意)
c(表示的含意)
x/(1-x)(表示的含意)
各组分的摩尔质量
混合体系的平均摩尔质量
两组分的物质的量之比
各同位素的原子质量
元素的相对原子质量
1mol物质变化时的差量
1mol混合物变化的平均差量
各组分的反应热
1mol混合物的反应热
各烃分子中碳原子数
混合烃中平均碳原子数
转移1mol电子的质量
混合物转移1mol电子的质量
两组分转移电子的物质的量比
与1mol
H
+
反应的质量
混合物与1mol
H
+
反应的质量
两组分消耗H
+
的物质的量比
各溶液的质量分数
混合后溶液的质量分数
所取两溶液的质量之比
2.差量法
有些反应变化前后存在着固定的差量关系,如质量之差、体积之差、物质的量之差…等。
根据数学原理,用化学方程式作关系式,差量作关系量进行计算。对固体、液态而言,其差量可以是质量差、物质的量差;对气体,其差量可以是质量差、物质的量差、同温同压下的体积差等。
3.守恒法
守恒原则是中学化学计算中经常用到和必需遵循的一个基本原则。它包括质量守恒(物料守恒、元素种类守恒、原子个数守恒、元素质量守恒)、电量守恒(化合价守恒、电荷守恒)等。如能抓住题中的“守恒因子”快速建立等式,可以使思维变得清楚有序,计算变得简单明了。对培养自己思维能力和分析、解决问题的能力大有裨益。
4.分析法
问题解决法在化学计算中处理数据的操作模式是:收集、记录、排列成序、提炼、展开、解释、比较、扩展和推论。根据这个原则,可把解题分析归纳为:简化题意、理清脉络、顺序推论、分析求解。
‘伍’ 高中化学计算题的计算方法
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。
‘陆’ 高中化学计算公式总结
高中化学常用计算公式
1.有关物质的量(mol)的计算公式 (1)物质的量(mol)=
(g)(g/mol)
物质的质量物质的摩尔质量
(2)物质的量(mol)=
()(/mol)
23
微粒数个6.0210
个
(3)气体物质的量(mol)=
(L)
22.4(L/mol)
标准状况下气体的体积
(4)溶质的物质的量(mol)=物质的量浓度(mol/L)×溶液体积(L)
2.有关溶液的计算公式 (1)基本公式 ①溶液密度(g/mL)=
(g)(mL)
溶液质量溶液体积
②溶质的质量分数=
(g)
100%
()(g)
溶质质量溶质质量溶剂质量
③物质的量浓度(mol/L)=
(mol)
(L)
溶质物质的量溶液体积
(2)溶质的质量分数、溶质的物质的量浓度及溶液密度之间的关系:①溶质的质量分数=
(mol/L)1L(g/mol)
(mL)(g/mL)
物质的量浓度溶质的摩尔质量1000溶液密度
②物质的量浓度=
mL(g/mL)(g/mol)1L
1000溶液密度溶质的质量分数
溶质摩尔质量
3.平均摩尔质量或平均式量的计算公式
(1)已知混合物的总质量m(混)和总物质的量n(混):m()n()
M
混混
说明:这种求混合物平均摩尔质量的方法,不仅适用于气体,而且对固体或液体也同样适用.(2)已知标准状况下,混合气体的密度ρ(混):22.4()M
g混
注意:该方法只适用于处于标准状况下(0℃,1.01×105
Pa)的混合气体.
4.化学平衡计算公式
对于可逆反应:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)ƒ
高中各年级课件教案习题汇总语文数学英语物理化学
(1)各物质的变化量之比=方程式中相应系数比 (2)反应物的平衡量=起始量-消耗量 生成物的平衡量=起始量+增加量 表示为(设反应正向进行):
mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)
(mol) a b c dnxpxqx(mol) x()
()
()
()
m
mmnxpx(mol) a-x b- c+
dmmƒ
起始量变化量耗耗增增平衡量qx+
m
(3)阿伏加德罗定律及阿伏加德罗定律的三个重要推论.①恒温、恒容时:
1122pnpn,即任何时刻反应混合气体的总压强与其总物质的量成正比.
②恒温、恒压时:112
2
VnVn,即任何时刻反应混合气体的总体积与其总物质的量成正比.
③恒温、恒容时:
112
2
MrMr
,即任何时刻反应混合气体的密度与其反应混合气体的平均相对分子质量成
正比.
5.溶液的pH值计算公式
(1)pH=-lg[c(H+
)]
若c(H+)=10-n
mol/L,则pH=n
若c(H+)=m×10-n
mol/L,则pH=n-lgm
(2)任何水溶液中,由水电离产生的c(H+)与c(OH-)总是相等的,即:c水(H+)=c水(OH-)
(3)常温(25℃)时:c(H+)·c(OH-)=1×10-14
(4)n元强酸溶液中c(H+)=n·c酸;n元强碱溶液中c(OH-)=n·c碱
6.元素化合价与元素在周期表中的位置关系
(1)对于非金属元素:最高正价+|最低负价|=8(对于氢元素,负价为-1,正价为+1).(2)主族元素的最高价=主族序数=主族元素的最外层电子数.
7.烃的分子式的确定方法
(1)先求烃的最简式和相对分子质量,再依(最简式相对分子质量)n=相对分子质量,求得分子式.(2)商余法:
12
烃的相对分子质量
商为C原子数,余数为H原子数.
注意:一个C原子的质量=12个H原子的质量
这是我在网上搜的可能不全或有错误
‘柒’ 高中化学计算题的分析方法总结(要详细)
做好化学计算题要分析好化学反应的历程;分析化学反应其实就与分析物理的运动过程很类似;根据提问的问题,分析整个反应的过程,看整个过程里有没有什么量是不变的或变化的;如果找到的量是一个不变量,那么这个不变量它经历了那些反应的历程;它究竟以什么样的形式出现;每种形式形式间到底存在怎样的一个联系;同样的道理,如果是一个变化的量,那么它为什么会产生变化;它到底在哪些反应历程中出现,在每个反应历程里它,到底又存在怎样的一种关系。就像是物理运动学中每个运动阶段速度、位移、时间、加速度、动能、冲量的关系;找出了这样的来联系以后,根据这样的联系求解即可;下面给你推荐几个做化学计算题的方法:
1.化学方程式法(很常规的方法,找出一定的比例关系,列方程或方程组)
2.极端假设法(常用于混合物中,假设全为某种物质,会推出怎样的结果)
3.十字交叉法(用于二元组分求物质的量的比例,分别用最大值和最小值减一下平均值;用差值的绝对值比一下。)
4.守恒法(包括质量守恒【差量法就是其中之一】分析质量的差值的来源及原因)、元素守恒【对某种元素的来源、最终归属的追踪,找出关系】、电子守恒【对氧化还原反应中的得失电子的来源、最终归属进行追踪】、电荷守恒【溶液阴阳离子的电荷数相等】,这种方法很实用,通常能出奇制胜】
5.关系式法;找出一种量与另一种量间的关系。此法常与守恒法结合使用。
最重要的是要巩固好化学基础知识
‘捌’ 高中化学计算方法
差量法
(1)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。无须考虑变化的过程。只有当差值与始态量或终态量存在比例关系时,且化学计算的差值必须是同一物理量,才能用差量法。其关键是分析出引起差量的原因。
(2)差量法是把化学变化过程中引起的一些物理量的增量或减量放在化学方程式的右端,作为已知量或未知量,利用各对应量成正比求解。
(3)找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟实际差量列成比例,然后求解。
如:
-12C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol Δm(固),Δn(气),ΔV(气)
2 mol 1 mol 2 mol 221 kJ 24 g 1 mol 22.4 L(标况)
1.固体差量
例1.将质量为100克的铁棒插入硫酸铜溶液中,过一会儿取出,烘干,称量,棒的质量变为100.8克。求有多少克铁参加了反应。(答:有5.6克铁参加了反应。)
解:设参加反应的铁的质量为x。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 棒的质量增加(差量)
56 6464-56=8x 100.8克-100克=0.8克
56:8=x:0.8克
答:有5.6克铁参加了反应。
2.体积差法
例2.将a L NH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为b L(气体体积均在同温同压下测定)
‘玖’ 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.
‘拾’ 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。