A. 分析化學稱取2g的稱量范圍是1.5~2.5g是如何計算的
依據稱量誤差為±0.5g ,計算得到的:1.5~2.5g 的范圍。
B. 求化學平衡中求各物質濃度范圍怎麼求,請舉例說明
看這題
在密閉的容器中發生反應X(g)+ 3Y(g)=2Z(g)(可逆反應)若XYZ起始濃度分別為0.1、0.3、0.2,則平衡時各物質的濃度可能是
A X 0.2
B Y 0.1
C Z 0.3
D Z 0.1,Y 0.4
可逆反應不能完全轉化,但假設0.1X和0.3Y全部轉化生成Z為0.2,加0.2,Z=0.4,但不可以全部轉化,所以Z濃度范圍0<Z<0.4,同理,假設往逆向進行完全,則Z為0.X為0.1+0.11=0.2,Y為0.3+0.3=0.6,但也不能進行完全,所以0<X<0.2,0<Y<0.6,選BC, D選項中如果Z0.1,則Y為0.45.
C. 高中階段化學計算的方法歸納
高中化學計算所有問題歸納集
[命題趨向]
1.高考化學試題中的計算題主要分成兩類:一類是以選擇題形式出現的小計算題,主要跟基本概念的理解水平,可以推理估算、范圍測算等;第二類是以大題出現的綜合計算題,一般都是跟元素化合物、化學實驗、有機化合物基礎知識相聯系起來的綜合問題。
2.從《2009年普通高考考試大綱》分析,化學計算主要也可以分成兩類:一類是有關物質的量、物質溶解度、溶液濃度、pH、燃燒熱等基本概念的計算;另一類是常見元素的單質及其重要化合物、有機化學基礎、化學實驗等知識內容中,具有計算因素的各類問題的綜合應用。
3.理科綜合能力中對用數學知識處理化學計算等方面的問題提出了具體的要求,往年高考試題也已經出現過這類試題,後階段復習中要加以重視。
[知識體系和復習技巧重點]
1.各種基本概念計算之間的聯系
2.化學計算常用方法
守恆法 利用反應體系中變化前後,某些物理量在始、終態時不發生變化的規律列式計算。主要有:(1)質量守恆;(2)原子個數守恆;(3)電荷守恆;(4)電子守恆;(5)濃度守恆(如飽和溶液中);(6)體積守恆;(7)溶質守恆;(8)能量守恆。
差量法 根據物質發生化學反應的方程式,找出反應物與生成物中某化學量從始態到終態的差量(標准差)和實際發生化學反應差值(實際差)進行計算。主要有:(1)質量差;(2)氣體體積差;(3)物質的量差;(4)溶解度差……實際計算中靈活選用不同的差量來建立計算式,會使計算過程簡約化。
平均值法 這是處理混合物中常用的一種方法。當兩種或兩種以上的物質混合時,不論以何種比例混合,總存在某些方面的一個平均值,其平均值必定介於相關的最大值和最小值之間。只要抓住這個特徵,就可使計算過程簡潔化。主要有:(1)平均相對分子質量法;(2)平均體積法;(3)平均質量分數法;(4)平均分子組成法;(5)平均摩爾電子質量法;(6)平均密度法;(7)平均濃度法……
關系式法 對於多步反應體系,可找出起始物質和最終求解物質之間的定量關系,直接列出比例式進行計算,可避開繁瑣的中間計算過程。具體有:(1)多步反應關系法:對沒有副反應的多步連續反應,可利用開始與最後某一元素來變建立關系式解題。(2)循環反應關系法:可將幾個循環反應加和,消去其中某些中間產物,建立一個總的化學方程式,據此總的化學方程式列關系式解題。
十字交叉法 實際上是一種數學方法的演變,即為a1x1+a2x2=a平×(x1+x2)的變式,也可以轉化為線段法進行分析。(1)濃度十字交叉法;(2)相對分子質量十字交叉法等。
極值法 當兩種或多種物質混合無法確定其成分及其含量時,可對數據推向極端進行計算或分析,假設混合物質量全部為其中的某一成分,雖然極端往往不可能存在,但能使問題單一化,起到了出奇制勝的效果。常用於混合物與其他物質反應,化學平衡混合體系等計算。
討論法 當化學計算中,不確定因素較多或不同情況下會出現多種答案時,就要結合不同的情況進行討論。將不確定條件轉化為已知條件,提出各種可能答案的前提,運用數學方法,在化學知識的范圍內進行計算、討論、推斷,最後得出結果。主要有以下幾種情況:(1)根據可能的不同結果進行討論;(2)根據反應物相對量不同進行討論;(3)運用不定方程或函數關系進行討論。
估演算法 有些化學計算題表面看來似乎需要進行計算,但稍加分析,不需要復雜計算就可以推理出正確的答案。快速簡明且准確率高,適合於解某些計算型選擇題。但要注意,這是一種特殊方法,適用范圍不大。
3.基本概念、基本理論、元素化合物、有機化學基礎、化學實驗等各部分內容中都隱含許多計算因素問題,復習中要加以總結歸類。如,有機化合物內容中的化學計算因素問題主要有:
(1)同系物通式的計算(通式思想的運用);
(2)同分異構體種數計算(空間想像、立體幾何知識);
(3)有機化合物結構簡式的確定(有機化合物性質跟所有化學基本計算的綜合);
(4)有機物燃燒規律的計算(跟氣體燃燒實驗、氣體吸收實驗、氣體乾燥實驗等的綜合);
(5)有機反應轉化率、產量的計算(跟工業生產實際的結合)。
D. 高中化學常用的7種計算方法
在每年的化學高考試題中,計算題的分值大約要佔到15%左右,從每年的高考試卷抽樣分析報告中經常會說計算題的得分率不是太高,大家在心理上對計算題不太重視,使得每次考試都會有不少考生在計算方面失分太多。高一化學中計算類型比較多,其中有些計算經常考查,如能用好方法,掌握技巧,一定能達到節約時間,提高計算的正確率。下面就談一談解答計算的一些巧解和方法。
一、差量法
差量法是根據物質變化前後某種量發生變化的化學方程式或關系式,找出所謂「理論差量」,這個差量可以是質量差、氣態物質的體積差或物質的量之差等。該法適用於解答混合物間的反應,且反應前後存在上述差量的反應體系
二、 守恆法
化學反應的實質是原子間重新組合,依據質量守恆定律在化學反應中存在一系列守恆現象,如:質量守恆、原子守恆、元素守恆、電荷守恆、電子得失守恆等,利用這些守恆關系解題的方法叫做守恆法。質量守恆就是化學反應前後各物質的質量總和不變,在配製或稀釋溶液的過程中,溶質的質量不變。原子守恆即反應前後主要元素的原子的個數不變,物質的量保持不變。元素守恆即反應前後各元素種類不變,各元素原子個數不變,其物質的量、質量也不變。電荷守恆即對任一電中性的體系,如化合物、混和物、溶液、膠體等,電荷的代數和為零,即正電荷總數和負電荷總數相等。電子得失守恆是指在發生氧化-還原反應時,氧化劑得到的電子數一定等於還原劑失去的電子數,無論是自發進行的氧化-還原反應還是以後將要學習的原電池或電解池均如此。
三、 關系式法
實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時,往往涉及到多步反應:從原料到產品可能要經過若干步反應;測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對於多步反應體系,依據若干化學反應方程式,找出起始物質與最終物質的量的關系,並據此列比例式進行計算求解方法,稱為「關系式」法。利用關系式法可以節省不必要的中間運算步驟,避免計算錯誤,並能迅速准確地獲得結果。用關系式解題的關鍵是建立關系式,建立關系式的方法主要有:1、利用微粒守恆關系建立關系式,2、利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式,3、利用方程式的加合建立關系式。
四、方程式疊加法
許多化學反應能發生連續、一般認為完全反應,這一類計算,如果逐步計算比較繁。如果將多步反應進行合並為一個綜合方程式,這樣的計算就變為簡單。如果是多種物質與同一物質的完全反應,若確定這些物質的物質的量之比,也可以按物質的量之比作為計量數之比建立綜合方程式,可以使這類計算變為簡單。
五、等量代換法
在混合物中有一類計算:最後所得固體或溶液與原混合物的質量相等。這類試題的特點是沒有數據,思考中我們要用「此物」的質量替換「彼物」的質量,通過化學式或化學反應方程式計量數之間的關系建立等式,求出結果。
六、摩爾電子質量法
在選擇計算題中經常有金屬單質的混合物參與反應,金屬混合物的質量沒有確定,又由於價態不同,發生反應時轉移電子的比例不同,討論起來極其麻煩。此時引進新概念「摩爾電子質量」計算就極為簡便,其方法是規定「每失去1mol電子所需金屬的質量稱為摩爾電子質量」。可以看出金屬的摩爾電子質量等於其相對原子質量除以此時顯示的價態。如Na、K等一價金屬的摩爾電子質量在數值上等於其相對原子質量,Mg、Ca、Fe、Cu等二價金屬的摩爾電子質量在數值上等於其相對原子質量除以2,Al、Fe等三價金屬的摩爾電子質量在數值上等於其相對原子質量除以3。
七、極值法
「極值法」即 「極端假設法」,是用數學方法解決化學問題的常用方法,一般解答有關混合物計算時採用。可分別假設原混合物是某一純凈物,進行計算,確定最大值、最小值,再進行分析、討論、得出結論。
八、優先原則
關於一種物質與多種物質發生化學反應的計算,首先要確定反應的先後順序:如沒有特殊要求,一般認為後反應的物質在先反應物質完全反應後再發生反應。計算時要根據反應順序逐步分析,才能得到正確答案。
計算題常用的一些巧解和方法
在每年的化學高考試題中,計算題的分值大約要佔到15%左右,從每年的高考試卷抽樣分析報告中經常會說計算題的得分率不是太高,大家在心理上對計算題不太重視,使得每次考試都會有不少考生在計算方面失分太多。高一化學中計算類型比較多,其中有些計算經常考查,如能用好方法,掌握技巧,一定能達到節約時間,提高計算的正確率。下面就談一談解答計算的一些巧解和方法。
一、差量法
差量法是根據物質變化前後某種量發生變化的化學方程式或關系式,找出所謂「理論差量」,這個差量可以是質量差、氣態物質的體積差或物質的量之差等。該法適用於解答混合物間的反應,且反應前後存在上述差量的反應體系。
例1
將碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物21.0g,加熱至質量不再變化時,稱得固體質量為12.5g。求混合物中碳酸鈉的質量分數。
解析
混合物質量減輕是由於碳酸氫鈉分解所致,固體質量差21.0g-14.8g=6.2g,也就是生成的CO2和H2O的質量,混合物中m(NaHCO3)=168×6.2g÷62=16.8g,m(Na2CO3)=21.0g-16.8g=4.2g,所以混合物中碳酸鈉的質量分數為20%。
二、 守恆法
化學反應的實質是原子間重新組合,依據質量守恆定律在化學反應中存在一系列守恆現象,如:質量守恆、原子守恆、元素守恆、電荷守恆、電子得失守恆等,利用這些守恆關系解題的方法叫做守恆法。質量守恆就是化學反應前後各物質的質量總和不變,在配製或稀釋溶液的過程中,溶質的質量不變。原子守恆即反應前後主要元素的原子的個數不變,物質的量保持不變。元素守恆即反應前後各元素種類不變,各元素原子個數不變,其物質的量、質量也不變。電荷守恆即對任一電中性的體系,如化合物、混和物、溶液、膠體等,電荷的代數和為零,即正電荷總數和負電荷總數相等。電子得失守恆是指在發生氧化-還原反應時,氧化劑得到的電子數一定等於還原劑失去的電子數,無論是自發進行的氧化-還原反應還是以後將要學習的原電池或電解池均如此。
1. 原子守恆
例2
有0.4g鐵的氧化物,
用足量的CO 在高溫下將其還原,把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固體沉澱物,這種鐵的氧化物的化學式為()
A. FeO
B. Fe2O3
C. Fe3O4
D. Fe4O5
解析
由題意得知,鐵的氧化物中的氧原子最後轉移到沉澱物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,選B
2. 元素守恆
例3
將幾種鐵的氧化物的混合物加入100mL、7mol�6�1L―1的鹽酸中。氧化物恰好完全溶解,在所得的溶液中通入0.56L(標況)氯氣時,恰好使溶液中的Fe2+完全轉化為Fe3+,則該混合物中鐵元素的質量分數為
()
A. 72.4%
B. 71.4%
C. 79.0%
D. 63.6%
解析
鐵的氧化物中含Fe和O兩種元素,由題意,反應後,HCl中的H全在水中,O元素全部轉化為水中的O,由關系式:2HCl~H2O~O,得:n(O)= ,m(O)=0.35mol×16g�6�1mol―1=5.6 g;
而鐵最終全部轉化為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,則 ,選B。
3. 電荷守恆法 例4
將8g
Fe2O3投入150mL某濃度的稀硫酸中,再投入7g鐵粉收集到1.68L
H2(標准狀況),同時,Fe和Fe2O3均無剩餘,為了中和過量的硫酸,且使溶液中鐵元素完全沉澱,共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。則原硫酸的物質的量濃度為()
A. 1.5mol/L
B. 0.5mol/L
C. 2mol/L
D. 1.2mol/L
解析
粗看題目,這是一利用關系式進行多步計算的題目,操作起來相當繁瑣,但如能仔細閱讀題目,挖掘出隱蔽條件,不難發現,反應後只有Na2SO4存在於溶液中,且反應過程中SO42―並無損耗,根據電中性原則:n(SO42―)= n(Na+),則原硫酸的濃度為:2mol/L,故選C。
4. 得失電子守恆法
例5
某稀硝酸溶液中,加入5.6g鐵粉充分反應後,鐵粉全部溶解,生成NO,溶液質量增加3.2g,所得溶液中Fe2+和Fe3+物質的量之比為 ()
A. 4∶1
B. 2∶1
C. 1∶1
D. 3∶2
解析
設Fe2+為xmol,Fe3+為ymol,則:
x+y= =0.1(Fe元素守恆)
2x+3y= (得失電子守恆)
得:x=0.06mol,y=0.04mol。則x∶y=3∶2。故選D。
三、 關系式法
實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時,往往涉及到多步反應:從原料到產品可能要經過若干步反應;測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對於多步反應體系,依據若干化學反應方程式,找出起始物質與最終物質的量的關系,並據此列比例式進行計算求解方法,稱為「關系式」法。利用關系式法可以節省不必要的中間運算步驟,避免計算錯誤,並能迅速准確地獲得結果。用關系式解題的關鍵是建立關系式,建立關系式的方法主要有:1、利用微粒守恆關系建立關系式,2、利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式,3、利用方程式的加合建立關系式。
例6
工業上制硫酸的主要反應如下:
4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O=H2SO4
煅燒2.5t含85%FeS2的黃鐵礦石(雜質不參加反應)時,FeS2中的S有5.0%損失而混入爐渣,計算可製得98%硫酸的質量。
解析
根據化學方程式,可以找出下列關系:FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4, 本題從FeS2制H2SO4,是同種元素轉化的多步反應,即理論上FeS2中的S全部轉變成H2SO4中的S。得關系式FeS2~2H2SO4。過程中的損耗認作第一步反應中的損耗,得可製得98%硫酸的質量是 =3.36 。
四、方程式疊加法
許多化學反應能發生連續、一般認為完全反應,這一類計算,如果逐步計算比較繁。如果將多步反應進行合並為一個綜合方程式,這樣的計算就變為簡單。如果是多種物質與同一物質的完全反應,若確定這些物質的物質的量之比,也可以按物質的量之比作為計量數之比建立綜合方程式,可以使這類計算變為簡單。
例7
將2.1g由CO 和H2 組成的混合氣體,在足量的O2 充分燃燒後,立即通入足量的Na2O2 固體中,固體的質量增加 A. 2.1g
B. 3.6g
C. 4.2g
D. 7.2g
解析 CO和H2都有兩步反應方程式,量也沒有確定,因此逐步計算比較繁。Na2O2足量,兩種氣體完全反應,所以將每一種氣體的兩步反應合並可得H2+Na2O2=2NaOH,CO+ Na2O2=Na2CO3,可以看出最初的氣體完全轉移到最後的固體中,固體質量當然增加2.1g。選A。此題由於CO和H2的量沒有確定,兩個合並反應不能再合並!
五、等量代換法
在混合物中有一類計算:最後所得固體或溶液與原混合物的質量相等。這類試題的特點是沒有數據,思考中我們要用「此物」的質量替換「彼物」的質量,通過化學式或化學反應方程式計量數之間的關系建立等式,求出結果。
例8
有一塊Al-Fe合金,溶於足量的鹽酸中,再用過量的NaOH溶液處理,將產生的沉澱過濾、洗滌、乾燥、灼燒完全變成紅色粉末後,經稱量,紅色粉末的質量恰好與合金的質量相等,則合金中鋁的質量分數為 ()
A. 70%
B. 30%
C. 47.6%
D. 52.4%
解析 變化主要過程為:
由題意得:Fe2O3與合金的質量相等,而鐵全部轉化為Fe2O3,故合金中Al的質量即為Fe2O3中氧元素的質量,則可得合金中鋁的質量分數即為Fe2O3中氧的質量分數,O%= ×100%=30%,選B。
E. 化學中常用的計算方法有哪些
化學計算是中學化學的一個難點和重點,要掌握化學計算,應了解中學化學計算的類型,不同類型解題方法是有所不同的,因此我把中學化學中出現的解題方法歸納如下,每種類型都舉例加以說明。
一、守恆法
化學反應的實質是原子間重新組合,依據質量守恆定律在化學反應中存在一系列守恆現象,如:質量守恆、元素守恆、電荷守恆、電子得失守恆等,利用這些守恆關系解題的方法叫做守恆法。
(一)質量守恆法
質量守恆就是化學反應前後各物質的質量總和不變,在配製或稀釋溶液的過程中,溶質的質量不變。
【例題】1500C時,碳酸銨完全分解產生氣態混合物,其密度是相同條件下氫氣密度的
(A)96倍 (B)48倍 (C)12倍 (D)32倍
【分析】(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑ 根據質量守恆定律可知混和氣體的質量等於碳酸銨的質量,從而可確定混和氣體的平均分子量為 =24 ,混和氣體密度與相同條件下氫氣密度的比為 =12 ,所以答案為C
(二)元素守恆法
元素守恆即反應前後各元素種類不變,各元素原子個數不變,其物質的量、質量也不變。
【例題】有一在空氣中放置了一段時間的KOH固體,經分析測知其含水2.8%、含K2CO337.3% 取1克該樣品投入25毫升2摩/升的鹽酸中後,多餘的鹽酸用1.0摩/升KOH溶液30.8毫升恰好完全中和,蒸發中和後的溶液可得到固體
(A)1克 (B)3.725克 (C)0.797克 (D)2.836克
【分析】KOH、K2CO3跟鹽酸反應的主要產物都是KCl,最後得到的固體物質是KCl,根據元素守恆,鹽酸中含氯的量和氯化鉀中含氯的量相等,所以答案為B
(三)電荷守恆法
電荷守恆即對任一電中性的體系,如化合物、混和物、溶液等,電荷的代數和為零,即正電荷總數和負電荷總數相等。
【例題】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,則x和y的關系是
(A)x=0.5y (B)x=0.1+0.5y (C)y=2(x-0.1) (D)y=2x-0.1
【分析】可假設溶液體積為1升,那麼Na+物質的量為0.2摩,SO42-物質的量為x摩,K+物質的量為y摩,根據電荷守恆可得[Na+]+[K+]=2[SO42-],所以答案為BC
(四)電子得失守恆法
電子得失守恆是指在發生氧化—還原反應時,氧化劑得到的電子數一定等於還原劑失去的電子數,無論是自發進行的氧化—還原反應還是原電池或電解池中均如此。
【例題】將純鐵絲5.21克溶於過量稀鹽酸中,在加熱條件下,用2.53克KNO3去氧化溶液中亞鐵離子,待反應後剩餘的Fe2+離子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化,寫出硝酸鉀和氯化亞鐵完全反應的方程式。
【分析】鐵跟鹽酸完全反應生成Fe2+,根據題意可知Fe2+分別跟KMnO4溶液和KNO3溶液發生氧化還原反應,KMnO4被還原為Mn2+,那麼KNO3被還原的產物是什麼呢?根據電子得失守恆進行計算可得KNO3被還原的產物是NO,所以硝酸鉀和氯化亞鐵完全反應的化學方程式為: KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2O
二、差量法
差量法是依據化學反應前後的某些「差量」(固體質量差、溶液質量差、氣體體積差、氣體物質的量之差等)與反應或生成物的變化量成正比而建立的一種解題方法。此法將「差量」看作化學方程式右端的一項,將已知差量(實際差量)與化學方程式中的對應差量(理論差量)列成比例,其他解題步驟與按化學方程式列比例或解題完全一樣。
(一)質量差法
【例題】在1升2摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的銅粉,充分反應後溶液的質量增加了13.2克,問:(1)加入的銅粉是多少克?(2)理論上可產生NO氣體多少升?(標准狀況)
【分析】硝酸是過量的,不能用硝酸的量來求解。銅跟硝酸反應後溶液增重,原因是生成了硝酸銅,所以可利用這個變化進行求解。
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)體積差法
【例題】10毫升某氣態烴在80毫升氧氣中完全燃燒後,恢復到原來狀況(1.01×105Pa , 270C)時,測得氣體體積為70毫升,求此烴的分子式。
【分析】原混和氣體總體積為90毫升,反應後為70毫升,體積減少了20毫升。剩餘氣體應該是生成的二氧化碳和過量的氧氣,下面可以利用烴的燃燒通式進行有關計算。
CxHy + (x+ )O2 → xCO2 + H2O 體積減少
1 1+
10 20
計算可得y=4 ,烴的分子式為C3H4或C2H4或CH4
(三)物質的量差法
【例題】白色固體PCl5受熱即揮發並發生分PCl5(氣)= PCl3(氣)+ Cl2 現將5.84克PCl5裝入2.05升真空密閉容器中,在2770C達到平衡時,容器內的壓強為1.01×105Pa ,經計算可知平衡時容器內混和氣體物質的量為0.05摩,求平衡時PCl5的分解百分率。
【分析】原PCl5的物質的量為0.028摩,反應達到平衡時物質的量增加了0.022摩,根據化學方程式進行計算。
PCl5(氣)= PCl3(氣)+ Cl2 物質的量增加
1 1
X 0.022
計算可得有0.022摩PCl5分解,所以結果為78.6%
三、十字交叉法
十字交叉法是進行二組分混和物平均量與組分量計算的一種簡便方法。凡可按M1n1 + M2n2 = (n1 + n2)計算的問題,均可用十字交叉法計算的問題,均可按十字交叉法計算,算式為:
M1 n1=(M2- )
M2 n2=( -M1)
式中, 表示混和物的某平均量,M1、M2則表示兩組分對應的量。如 表示平均分子量,M1、M2則表示兩組分各自的分子量,n1、n2表示兩組分在混和物中所佔的份額,n1:n2在大多數情況下表示兩組分物質的量之比,有時也可以是兩組分的質量比,如在進行有關溶液質量百分比濃度的計算。十字交叉法常用於求算:混和氣體平均分子量及組成、混和烴平均分子式及組成、同位素原子百分含量、溶液的配製、混和物的反應等。
(一)混和氣體計算中的十字交叉法
【例題】在常溫下,將1體積乙烯和一定量的某氣態未知烴混和,測得混和氣體對氫氣的相對密度為12,求這種烴所佔的體積。
【分析】根據相對密度計算可得混和氣體的平均式量為24,乙烯的式量是28,那麼未知烴的式量肯定小於24,式量小於24的烴只有甲烷,利用十字交叉法可求得甲烷是0.5體積
(二)同位素原子百分含量計算的十字叉法
【例題】溴有兩種同位素,在自然界中這兩種同位素大約各佔一半,已知溴的原子序數是35,原子量是80,則溴的兩種同位素的中子數分別等於。
(A)79 、81 (B)45 、46 (C)44 、45 (D)44 、46
【分析】兩種同位素大約各佔一半,根據十字交叉法可知,兩種同位素原子量與溴原子量的差值相等,那麼它們的中子數應相差2,所以答案為D
(三)溶液配製計算中的十字交叉法
【例題】某同學欲配製40%的NaOH溶液100克,實驗室中現有10%的NaOH溶液和NaOH固體,問此同學應各取上述物質多少克?
【分析】10%NaOH溶液溶質為10,NaOH固體溶質為100,40%NaOH溶液溶質為40,利用十字交叉法得:需10%NaOH溶液為
×100=66.7克,需NaOH固體為 ×100=33.3克
(四)混和物反應計算中的十字交叉法
【例題】現有100克碳酸鋰和碳酸鋇的混和物,它們和一定濃度的鹽酸反應時所消耗鹽酸跟100克碳酸鈣和該濃度鹽酸反應時消耗鹽酸量相同。計算混和物中碳酸鋰和碳酸鋇的物質的量之比。
【分析】可將碳酸鈣的式量理解為碳酸鋰和碳酸鋇的混和物的平均式量,利用十字交叉法計算可得碳酸鋰和碳酸鋇的物質的量之比97:26
四、關系式法
實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時,往往涉及到多步反應:從原料到產品可能要經過若干步反應;測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對於多步反應體系,依據若干化學反應方程式,找出起始物質與最終物質的量的關系,並據此列比例式進行計算求解方法,稱為「關系式」法。利用關系式法可以節省不必要的中間運算步驟,避免計算錯誤,並能迅速准確地獲得結果。
(一)物質制備中的關系式法
【例題】含有SiO2的黃鐵礦試樣1克,在O2中充分灼燒後殘余固體為0.76克,用這種黃鐵礦100噸可製得98%的濃硫酸多少噸?(設反應過程有2%的硫損失)
【分析】根據差量法計算黃鐵礦中含FeS2的量為72% ,而反應過程損失2%的硫即損失2%的FeS2 ,根據有關化學方程式找出關系式:FeS2 — 2H2SO4 利用關系式計算可得結果為:製得98%的濃硫酸117.6噸。
(二)物質分析中的關系式法
測定漂白粉中氯元素的含量,測定鋼中的含硫量,測定硬水中的硬度或測定某物質組成等物質分析過程,也通常由幾步反應來實現,有關計算也需要用關系式法。
【例題】讓足量濃硫酸與10克氯化鈉和氯化鎂的混合物加強熱反應,把生成的氯化氫溶於適量的水中,加入二氧化錳使鹽酸完全氧化,將反應生成的氯氣通入KI溶液中,得到11.6克碘,試計算混和物中NaCl的百分含量。
【分析】根據有關化學方程式可得:4HCl — I2 ,利用關系式計算可得生成氯化氫的質量是6.7克,再利用已知條件計算得出混和物中NaCl的百分含量為65% 。
五、估演算法
(一)估演算法適用於帶一定計算因素的選擇題,是通過對數據進行粗略的、近似的估算確定正確答案的一種解題方法,用估演算法可以明顯提高解題速度。
【例題】有一種不純的鐵,已知它含有銅、鋁、鈣或鎂中的一種或幾種,將5.6克樣品跟足量稀H2SO4完全反應生成0.2克氫氣,則此樣品中一定含有
(A)Cu (B)Al (C)Ca (D)Mg
【分析】計算可知,28克金屬反應失去1摩電子就能符合題目的要求。能跟稀H2SO4反應,失1摩電子的金屬和用量分別為:28克Fe、9克Al、20克Ca、12克Mg,所以答案為A
(二)用估演算法確定答案是否合理,也是我們檢查所做題目時的常用方法,用此法往往可以發現因疏忽而造成的計算錯誤。
【例題】24毫升H2S在30毫升O2中燃燒,在同溫同壓下得到SO2的體積為
(A)24毫升 (B)30毫升 (C)20毫升 (D)18毫升
【分析】2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O 根據方程式系數的比例關系估算可得答案為D
六、類比法
類比法是將問題類比於舊問題,從而運用舊知識解決新問題的方法。類比法的實質是能力的遷移,即將熟悉問題的能力遷移到新情景或生疏問題上來,實現這種遷移的關鍵就是找准類比對象,發現生疏問題與熟悉問題本質上的類同性。運用類比法的題又可分為:自找類比對象和給出類比對象兩種。前者一般比較簡單,後者則可以很復雜,包括信息給予題中的大部分題目。
【例題】已知PH3在溶液中呈弱鹼性,下列關於PH4Cl的敘述不正確的是
(A)PH4Cl水解呈酸性 (B)PH4Cl含有配位鍵
(C)PH4Cl是分子晶體 (D)PH4Cl與NaOH溶液共熱可產生PH3
【分析】NH3和H4Cl的性質我們已經學過,N和P是同一主族元素性質相似,所以答案為C
七、始終態法
始終態法是以體系的開始狀態與最終狀態為解題依據的一種解題方法。有些變化過程中間環節很多,甚至某些中間環節不太清楚,但始態和終態卻交待得很清楚,此時用「始終態法」往往能獨辟蹊徑,出奇制勝。
【例題】把適量的鐵粉投入足量的鹽酸中,反應完畢後,向溶液中通入少量Cl2 ,再加入過量燒鹼溶液,這時有沉澱析出,充分攪拌後過濾出沉澱物,將沉澱加強熱,最終得到固體殘留物4.8克。求鐵粉與鹽酸反應時放出H2的體積(標准狀況)。
【分析】固體殘留物可肯定是Fe2O3 ,它是由鐵經一系列反應生成,氫氣是鐵跟鹽酸反應生成的,根據2Fe — Fe2O3 、Fe — H2 這兩個關系式計算可得:H2的體積為1.344升
八、等效思維法
對於一些用常規方法不易解決的問題,通過變換思維角度,作適當假設,進行適當代換等使問題得以解決的方法,稱為等效思維法。等效思維法的關鍵在於其思維的等效性,即你的假設、代換都必須符合原題意。等效思維法是一種解題技巧,有些題只有此法可解決,有些題用此法可解得更巧更快。
【例題】在320C時,某+1價金屬的硫酸鹽飽和溶液的濃度為36.3% ,向此溶液中投入2.6克該無水硫酸鹽,結果析出組成為R2SO4·10H2O的晶體21.3克。求此金屬的原子量。
【分析】21.3克R2SO4·10H2O晶體比2.6克無水硫酸鹽質量多18.7克,這18.7克是從硫酸鹽飽和溶液得的,所以它應該是硫酸鹽飽和溶液,從而可知21.3克R2SO4·10H2O中含有11.9克結晶水、9.4克R2SO4 ,最後結果是:此金屬的原子量為23
九、圖解法
化學上有一類題目的已知條件或所求內容是以圖像的形式表述的,解這類題的方法統稱圖解法。圖解法既可用於解決定性判斷方面的問題,也可以用於解決定量計算中的問題。運用圖解法的核心問題是識圖。
(一)定性判斷中的圖解法
這類問題常與化學反應速度、化學平衡、電解質溶液、溶解度等知識的考查相聯系。解題的關鍵是認清橫縱坐標的含義,理解圖示曲線的化學意義,在此基礎上結合化學原理作出正確判斷。
【例題】右圖表示外界條件(溫度、壓強)的變化對下列反 Y
應的影響:L(固)+ G(氣)= 2R(氣)- 熱量 在圖中, P1 P2 P3
(P1
F. 化學計算詳細的方法
一、定義、公式法
涉及計算的定義有:物質的量、阿伏加德羅常數、摩爾質量、原子量、氣體摩爾體積、物質的量濃度、質量分數、溶解度、電離度、水的離子積、pH值等等。這些概念定義的本身以及之間的聯系就是一些重要的化學公式。
【例1】某人造空氣中N2的質量百分比為75%,O2為25%,計算該空氣在標准狀況下的密度為多少克/升?
即求1mol混合氣體的質量。
設:取100g人造空氣,則含N275g,O225g。
所以ρ=28.9÷22.4=1.29(g/L)
【例2】某乙酸的密度為dg/cm3,質量分數為a%,pH=b。求該密度下此乙酸的電離度。
解析題應先從電離度的定義式入手,逐步逼近已知條件。
式中的:〔H+〕應由pH求得:pH=-1g〔H+〕=b
故〔H+〕=10-b
二、差量法
在眾多的解題技巧中,「差量法」當屬優秀方法之一,它常常可以省去繁瑣的中間過程,使復雜的問題簡單、快捷化。所謂「差量」就是指一個過程中某物質始態量與終態量的差值。它可以是氣體的體積差、物質的量差、質量差、濃度差、溶解度差等。
【例3】把22.4g鐵片投入到500gCuSO4溶液中,充分反應後取出鐵片,洗滌、乾燥後稱其質量為22.8g,計算
(1)析出多少克銅?
(2)反應後溶液的質量分數多大?
解析「充分反應」是指CuSO4中Cu2+完全反應,反應後的溶液為FeSO4溶液,不能輕率地認為22.8g就是Cu!(若Fe完全反應,析出銅為25.6g),也不能認為22.8-22.4=0.4g就是銅。
分析下面的化學方程式可知:每溶解56gFe,就析出64g銅,使鐵片質量增加8g(64-56=8),反過來看:若鐵片質量增加8g,就意味著溶解56gFe、生成64gCu,即「差量」8與方程式中各物質的質量(也可是物質的量)成正比。所以就可以根據題中所給的已知「差量」22.8-22.4=0.4g求出其他有關物質的量。
設:生成Cuxg,FeSO4yg
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu質量增加
561526464-56=8
yx22.8-22.4=0.4
故析出銅3.2克
鐵片質量增加0.4g,根據質量守恆定律,可知溶液的質量必減輕0.4g,為500-0.4=499.6g。
【例4】將N2和H2的混合氣體充入一固定容積的密閉反應器內,達到平衡時,NH3的體積分數為26%,若溫度保持不變,則反應器內平衡時的總壓強與起始時總壓強之比為1∶______。
解析由阿伏加德羅定律可知,在溫度、體積一定時,壓強之比等於氣體的物質的量之比。所以只要把起始、平衡時氣體的總物質的量為多少mol表示出來即可求解。
方法一設起始時N2氣為amol,H2為bmol,平衡時共消耗N2氣為xmol
N2+3H22NH3
起始(mol)ab0
變化(mol)x3x2x
平衡(mol)a-xb-3x2x
起始氣體:a+bmol
平衡氣體:(a-x)+(b-3x)+2x=(a+b-2x)mol
又因為:體積比=物質的量比
(注意:若N2為1mol,H2為3mol,是不夠嚴密的。)
方法二設平衡時混合氣體總量為100mol,則其中含NH3為100×26%=26mol
N2+3H22NH3物質的量減少
1324-2=2
26molx
x=26mol
即生成NH3的量,就是減少量,所以反應起始時混合氣體共為:100+26=126mol
比較上述兩種方法,不難看出「差量法」的優越性。
【例5】在200℃時將11.6g二氧化碳和水蒸氣的混合氣體通過足量的Na2O2,反應完全後,固體質量增加3.6g。求混合氣體的平均分子量。
=11.6÷混合氣體總物質的量。
方法一設11.6g混合氣體中含xmolCO2、ymol水蒸氣。
解得:x=0.1,y=0.4
方法二分析下列框圖
向固體Na2O2中通入11.6gCO2和H2O且完全反應,為何固體只增加3.6g?原來是因跑掉O2之故。根據質量守恆可知:放出O2為11.6-3.6=8g。
得:x+y=0.5(mol)
混合氣體的平均分子量=11.6÷0.5=23.2
本題的兩種解法雖都屬「差量法」,但方法二則更簡捷,可以說是「差量法」的經典之作,值得很好體會。