A. 应用化学里的计算化学与计算材料科学介绍
计算化学是理论化学的一个分支。计算化学的主要目标是利用有效的数学近似以及电脑程序计算分子的性质(例如总能量,偶极矩,四极矩,振动频率,反应活性等)并用以解释一些具体的化学问题。计算化学这个名词有时也用来表示计算机科学与化学的交叉学科。
理论化学泛指采用数学方法来表述化学问题,而计算化学作为理论化学的一个分支,常特指那些可以用电脑程序实现的数学方法。计算化学并不追求完美无缺或者分毫不差,因为只有很少的化学体系可以进行精确计算。不过,几乎所有种类的化学问题都可以并且已经采用近似的算法来表述。
理论上讲,对任何分子都可以采用相当精确的理论方法进行计算。很多计算软件中也已经包括了这些精确的方法,但由于这些方法的计算量随电子数的增加成指数或更快的速度增长,所以他们只能应用于很小的分子。对更大的体系,往往需要采取其他一些更大程度近似的方法,以在计算量和结果的精确度之间寻求平衡。
计算化学主要应用已有的电脑程序和方法对特定的化学问题进行研究。而算法和电脑程序的开发则由理论化学家和理论物理学家完成。计算化学在研究原子和分子性质、化学反应途径等问题时,常侧重于解决以下两个方面的问题:
为合成实验预测起始条件
研究化学反应机理、解释反应现象
计算化学的子学科主要包括:
原子和分子的计算机表述
利用计算机协助存储和搜索化学信息数据 (参见化学数据库)
研究化学结构与性质之间的关系 (参见定量构效关系(QSAR)及定量构性关系(QSPR))
根据对作用力模拟对化学结构进行理论阐释
计算机辅助化合物合成
计算机辅助特性分子设计(例如计算机辅助药物设计)
关于某理论与计算化学创新组的介绍:
理论与计算化学在基础和应用研究中都扮演着重要的角色,是物理学、材料科学、化学和生命科学研究中的一个重要手段。借助高性能计算机,理论化学家可以在不借助任何经验参数的情况下,从第一原理出发获得小分子体系结构和动力学的详细信息,这些信息不仅可以直接和实验相印证,而且可以从微观的角度对实验现象进行分析和解释。理论化学还可以对多达十万个原子的生物大分子体系进行计算机模拟,获得关于结构和动力学的定性或半定量信息,从而为解释生命活动本质、新型药物开发提供关键数据。
本小组主要研究反向为量子反应动力学、分子光谱和量子化学相关的基础理论和应用研究. 具体研究兴趣包括:
1) 多原子体系量子反应动力学的理论、算法和计算程序;
2 ) 量子化学理论和计算方法;
3) 分子间弱相互作用的势能面和分子光谱理论研究;
4) 多原子体系的势能面构造。
本小组的研究工作也包括采用分子动力学模拟和量子力学方法研究蛋白质分子的动力学和反应机理:
1) 药物分子与生物分子相互作用;
2) 酶催化反应机理;
3) 富勒烯及其与生物分子相互作用。
计算材料学(Computational Materials Science),是材料科学与计算机科学的交叉学科,是一门正在快速发展的新兴学科,是关于材料组成、结构、性能、服役性能的计算机模拟与设计的学科,是材料科学研究里的“计算机实验”。它涉及材料、物理、计算机、数学、化学等多门学科。计算材料学主要包括两个方面的内容:一方面是计算模拟,即从实验数据出发,通过建立数学模型及数值计算,模拟实际过程;另一方面是材料的计算机设计,即直接通过理论模型和计算,预测或设计材料结构与性能。前者使材料研究不是停留在实验结果和定性的讨论上,而是使特定材料体系的实验结果上升为一般的、定量的理论,后者则使材料的研究与开发更具方向性、前瞻性,有助于原始性创新,可以大大提高研究效率。因此,计算材料学是连接材料学理论与实验的桥梁。
材料的组成、结构、性能、服役性能是材料研究的四大要素,传统的材料研究以实验室研究为主,是一门实验科学。但是,随着对材料性能的要求不断的提高,材料学研究对象的空间尺度在不断变小,只对微米级的显微结构进行研究不能揭示材料性能的本质,纳米结构、原子像已成为材料研究的内容,对功能材料甚至要研究到电子层次。因此,材料研究越来越依赖于高端的测试技术,研究难度和成本也越来越高。另外,服役性能在材料研究中越来越受到重视,服役性能的研究就是要研究材料与服役环境的相互作用及其对材料性能的影响。随着材料应用环境的日益复杂化,材料服役性能的实验室研究也变得越来越困难。总之,仅仅依靠实验室的实验来进行材料研究已难以满足现代新材料研究和发展的要求。然而计算机模拟技术可以根据有关的基本理论,在计算机虚拟环境下从纳观、微观、介观、宏观尺度对材料进行多层次研究,也可以模拟超高温、超高压等极端环境下的材料服役性能,模拟材料在服役条件下的性能演变规律、失效机理,进而实现材料服役性能的改善和材料设计。因此,在现代材料学领域中,计算机“实验”已成为与实验室的实验具有同样重要地位的研究手段,而且随着计算材料学的不断发展,它的作用会越来越大。
计算材料学的发展是与计算机科学与技术的迅猛发展密切相关的。从前,即便使用大型计算机也极为困难的一些材料计算,如材料的量子力学计算等,现在使用微机就能够完成,由此可以预见,将来计算材料学必将有更加迅速的发展。另外,随着计算材料学的不断进步与成熟,材料的计算机模拟与设计已不仅仅是材料物理以及材料计算理论学家的热门研究课题,更将成为一般材料研究人员的一个重要研究工具。由于模型与算法的成熟,通用软件的出现,使得材料计算的广泛应用成为现实。因此,计算材料学基础知识的掌握已成为现代材料工作者必备的技能之一。
计算材料学涉及材料的各个方面,如不同层次的结构、各种性能等等,因此,有很多相应的计算方法。在进行材料计算时,首先要根据所要计算的对象、条件、要求等因素选择适当的方法。要想做好选择,必须了解材料计算方法的分类。目前,主要有两种分类方法:一是按理论模型和方法分类,二是按材料计算的特征空间尺寸(Characteristic space scale)分类。材料的性能在很大程度上取决于材料的微结构,材料的用途不同,决定其性能的微结构尺度会有很大的差别。例如,对结构材料来说,影响其力学性能的结构尺度在微米以上,而对于电、光、磁等功能材料来说可能要小到纳米,甚至是电子结构。因此,计算材料学的研究对象的特征空间尺度从埃到米。时间是计算材料学的另一个重要的参量。对于不同的研究对象或计算方法,材料计算的时间尺度可从10-15秒(如分子动力学方法等)到年(如对于腐蚀、蠕变、疲劳等的模拟)。对于具有不同特征空间、时间尺度的研究对象,均有相应的材料计算方法。
目前常用的计算方法包括第一原理从头计算法,分子动力学方法,蒙特卡洛方法,有限元分析等。
钢铁研究总院功能材料研究所计算材料科学研究室简介
计算材料科学研究室是一个在科研水平和人员构成上都具有一定实力的研究实体。该研究室成立于1986年,是国内最早开展材料微观结构与宏观物性相关机制研究的单位之一。主要从事金 属材料中缺陷体系原子结构、电子结构以及声子谱的研究,探索材料微观结构与宏观物性的相关机制及跨越模式,为材料设计提供 理论依据。在中科院院土王崇愚先生的带领下,先后承担十几项国家自然科学基金委员会资助的项目以及多项冶金部重点课题,在国 内外权威刊物上发表论文数十篇,并于1994年获冶金工业部科技进步(理论成果)一等奖。现承担国家重点基础研究发展规划项 目(973)一项,和国家自然科学基金三项。该实验室在发展中不断壮大,已培养硕士、博士数十人,并不断地吸收新鲜血液,扩充 研究领域,增强竞争实力,保持所从事研究领域的国际先进水平。与此同时,大力开展国际及国内合作,已与美国西北大学、俄罗斯Tomsk强度物理与材料科学研究所、香港大学、清华大学、中科院沈阳金属研究所等单位建立起了长期合作关系。
B. 请问一下化学中lg怎么求,算到PH又怎么算
8*10 -5 + 1.064mol#47.10*0.64=0.10*0; (1;L
分布系数计算;L
C(AC-)=0;{[H+]+Ka}=1.0*10 -5)=0.036mol#47.36=0:
C(HAC)=0;L HAc溶液中各型体的分布系数和平衡浓度
已知HAC的Ka=1.00时:
a(HAC)=[H+]#47.64
平衡浓度计算.8*10 -5 + 1举个例子.8*10 -5 #47,0.0*10 -5 mol#47:
pH=5; (1.0*10 -5 /{[H+]+Ka}=1.0*10 -5)=0.36
a(AC-)=ka#47.0时H+的浓度是1.8*10 -5
PH=5.10mol#47
C. 化学计算公式是怎么运算的
初去要求的量,把其他的量找出来或着求出其它的量
D. 初三化学家应该怎样算
如CO2是二氧化碳,求C的化合价:设C的化合价为x,则x+(-2)×2=0,解得x等于4,所以C的化合价为+4。(求化合价,首先要知道一些元素的化合价,如氧的化合价为-2,再根据化合价的代数值为零来求解。
E. 中化学的计算题应该怎么做
应该就只是这些方法吧
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。
F. 高二化学中的Qc是怎么算的
qc是浓度商,按溶度积ksp或者平衡常数k的计算式计算,k或者ksp是平衡时的qc,qc可以是任一时刻。
G. 化学反应中的有关计算怎么做
主要用守恒做啊,元素质量守恒
H. 化学的酸碱度怎么算
酸碱度是指溶液的酸碱性强弱程度,一般用PH值来表示。pH值<7为酸性,pH值=7为中性,pH>值7为碱性。
详细
pH值,亦称氢离子浓度指数、酸碱值,是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家Søren Peter Lauritz Sørensen提出。p代表德语Potenz,意思是力量或浓度,H代表氢离子(H)。有时候pH也被写为拉丁文形式的pons hydrogenii。
通常情况下(25℃、298K左右),当pH<7的时候,溶液呈酸性,当pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液为中性。
注意:pH值允许小于0,如 盐酸(10 mol/L)的pH为-1.
定义
pH值的计算公式如下:
其中[H]指的是溶液中氢离子的活度(有时也被写为[H3O],水合氢离子活度),单位为摩尔/升,在稀溶液中,氢离子活度约等于氢离子的浓度,可以用氢离子浓度来进行近似计算。
在标准温度和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10,且两种离子的浓度都是1×10mol/L。pH值小于7说明H的浓度大于OH的浓度,故溶液酸性强,而pH值大于7则说明H的浓度小于OH的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。
在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。