化学中有哪些需要用到定值计算

㈠ 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

㈡ 高二化学中，平衡常数是什么怎样计算有什么意义

可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积成正比，这个比值叫做平衡常数。反应进行得越完全，平衡常数就越大。当一个可逆反应到达平衡时，生成物浓度之幂或分压力的乘积与反应物浓度的幂[1]（幂指数为对应物质的化学计量数）或分压力的乘积之间的比值。用浓度计算的平衡常数以KC表示。用分压力计算的平衡常数以KP表示。例如氨的合成：N2+3H2=2NH3在压力（或各物质的浓度）不大时，平衡常数在温度一定的情况下保持不变。从平衡常数的大小，可确定在该温度下可逆反应中的正反应可能达到的程度。平衡常数不仅在分析化学和物理化学中有重要的理论意义，而且在化学工艺中一项重要的数据，可用以通过计算来确定生产条件。化学平衡常数的物理意义：1．平衡常数是化学反应的特性常数。它不随物质的初始浓度(或分压)而改变，仅取决于反应的本性。一定的反应，只要温度一定，平衡常数就是定值2．平衡常数数值的大小是反应进行程度的标志。它能很好地表示出反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物剩余浓度越小，反应物的转化率也越大，也就是正反应的趋势越强。反之亦然。3．平衡常数表达式表明在一定温度下，体系达成平衡的条件。对于一般可逆反应aA + b B ======可逆==== gG + hH平衡时K=( (G)＾g * (H)＾h )/( (A)＾a * (B)＾b )其中(G)(H)等表示 物质G、H的浓度K是平衡常数上述：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂的连乘积与反应物浓度幂的连乘积之比，是一个常数，幂指数为化学计量数改变温度，K的值会发生变化。

㈢ 化学计算方法有哪些分别怎样应用，请举例说明

化学计算方法汇总
1、元素守恒法（适用于多个化学反应的计算）
已知：2NO2 + 2NaOH == NaNO3 + NaNO2 + H2O；NO + NO2 + 2NaOH == 2NaNO2 + H2O
将224ml（标准状况）NO和NO2 的混合气溶于20mlNaOH 溶液中，恰好完全反应并无气体逸出，则NaOH 溶液的物质的量浓度为 。
解：生成物钠盐NaNO3、NaNO2 中Na原子与N原子的个数比都为1:1，即n(Na)= n(N)，又根据N元素守恒，即n(N) = n(NO) + n(NO2)，且依题意反应物恰好转化为钠盐，所以
n(NaOH) = n(NO) + n(NO2)= 0.01mol c(NaOH) = = 0.5mol/L
2、极限假设法（适用于混合物的计算）
将镁、铝、锌组成的混合物与足量盐酸作用，放出H2的体积为2.8L（标准状况），则三种金属的物质的量之和可能为（ C）
A、0.250mol B、0.125mol C、0.100mol D、0.080mol
解：假设原样品单纯为镁，则放出2.8LH2需要镁0.125mol
假设原样品单纯为铝，则放出2.8LH2需要铝0.083mol
假设原样品单纯为锌，则放出2.8LH2需要锌0.125mol
所以这三者混合物，放出2.8LH2需要的物质的量应介于0.083与0.125mol之间。
3、得失电子守恒法（）
在一定温度下，某浓度的硝酸与金属锌反应生成NO和NO2 的物质的量之比为3:1，则要使1mol金属锌完全反应，需要硝酸的物质的量为 。
解：氧化过程 Zn — 2e— Zn2+
还原过程 HNO3 + 3e— NO
9X 3X
HNO3 + e— NO2
X X
金属锌失去的电子总数为：2•1mol
硝酸得到的电子总数为：9X + X
根据得失电子守恒：2•1mol = 9X+ X 求得 X = 0.2mol
n(HNO3)=n(NO) + n(NO2) + 2n[Zn(NO3)2]=0.8mol + 2•1mol=2.8mol

变价硝酸 无变价硝酸

4、十字交叉法（适用于求混合物之间的物质的量之比）
用向下排空气法在容积为Vml的集气瓶中收集氨气。由于空气尚未排净，最后瓶内气体平均相对分子质量为19，将此集气瓶倒置于气体中，瓶内水面上升到一定高度即停止，则同温同压下，瓶内剩余气体体积为 。
解：集气瓶内的气体可以看成是氨气与空气的混合气，用十字交叉法可求得两者的体积比：
氨气 17 10
19 可得 V(氨气): V(空气) = 10 :2 = 5:1
空气 29 2
则空气的体积占 Vml，即剩余的气体。

5、差量法（明确参加反应的物质与物质ΔV或Δn或Δm之间的量关系）
Cl2和NO2在室温下可以化合生成一种新的气态化合物C，为了测定C的分子组成，进行以下实验。取混合气体总体积5L，测定反应后总体积随Cl2在混合气体中所占的体积分数（x）的变化规律。实验测知当Cl2所占体积分数为20%或60%时，反应后的总体积均为4L。
（1）通过分析和计算求得反应的化学方程式： 。
（2）试讨论当x的取值范围不同时，反应后总体积（V）随x变化的函数关系。
解：（1）根据参加反应的Cl2及NO2与气体总体积减少量的关系是定值比例，可知
当Cl2所占体积分数分别为20%或60%两种情况下，参加反应Cl2的量必须相同，才能使总体积减少量都为（5L—4L）=1L，则
参加反应的Cl2是1L ，NO2是2L ，ΔV=1L
化学方程式中系数比为1:2:2 Cl2 + 2NO2 == 2 NO2Cl
（2）Cl2完全反应，则0 ＜x ≤ ，V= 5L—5L•x
NO2完全反应，则1 ＞x ＞ ，V= 5L— •5L•（1—x）

㈣ 化学计算详细的方法

一、定义、公式法

涉及计算的定义有：物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、原子量、气体摩尔体积、物质的量浓度、质量分数、溶解度、电离度、水的离子积、pH值等等。这些概念定义的本身以及之间的联系就是一些重要的化学公式。

【例1】某人造空气中N2的质量百分比为75％，O2为25％，计算该空气在标准状况下的密度为多少克／升？

即求1mol混合气体的质量。

设：取100g人造空气，则含N275g，O225g。

所以ρ=28.9÷22.4=1.29(g／L)

【例2】某乙酸的密度为dg／cm3，质量分数为a％，pH=b。求该密度下此乙酸的电离度。

解析题应先从电离度的定义式入手，逐步逼近已知条件。

式中的：〔H+〕应由pH求得：pH=-1g〔H+〕=b

故〔H+〕=10-b

二、差量法

在众多的解题技巧中，“差量法”当属优秀方法之一，它常常可以省去繁琐的中间过程，使复杂的问题简单、快捷化。所谓“差量”就是指一个过程中某物质始态量与终态量的差值。它可以是气体的体积差、物质的量差、质量差、浓度差、溶解度差等。

【例3】把22.4g铁片投入到500gCuSO4溶液中，充分反应后取出铁片，洗涤、干燥后称其质量为22.8g，计算

(1)析出多少克铜？

(2)反应后溶液的质量分数多大？

解析“充分反应”是指CuSO4中Cu2+完全反应，反应后的溶液为FeSO4溶液，不能轻率地认为22.8g就是Cu！(若Fe完全反应，析出铜为25.6g)，也不能认为22.8-22.4=0.4g就是铜。

分析下面的化学方程式可知：每溶解56gFe，就析出64g铜，使铁片质量增加8g(64-56=8)，反过来看：若铁片质量增加8g，就意味着溶解56gFe、生成64gCu，即“差量”8与方程式中各物质的质量(也可是物质的量)成正比。所以就可以根据题中所给的已知“差量”22.8-22.4=0.4g求出其他有关物质的量。

设：生成Cuxg，FeSO4yg

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu质量增加

561526464-56=8

yx22.8-22.4=0.4

故析出铜3.2克

铁片质量增加0.4g，根据质量守恒定律，可知溶液的质量必减轻0.4g，为500-0.4=499.6g。

【例4】将N2和H2的混合气体充入一固定容积的密闭反应器内，达到平衡时，NH3的体积分数为26％，若温度保持不变，则反应器内平衡时的总压强与起始时总压强之比为1∶______。

解析由阿伏加德罗定律可知，在温度、体积一定时，压强之比等于气体的物质的量之比。所以只要把起始、平衡时气体的总物质的量为多少mol表示出来即可求解。

方法一设起始时N2气为amol，H2为bmol，平衡时共消耗N2气为xmol

N2+3H22NH3

起始(mol)ab0

变化(mol)x3x2x

平衡(mol)a-xb-3x2x

起始气体：a+bmol

平衡气体：(a-x)+(b-3x)+2x=(a+b-2x)mol

又因为：体积比=物质的量比

(注意：若N2为1mol，H2为3mol，是不够严密的。)

方法二设平衡时混合气体总量为100mol，则其中含NH3为100×26％=26mol

N2+3H22NH3物质的量减少

1324-2=2

26molx

x=26mol

即生成NH3的量，就是减少量，所以反应起始时混合气体共为：100+26=126mol

比较上述两种方法，不难看出“差量法”的优越性。

【例5】在200℃时将11.6g二氧化碳和水蒸气的混合气体通过足量的Na2O2，反应完全后，固体质量增加3.6g。求混合气体的平均分子量。

=11.6÷混合气体总物质的量。

方法一设11.6g混合气体中含xmolCO2、ymol水蒸气。

解得：x=0.1，y=0.4

方法二分析下列框图

向固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O且完全反应，为何固体只增加3.6g？原来是因跑掉O2之故。根据质量守恒可知：放出O2为11.6-3.6=8g。

得：x+y=0.5(mol)

混合气体的平均分子量=11.6÷0.5=23.2

本题的两种解法虽都属“差量法”，但方法二则更简捷，可以说是“差量法”的经典之作，值得很好体会。