專題三 計(jì)算技巧在化學(xué)解題中的應(yīng)用

專題三

計(jì)算技巧在化學(xué)解題中的應(yīng)用一、守恒法二、差量法三、關(guān)系式法

四、平均值法

五、極端假設(shè)法

六、十字交叉法近年高考化學(xué)計(jì)算試題走向1、高考中化學(xué)計(jì)算主要包括以下類(lèi)型：①有關(guān)相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量及確定分子式的計(jì)算；②有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算；③有關(guān)氣體摩爾體積的計(jì)算；④有關(guān)溶液濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的量濃度）；⑤利用化學(xué)方程式的計(jì)算；⑥有關(guān)物質(zhì)溶解度的計(jì)算；⑦有關(guān)溶液pH值與氫離子濃度、氫氧根離子濃度的簡(jiǎn)單計(jì)算；⑧有關(guān)燃燒熱的簡(jiǎn)單計(jì)算；⑨以上各種化學(xué)計(jì)算的綜合應(yīng)用。2、常見(jiàn)題型為計(jì)算選擇題，計(jì)算填空題、實(shí)驗(yàn)計(jì)算題、計(jì)算推斷題和綜合計(jì)算題，而計(jì)算推斷題和綜合計(jì)算題，力求拉開(kāi)學(xué)生的層次。3、近年高考化學(xué)計(jì)算題主要有以下特點(diǎn)：(1)注意速算巧解一般在第Ⅰ卷中會(huì)出現(xiàn)五到七個(gè)左右要計(jì)算的量很少或者根本不需要計(jì)算的試題。其命題意圖是考查對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用。重點(diǎn)考查學(xué)生運(yùn)用題給信息和已學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行速算巧解的能力。(2)起點(diǎn)高、落點(diǎn)低這方面主要是第Ⅱ卷中的計(jì)算題。試題常以信息給予題的形式出現(xiàn)，但落點(diǎn)仍是考查基本計(jì)算技能。

1．質(zhì)量守恒法----在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量，反應(yīng)前后質(zhì)量不變。

2．元素守恒法----在一些復(fù)雜多步的化學(xué)過(guò)程中，雖然發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)多，但某些元素的物質(zhì)的量、濃度等始終沒(méi)有發(fā)生變化，整個(gè)過(guò)程中元素守恒。

3．電子守恒法----氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)，得失電子守恒。

4．電荷守恒法----在溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)，溶液呈電中性。

一、守恒法的類(lèi)型【例1】現(xiàn)有X、Y、Z三種物質(zhì)，各取40g相混合，完全反應(yīng)后，得18gY、49gZ，還有W生成。已知W的相對(duì)分子質(zhì)量為106，現(xiàn)有22gX與11gY反應(yīng)，生成W的量是(

)。

①0.5mol

②0.25mol

③53g

④26.5g

A．①③

B．①④

C．②④

D．②③

解析

X、Y、Z混合并完全反應(yīng)后，X的質(zhì)量減少40g，Y的質(zhì)量減小(40－18)g＝22g，Z的質(zhì)量增加(49－40)g＝9g，還有W生成，所以X、Y是反應(yīng)物，Z、W是生成物；根據(jù)質(zhì)量守恒可得出40gX與22gY反應(yīng)可生成9gZ，則生成W的質(zhì)量為(40＋22－9)g＝53g。即得出該反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量之比m(X)∶m(Y)∶m(Z)∶m(W)＝40∶22∶9∶53。若將22gX與11gY反應(yīng)，按上述質(zhì)量比的關(guān)系可得出X過(guò)量2g，生成4.5gZ、26.5gW，則W的物質(zhì)的量為0.25mol。

答案

C

1、質(zhì)量守恒練習(xí)1向KI溶液中滴入AgNO3溶液直至完全反應(yīng)，過(guò)濾后濾液的質(zhì)量恰好與原溶液質(zhì)量相等，則AgNO3溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？72.3%例2.

有一在空氣中暴露過(guò)的KOH固體，經(jīng)分析知其內(nèi)含水7.62%，K2CO32.88%，KOH90%，若將此樣品1g加入到46.00ml的1mol/L鹽酸中，過(guò)量的酸再用1.07mol/LKOH溶液中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體多少克？2．元素守恒法提示：此題中發(fā)生的反應(yīng)很多，但仔細(xì)分析可知：蒸發(fā)溶液后所得固體為氯化鉀，其Cl－全部來(lái)自于鹽酸中的Cl－，在整個(gè)過(guò)程中Cl－守恒。即n（KCl）=n（HCl）m（KCl）=0.046L×1mol·L－1×74.5g·mol－1=3.427g練習(xí)2：現(xiàn)有鐵、氧化亞鐵、氧化鐵的混合物粉末3.44克，向其中加入100mL1mol/L的鹽酸恰好全部溶解，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224毫升，向反應(yīng)后的溶液中加入KSCN溶液不變色，則6.88克該混合物在高溫下用足量CO處理后，殘留固體質(zhì)量為多少克？提示：3.44克該混合物溶于鹽酸后加KSCN溶液后不變色，說(shuō)明無(wú)Fe3+，即全部為FeCl2，由Cl-個(gè)數(shù)守恒可知：

n(FeCl2)=0.5n(HCl)=0.5×1mol/L×0.1L=0.05mol

所以6.88克該混合物中含鐵為0.1mol，殘留固體為鐵，其質(zhì)量為5.6克。

例3

某反應(yīng)中，起氧化作用的是X2O72－離子，在溶液中0.2mol該離子恰好能使0.6molSO32－離子完全氧化，則X2O72－離子還原后的化合價(jià)為（）。

A．＋1B．＋2C．＋3D．＋43.電子守恒：提示:氧化劑為X2O72-，還原劑為SO32-設(shè)反應(yīng)后X元素的化合價(jià)為a.則X元素化合價(jià)由＋6降為a，S元素化合價(jià)由＋4升為＋6。1molX原子得電子(6－a)mol，1molS原子失電子（6－4）mol=2mol。由電子守恒知：2×0.2(6－a)mol=0.6×2mola=＋3答案選C練習(xí)3當(dāng)溶液中XO4－離子與H2O2分子個(gè)數(shù)比為2：5時(shí)，溶液中XO4－離子中的X元素恰好被還原成較低價(jià)態(tài)，H2O2中的氧元素被氧化為O2，則X元素的化合價(jià)變?yōu)槎嗌伲看鸢福海?

例4.

1L混合溶液中含SO42－0.025mol，

Cl－0.05mol,NO3－0.025mol,Na＋0.025mol,其余為H＋，則H＋物質(zhì)的量濃度為（）。

A．0.25mol·L－1B．0.01mol·L－1

C．0.1mol·L－1D．0.5mol·L－14．電荷守恒法提示：由電荷守恒知：n（Na＋）＋n（H＋）=2n（SO42－）＋n（Cl－）＋n（NO3－）即0.025mol＋n（H＋）=2×0.025mol＋0.05mol＋0.025moln（H＋）=0.1mol故c（H＋）=0.1mol/1L=0.1mol/L答案選C練習(xí)4在AlCl3,Na2SO4,NaCl三種鹽的混合溶液中，若Na＋0.7mol，SO42－0.2mol，Cl－0.6mol，則溶液中Al3＋的物質(zhì)的量為多少？0.1mol二、差量法在化學(xué)解題中的應(yīng)用差量法是依據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后的某些“差量”與反應(yīng)物或生成物的變化量成正比而建立的一種解題法。一．差量法的類(lèi)型------固體質(zhì)量差、溶液質(zhì)量差、氣體體積差、氣體物質(zhì)的量之差等。二、思路------根據(jù)化學(xué)方程式分析反應(yīng)前后形成差量的原因，找出差量與已知量、未知量間的關(guān)系，然后再列比例式求解。三、差量法的適用條件------（1）.反應(yīng)不完全或有殘留物。（2）反應(yīng)前后存在差量，且此差量易求出。這是使用差量法的前提。只有在差量易求得時(shí)，使用差量法才顯得快捷，否則，應(yīng)考慮用其他方法來(lái)解。1、固體差量例1.將質(zhì)量為100克的鐵棒插入硫酸銅溶液中，過(guò)一會(huì)兒取出，烘干，稱量，棒的質(zhì)量變?yōu)?00.8克。求有多少克鐵參加了反應(yīng)。解：設(shè)參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x。Fe+CuCO4=FeSO4+Cu棒的質(zhì)量增加（差量）56

64

64-56=8x

100.8克-100克=0.8克

56∶8＝x∶0.8克答：有5.6克鐵參加了反應(yīng)。2、液體差量

例2.用含雜質(zhì)（雜質(zhì)不與酸作用，也不溶于水）的鐵10克與50克稀硫酸完全反應(yīng)后，濾去雜質(zhì)，所得液體質(zhì)量為55.4克，求此鐵的純度。解：設(shè)此鐵的純度為x。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑溶液質(zhì)量增加（差量）56

2

56-2＝5410x克

55.4克-50克=5.4克56∶54=10x克∶5.4克

答：此鐵的純度為56％。3、氣體差量

例3.將12克CO和CO2的混合氣體通過(guò)足量灼熱的氧化銅后，得到氣體的總質(zhì)量為18克，求原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x。

CuO+CO=Cu+CO2

氣體質(zhì)量增加（差量）28

44

44-28=1612x克

18克-12克=6克

答：原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為87.5％。1、KBr和KCl的混合物3.87g，溶于水并加入過(guò)量的AgNO3溶液后，產(chǎn)生6.63g沉淀，則混和物中含鉀()

A、24.1%B、40.3%C、25.9%D、48.7%2、取一定量的MnO2與KClO3的混和物加熱，反應(yīng)完全后將剩余的固體與足量的濃HCl混和，加熱待反應(yīng)完全后，將溶液蒸干，已知蒸干后所得固體的質(zhì)量與原混和物的質(zhì)量相等，試求：①原混和物中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)②所得氧氣和氯氣在標(biāo)況下的體積比。B46.63%50:41差量法訓(xùn)練MnO2+4HCl==MnCl2+Cl2↑+2H2OΔm(固增)55+3255+7139X39x/872KClO3==2KCl+3O2↑

Δm(固減)24514996y96y/245由題意得：Δm(固增)==Δm(固減)即：39x/87=96y/245X=0.874yω(MnO2)=×100%=46.63%

1molX/87mol

3mol3y/245molXX+YV(O2)：V(Cl2)=(3y/245mol):(X/87mol)=1:0.82=50:41三、關(guān)系式法

對(duì)于多步反應(yīng)體系，可找出起始物質(zhì)和最終求解物質(zhì)之間的定量關(guān)系，直接列出比例式進(jìn)行計(jì)算，可免去中間繁瑣的計(jì)算過(guò)程。具體有：①多步反應(yīng)關(guān)系式法：對(duì)沒(méi)有副反應(yīng)的多步連續(xù)反應(yīng)，可利用開(kāi)始與最后某一元素不變的關(guān)系，建立相應(yīng)關(guān)系式解題。②循環(huán)反應(yīng)關(guān)系式法：可將幾個(gè)循環(huán)反應(yīng)加和，消去其中某些中間產(chǎn)物，建立一個(gè)總的化學(xué)方程式，據(jù)此總的化學(xué)方程式列關(guān)系式解題。另外，在混合物的計(jì)算中、復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)計(jì)算中均可建立起相關(guān)量的關(guān)系式，這也是化學(xué)計(jì)算中的普遍方法。例題工業(yè)氨氧化法制硝酸過(guò)程中，氨在氧化過(guò)程中損失5%，硝酸的生成過(guò)程中產(chǎn)率為92%，問(wèn)生產(chǎn)50t質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硝酸需氨多少噸？4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONH3---------HNO3（二）物質(zhì)分析中的關(guān)系式法測(cè)定漂白粉中氯元素的含量，或測(cè)定某物質(zhì)組成等物質(zhì)分析過(guò)程，也通常由幾步反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，有關(guān)計(jì)算也需要用關(guān)系式法?！纠}】讓足量濃硫酸與10克氯化鈉和氯化鎂的混合物加強(qiáng)熱反應(yīng)，把生成的氯化氫溶于適量的水中，加入二氧化錳使鹽酸完全氧化，將反應(yīng)生成的氯氣通入KI溶液中，得到11.6克碘，試計(jì)算混和物中Cl的百分含量。思路:NaClMgCl2→HCl→I2得關(guān)系式:4HCl～Cl2～I(xiàn)24×36.52×12711.6gmm=6.7gCl%=(6.7g×35.5/36.5)×100%=65%Cl2MnO2四、平均值法

例4、由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混和物10克，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升，則混和物中一定含有的金屬是（）A.鋅 B.鐵 C.鋁 D.鎂分析:據(jù)10克金屬與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升可得金屬平均摩爾電子質(zhì)量為10g/mol。四種金屬的摩爾電子質(zhì)量分別為：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有Al的摩爾電子質(zhì)量小于10g/mol，故答案為C。練習(xí)由10g含有雜質(zhì)的CaCO3和足量的鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生CO20.1mol，則此樣品中可能含有的雜質(zhì)是（）A.KHCO3和MgCO3B.MgCO3和SiO2

C.K2CO3和SiO2D.無(wú)法計(jì)算B五、極端假設(shè)法

當(dāng)兩種或多種物質(zhì)混合無(wú)法確定其成分及其含量時(shí)，可對(duì)數(shù)據(jù)推向極端進(jìn)行計(jì)算或分析，假設(shè)混合物質(zhì)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(wèn)題單一化，起到了出奇制勝的解題效果。常用于混合物與其他物質(zhì)反應(yīng)、化學(xué)平衡混合體系等計(jì)算。例題將一定質(zhì)量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H2SO4反應(yīng)，生成H22.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀