學(xué)科核心素養(yǎng)提升化學(xué)計(jì)算的常用方法

學(xué)科核心素養(yǎng)提升5化學(xué)計(jì)算的常用方法

一、電解質(zhì)溶液的計(jì)算法寶——電荷守恒法涉及溶液中離子濃度的計(jì)算時(shí)常需用到電荷守恒,首先找出溶液中所有陽離

子和陰離子,再根據(jù)陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)列等

式。如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液的電荷守恒:3c(Al3+)+c(N

)+c(H+)=2c(S

)+

c(N

)+c(OH-)。注意

一般情況下,列電荷守恒等式時(shí)不能忽略H+、OH-的濃度,但在計(jì)算時(shí),酸性溶液中?？珊雎設(shè)H-的濃度,堿性溶液中常可忽略H+的濃度。二、化學(xué)方程式計(jì)算中的巧思妙解——差量法化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生變化時(shí)均可用差量法。解題的一般步驟為:(1)準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式;(2)深入細(xì)致地分析題意,關(guān)鍵在于有針對(duì)性地找出產(chǎn)生差量的“對(duì)象”及

“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強(qiáng)

等,且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比;(3)根據(jù)化學(xué)方程式,從“實(shí)際差量”尋找比例關(guān)系,列比例式求解。三、解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑——關(guān)系式法關(guān)系式是物質(zhì)間關(guān)系的一種簡化式子,解決多步反應(yīng),計(jì)算最簡捷。多步反應(yīng)

中建立關(guān)系式的方法:1.疊加法(如利用木炭、水蒸氣制取氨氣)

?

?由木炭、水蒸氣制取NH3的關(guān)系為3C~4NH3(不考慮可逆反應(yīng))。2.原子守恒法4NH3+5O2

4NO+6H2O,2NO+O2

2NO2,3NO2+H2O

2HNO3+NO經(jīng)多次氧化和吸收,由N原子守恒知:NH3~HNO3。3.電子轉(zhuǎn)移守恒法NH3

HNO3,O2

2O2-由得失電子總數(shù)相等知,NH3經(jīng)氧化等一系列過程生成HNO3,NH3和O2的關(guān)系

為NH3~2O2。四、混合物類計(jì)算的“簡化高手”——平均值法1.依據(jù)若XA>XB,則XA>

>XB,

代表平均相對(duì)原子(分子)質(zhì)量、平均濃度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。2.應(yīng)用若已知

可以確定XA、XB的范圍;若已知XA、XB可以確定

的范圍。解題的關(guān)鍵是要通過平均值確定范圍,很多問題中需先根據(jù)條件確定平均值

再作出判斷。實(shí)際上,它是極值法的延伸。

1.某硫酸鋁和硫酸鎂的混合液中,c(Mg2+)=2mol·L-1,c(S

)=6.5mol·L-1,若將200mL的此混合液中的Mg2+和Al3+分離,至少應(yīng)加入1.6mol·L-1的氫氧化鈉溶液

()A.0.5LB.1.625L

C.1.8LD.2LD解析

由2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(S

),可得c(Al3+)=

=3mol·L-1,加入氫氧化鈉溶液使Mg2+、Al3+分離,此時(shí)NaOH轉(zhuǎn)化為Na2SO4和NaAlO2,由電荷守恒得:V(NaOH)=

=

=2L。2.為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度,現(xiàn)將w1g樣品加熱,其質(zhì)

量變?yōu)閣2g,則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是

()A.

B.

C.

D.

B解析

設(shè)樣品中含有NaHCO3雜質(zhì)的質(zhì)量為x,則:2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O2×84g106g62gx

Δm(減少)Δm(減少)=(w1-w2)g

=

,解得x=

g,則ω(Na2CO3)=

=

。3.(2021浙江諸暨中學(xué)段考)1.52g銅鎂合金完全溶解于50mL密度為1.40g·

mL-1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中,得到NO2和N2O4的混合氣體1120mL(標(biāo)

準(zhǔn)狀況),向反應(yīng)后的溶液中加入1.0mol·L-1NaOH溶液,當(dāng)金屬離子全部沉淀

時(shí),得到2.54g沉淀。下列說法不正確的是

()A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2∶1B.該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0mol·L-1C.NO2和N2O4的混合氣體中,NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%D.得到2.54g沉淀時(shí),加入NaOH溶液的體積是600mLD解析

設(shè)1.52g銅鎂合金中含銅xmol,鎂ymol,則根據(jù)題給數(shù)據(jù),可列方程

式:64x+24y=1.52,98x+58y=2.54,解得:x=0.02,y=0.01,銅與鎂的物質(zhì)的量之比為

2∶1,A項(xiàng)正確;根據(jù)濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度三者的換算公式可求濃度c=(1000mL·L-1×63%×1.40g·mL-1)÷63g·mol-1=14.0mol·L-1,B項(xiàng)正確;NO2和N2O4的總物質(zhì)的量為0.05mol,根據(jù)得失電子守恒,設(shè)NO2為mmol,N2O4為nmol,則m+n=

0.05,m+2n=0.02×2+0.01×2,解得:m=0.04,n=0.01,則NO2的體積分?jǐn)?shù)為

×100%=80%,C項(xiàng)正確;金屬全部沉淀時(shí),得到NaNO3溶液,溶液中硝酸鈉的物質(zhì)的

量為50×10-3L×14.0mol·L-1-0.04mol-0.01×2mol=0.64mol,加入的氫氧化鈉應(yīng)為0.64mol,所以加入氫氧化鈉溶液的體積為

=0.64L=640mL,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2020浙江衢州、湖州、麗水聯(lián)考)達(dá)喜是常用的中和胃酸的藥物。達(dá)喜的

化學(xué)成分是含結(jié)晶水的鋁鎂堿式鹽。取該堿式鹽3.01g,加入2.00mol·L-1鹽酸

使其溶解,當(dāng)加入鹽酸42.5mL時(shí)開始產(chǎn)生CO2,加入鹽酸至45.0mL時(shí)正好反

應(yīng)完全。(1)計(jì)算該堿式鹽樣品中氫氧根離子與碳酸根離子的物質(zhì)的量之比:

16∶1

。(2)若達(dá)喜中鎂、鋁離子的物質(zhì)的量之比為3∶1,則H元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

4.00%

。解析(1)加入鹽酸依次發(fā)生的反應(yīng)是H++OH-

H2O、C

+H+

HC

、HC

+H+

H2O+CO2↑,當(dāng)加入鹽酸42.5mL時(shí)開始產(chǎn)生CO2,加入鹽酸45.0mL時(shí),正好反應(yīng)完全,此階段發(fā)生的反應(yīng)是HC

+H+

H2O+CO2↑,即n(HC

)=[(45.0-42.5)×10-3×2.00]mol=0.00500mol,根據(jù)碳元素守恒,n(C

)=n(HC

)=0.00500mol,C

→HC

消耗H+的物質(zhì)的量為0.00500mol,n(OH-)=(42.5×10-3×2.00-0.00500)mol=0.0800mol,因此n(OH-)∶n(C

)=0.080

0∶0.00500=16∶1。(2)鎂、鋁離子物質(zhì)的量之比為3∶1,設(shè)鎂離子物質(zhì)的量為3x

mol,鋁離子物質(zhì)的量為x

mol,根據(jù)化合物中正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為

0,則有6x+3x=0.0800+0.00500×2,解得x=0.0100,結(jié)晶水的質(zhì)量為(3.01-0.0300×24-0.0100×27-0.0800×17-0.00500×60)g=0.360g,n(H2O)=

=0.0200mol,因此H元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

×100%≈4.00%。5.(2020浙江4月聯(lián)考)某課外興趣小組成員為研究金屬銅與強(qiáng)酸的反應(yīng),將6.4

g銅粉分為兩等份,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn),請(qǐng)完成有關(guān)計(jì)算。取其中一份銅粉投入200mL氫離子濃度為1mol·L-1硫酸和硝酸混合液中,微

熱使反應(yīng)充分完成后,生成一氧化氮?dú)怏w448mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則反應(yīng)前混合

溶液中硫酸的物質(zhì)的量濃度為

0.45mol·L-1

(寫出計(jì)算過程)。答案200mL氫離子濃度為1mol·L-1的混合液中含有氫離子的物質(zhì)的量為:n

(H+)=0.2L×1mol·L-1=0.2mol,3.2g銅粉物質(zhì)的量為:

=0.05mol,NO的物質(zhì)的量為:

=0.02mol,根據(jù)3Cu+8H++2N

3Cu2++2NO↑+4H2O可知,生成0.02