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高一化学计算题竞赛题(巧解)

2018-01-26  当以读书...

理解这些题,再难都不怕!

(一)、守恒法

如:质量守恒、原子守恒、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。

1.原子守恒

【例1】有0.4g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固体沉淀物,这种铁的氧化物的化学式为( )

A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. Fe4O5

2.元素守恒

【例2】 将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol/L―1的盐酸中。氧化物恰好完全溶解,在所得的溶液中通入0.56L(标况)氯气时,恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+,则该混合物中铁元素的质量分数为( )

A. 72.4% B.71.4% C.79.0% D.63.6%

3.电荷守恒法

【例3】 将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中,再投入7g铁粉收集到1.68L

H2(标准状况),同时,Fe和Fe2O3均无剩余,为了中和过量的硫酸,且使溶液中铁元素完全沉淀,共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为()

A. 1.5mol/L B. 0.5mol/L C. 2mol/L D. 1.2mol/L

【例4】某些化学试剂可用于净水。水处理中使用一种无机高分子,化学式为[Al2(OH)n Clm·yHO]x,式中m等于( )

A.3-n B.6-n C.6+n D.3+n

【例5】非整数比化合物Fe0. 95O具有 NaCl 晶体结构,由于n(Fe):n(O)<1,

所以晶体结构存在缺陷,在Fe0. 95O中,+3价的Fe占总铁量的()。

A.10.0% B. 85.0% C. 10.5% D. 89.50%

【例6】将 K2SO4 和 Al2(SO4)3 和 KAl(SO4)2 三种溶液混合,加H2SO4酸化。测得c(SO42-)=0.105 mol/L,

c(Al3+)=0.055 mol,pH=2.0(假设 H2SO4 完全电离为 H+ 和SO42-),则c(K+)为( )。

A. 0.045 mol/L B.0.035mol/L C.0.055mol/L D.0.040mol/L

【例7】现有 K2SO4 和 Al2(SO4)3 和 KAl(SO4)2 的混合溶液,其中n(SO42-)=2 mol,向混合溶液逐滴加入KOH,使生成的沉淀刚好完全溶解时,消耗2 mol KOH 溶液,求原溶液中的 K+ 的物质的量?

4.得失电子守恒法

【例8】某稀硝酸溶液中,加入5.6g铁粉充分反应后,铁粉全部溶解,生成NO,溶液质量增加3.2g,所得溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比为 ()

A. 4∶1  B. 2∶1  C. 1∶1  D. 3∶2

(二)、摩尔电子质量法

其方法是规定“每失去1mol电子所需金属的质量称为摩尔电子质量”。可以看出金属的摩尔电子质量等于其相对原子质量除以此时显示的价态。如Mg、Ca、Fe、Cu等二价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以2。若金属为混合物则采用平均摩尔电子质量即金属混合物失去1mol电子时所消耗金属的质量。

【例9】将两种金属单质混合物13g,加到足量稀硫酸中,共放出标准状况下气体11.2L,这两种金属可能是()

A、 Zn和Fe B 、Al和Zn C、Al和Mg D、 Fe 和Cu

解析:由摩尔电子质量的定义可求数据如下表:

而金属混合物的平均摩尔电子质量为13 g /1mole-=13g /mol e- ,即组成混合物的金属摩尔电子质量的数值一个大于13,一个小于13。

答案:B。

【例10】 由两种金属组成的合金10g投入足量的稀硫酸中,反应完全后得到氢气11.2L(标准状况下),此合金可能是( )(多选)

A. 镁铝合金 B. 镁铁合金 C. 铝铁合金 D. 镁锌合金

(三)、终态法

终态法就是指不考虑反应的中间过程,只考虑最终结果,抓住某些特定量之间的关系,列出等式,巧妙解题。

【例11】把一块Al、Fe合金放入足量盐酸中,通入足量的Cl2 ,再加过量NaOH 溶液、过滤,把滤渣充分灼烧,得到固体残留物恰好与原合金质量相等,则合金中Fe、Al质量比为(  )

A、1:1    B、3:1     C、1:4     D、7:3

解析:终态为固体残留物Fe2O3 ,且与始态Al、Fe合金质量相等。所以,合金中Fe 、Al的质量比等于Fe2O3中Fe、O的质量比mFe:mAl = 112:48 = 7:3 。

答案:D。

(四)、电子守恒与终态法结合

【例12】向100 mL水中投入K和Al共15 g,充分反应后,剩余金属为1.8 g

(1)计算放出H2多少升(标准状况下)

(2)过滤出未反应的金属,向滤液中逐滴加入4 mol/L的H2SO4溶液,生成沉淀的最大值是多少,此时消耗 H2SO4溶液的体积是多少?

(3)生成沉淀后,再加入 H2SO4 溶液,使沉淀刚好完全溶解,此时消耗 H2SO4 溶液的体积是多少?

【例13】将5.1 g镁和铝投入500 mL,2 mol/L 的盐酸中,生成氢气0.5 g,金属完全溶解。再加入 4 mol/L 的 NaOH 溶液。

(1)若要使生成的沉淀最多,则应加入NaOH溶液的体积是()。

A . 20 0mL B . 250 mL C. 425 mL D. 560 mL

(2)生成沉淀的质量最多是( )。

A. 22.1 g B. 8.5 g C. 10.2 g D. 13.6 g

(五)、差量法

差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差或物质的量之差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系。

【例14】 将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21.0g,加热至质量不再变化时,称得固体质量为12.5g。求混合物中碳酸钠的质量分数。

解析 混合物质量减轻是由于NaHCO3分解所致,固体质差21.0g-14.8g=6.2g,也就是生成的CO2和H2O的质量,混合物中m(NaHCO3)=168×6.2g÷62=16.8g,m(Na2CO3)=21.0g-16.8g=4.2g,所以混合物中碳酸钠的质量分数为20%。

(六)、关系式法

建立关系式的方法主要有:1、利用微粒守恒关系建立关系式,2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式,3、利用方程式的加合建立关系式。

【例15】 工业上制硫酸的主要反应如下:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 ,2SO2+O2=2SO3,SO3+H2O=H2SO4

煅烧2.5t含85%FeS2的黄铁矿石(杂质不参加反应)时,FeS2中的S有5.0%损失而混入炉渣,计算可制得98%硫酸的质量。

解析 根据化学方程式,可以找出下列关系:FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4, 本题从FeS2制H2SO4,是同种元素转化的多步反应,即理论上FeS2中的S全部转变成H2SO4中的S。得关系式FeS2~2H2SO4。过程中的损耗认作第一步反应中的损耗,得可制得98%硫酸的质量是3.36g 。

【例16】向K2SO4 和FeCl3 的混合溶液中滴入Ba(OH)2溶液,当SO42-离子完全沉淀时,Fe3+离子也同时被完全沉淀,则原混合溶液中K2SO4 和FeCl3 的物质的量之比为()

A、3:1       B、3:2      C、2:1      D、2:3

七)、方程式叠加法

【例17】 将2.1g由CO和H2 组成的混合气体,在足量的O2充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2 固体中,固体的质量增加 ()

A. 2.1g B. 3.6gC. 4.2g  D. 7.2g

解析 CO和H2都有两步反应方程式,量也没有确定,因此逐步计算比较繁。Na2O2足量,两种气体完全反应,所以将每一种气体的两步反应合并可得H2+Na2O2=2NaOH,CO+ Na2O2=Na2CO3,可以看出最初的气体完全转移到最后的固体中,固体质量当然增加2.1g。选A。此题由于CO和H2的量没有确定,两个合并反应不能再合并!

(八)、等量代换法

在混合物中有一类计算:最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据,思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量,通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式,求出结果。

【例18】有一块Al-Fe合金,溶于足量的盐酸中,再用过量的NaOH溶液处理,将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧完全变成红色粉末后,经称量,红色粉末的质量恰好与合金的质量相等,则合金中铝的质量分数为 ()

A. 70% B.30% C.47.6% D.52.4%

解析由题意得:Fe2O3与合金的质量相等,而铁全部转化为Fe2O3,故合金中Al的质量即为Fe2O3中氧元素的质量,则可得合金中铝的质量分数即为Fe2O3中氧的质量分数,O%= 48/160×100%=30%,选B。

【例19】一包FeSO4和Fe2(SO4)3组成的固体混合物,已知氧的质量分数为2a%,则混合物中Fe的质量分数为多少?

(九)、对比法

对比法是根据题给数据,对比分析出有关物质和过量物质,然后再求解答案。

【例20】现有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们可能是

溶液和NaOH溶液。现做如下实验:

①取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应,产生1.56g沉淀。

②取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应,产生1.56g沉淀。

③取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应,产生3.12g沉淀。

通过必要的计算和推理判定:

(1)甲溶液为_______溶液,其物质的量浓度是_______ mol/L。

(2)乙溶液为_______溶液,其物质的量浓度是_______ mol/L。

解析:列表对比如下:

金属ZnFeAlMgCu
摩尔电子质量
32.528912

组别甲(mL)乙(mL)沉淀的物质的量(mol)
4401200.02
1204400.02
1204000.04

对比②③两组数据,甲用量相同,乙的用量②比③多而生成的沉淀反而③比②多,根据NaOH能溶解

的性质,可推知甲为

,乙为NaOH;再对比①②两组数据可知①组中NaOH不足量,故NaOH的物质的量为

;②组中NaOH部分溶解

,设

浓度为

,则有:

,。

答案:(1)

,0.5 ,(2)NaOH,0.5 。

、优先原则

一般根据氧化性强弱判断反应顺序。

【例21】在含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和 AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入铁粉,经反应未见气体放出,当析出3.2g铜时,溶解的铁粉的质量是()

A. 5.6g B. 2.8g C. 14g D. 8.4g

解析:氧化性的强弱为:Cu2+< Fe3+

(十一)、十字交叉法

十字交叉法是进行二组混合物平均量与组分计算的一种简便方法。凡可按M1·n1+M2·n2=M·n计算的问题,均可按十字交叉法计算

【例22】 在常温下,将1体积乙烯和一定量的某气态未知烃混合,测得混合气体对氢气的相对密度为12倍,求这种烃所占的体积。

解析 根据相对密度计算可得混合气体的平均式量为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1/3体积。

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