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高中化学计算中常用的几种方法

2019-06-12  当以读书...

一.差量法

(1)不考虑变化过程,利用最终态(生成物)与最初态(反应物)的量的变化来求解的方法叫差量法。无须考虑变化的过程。只有当差值与始态量或终态量存在比例关系时,且化学计算的差值必须是同一物理量,才能用差量法。其关键是分析出引起差量的原因。

(2)差量法是把化学变化过程中引起的一些物理量的增量或减量放在化学方程式的右端,作为已知量或未知量,利用各对应量成正比求解。

(3)找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟实际差量列成比例,然后求解。

如:

-12C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol Δm(固),Δn(气),ΔV(气)

2 mol 1 mol 2 mol 221 kJ 24 g 1 mol 22.4 L(标况)

1.固体差量

例1.将质量为100克的铁棒插入硫酸铜溶液中,过一会儿取出,烘干,称量,棒的质量变为100.8克。求有多少克铁参加了反应。(答:有5.6克铁参加了反应。)

解:设参加反应的铁的质量为x。

Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 棒的质量增加(差量)

56 6464-56=8x 100.8克-100克=0.8克

56:8=x:0.8克

答:有5.6克铁参加了反应。

2.体积差法

例2.将a L NH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为b L(气体体积均在同温同压下测定), 该b L气体中NH3的体积分数是(C )

2a-bb-a2a-bb-aA. C. abba

设参加反应的氨气为x ,则

2NH3N2+3H2 ΔV

2 2

x b-a

x=(b-a) L

所以气体中NH3的体积分数

3.液体差量

例3.用含杂质(杂质不与酸作用,也不溶于水)的铁10克与50克稀硫酸完全反应后,滤去杂质,

所得液体质量为55.4克,求此铁的纯度。

解:设此铁的纯度为x。

Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 溶液质量增加(差量)

56 256-2=54

10x克55.4克-50克=5.4克 a L-b-ab L2a-b b

56:54=10x克:5.4克

高中化学计算中常用的几种方法

二.关系式法

建立关系式一般途径是:(1)利用微粒守恒建立关系式;(2)利用化学方程式之间物质的量的关系建立关系式;(3)利用方程式的加和建立关系式等

高中化学计算中常用的几种方法

三.守恒法

(1)化合物中元素正负化合价总数守恒。

(2)电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数守恒。

(3)化学反应前后物质的总质量守恒。

(4)化学反应前后同种元素的原子个数守恒。

(5)氧化还原反应中得失电子总数守恒。

(6)溶液稀释、浓缩、混合前后溶质量(质量或物质的量)守恒

由于上述守恒关系不随微粒的组合方式或转化历程而改变,因此可不追究中间过程,直接利用守恒关系列式计算或观察估算的方法即为守恒法。运用守恒法解题既可以避免书写繁琐的化学方程式,提高解题的速度,又可以避免在纷繁复杂的解题背景中寻找关系式,提高解题的准确度。

1.元素守恒法

催化剂例1.4NH3+5O2=====△4NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO

经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:NH3~HNO3

2.电子转移守恒法

--失去8e得4e2-例2.NH3――→HNO3, O2――→2O

由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成HNO3,NH3和O2的关系为NH3~2O2。

例3.黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2

-1气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.020 00 mol·L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7标准溶

3+2-2++2-2++3+3+液25.00 mL。已知:SO2+2Fe+2H2O===SO4+2Fe+4H Cr2O7+6Fe+14H===2Cr+6Fe+7H2O

求样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)________________

高温解析

(1)据方程式4FeS2+11O2=====2Fe2O3+8SO2

3+2-2++SO

2+2Fe+2H2O===SO4+2Fe+4H

2-2++3

+3+Cr2O7+6Fe+14H===2Cr

+6Fe+7H2O

32-2+得关系式:Cr2O7~6Fe~3SO2~2 2

32

0.020 00 mol·L×0.025 00 -1m

1202 m(FeS2)=0.090 00 g 样品中FeS2的质量分数为90.00%

高中化学计算中常用的几种方法

四.极值法(也称为极端假设法)

①把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。

②把混合物假设成纯净物。

③把平行反应分别假设成单一反应。

例1.在一容积固定的密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O23(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3

-1-1-1的浓度分别为0.2 mol·L、0.1 mol·L、0.2 mol·L。当反应达到平衡时,各物质的浓度可能存在的数据是(B )

-1-1 -1A.SO2为0.4 mol·L,O2为0.2 mol·LB.SO2为0.25 mol·L

-1 -1C.SO2和SO3均为0.15 mol·LD.SO3为0.4 mol·L

-1

解析 :本题可根据极端假设法进行分析。若平衡向正反应方向移动,达到平衡时SO3的浓度最大为0.4 mol·L,

而SO2和O2的浓度最小为0;若平衡向逆反应方向移动,达到平衡时SO3的浓度最小为0,而SO2和O2的最大浓度分

-1-1别为0.4 mol·L、0.2 mol·L,考虑该反应为可逆反应,反应不能向任何一个方向进行到底,因此平衡时SO3、

-1,-1,-1O2、SO2的浓度范围应分别为0<c(SO3)<0.4 mol·L0<c(O2)<0.2 mol·L0<c(SO2)<0.4 mol·L。SO2反应转化成

-1-1-1SO3,而SO3分解则生成SO2,那么c(SO3)+c(SO2)=0.2 mol·L+0.2 mol·L=0.4 mol·L。对照各选项,只

有B项符号题意。

例2. 在含有a g HNO3的稀硝酸中,加入b g铁粉充分反应,铁全部溶解并生成NO,有 g HNO3被还原,则a∶b不可4

能为( A ) A.2∶1B.3∶1 C.4∶1 D.9∶2

解析: Fe与HNO3反应时,根据铁的用量不同,反应可分为两种极端情况。

(1)若Fe过量,发生反应:3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O

a

baa3则有=此为a∶b的最小值。 5663b1

(2)若HNO3过量,发生反应:Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

baa9则有:∶此为a∶b的最大值。 5663b2

3a9所以a∶b,即a∶b的比值在此范围内均合理。 1b2

高中化学计算中常用的几种方法

五.平均值规律及应用

(1)依据:若XA>XB ,则XA>X>XB,X代表平均相对原子(分子)质量、平均浓度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。

(2)应用:已知X可以确定XA、XB的范围;或已知XA、XB可以确定X的范围。

解题的关键是要通过平均值确定范围,很多考题的平均值需要根据条件先确定下来再作出判断。实际上,它是极值法的延伸。

例1.两种金属混合物共15 g,投入足量的盐酸中,充分反应后得到11.2 L H2(标准状况),则原混合物的组成肯定不可能为( B ) A.Mg和Ag B.Zn和Cu C.Al和ZnD.Al和Cu+解析 本题可用平均摩尔电子质量(即提供1 mol电子所需的质量)法求解。反应中H被还原生成H2,由题意可知15 g

--1金属混合物可提供1 mol e,其平均摩尔电子质量为15 g·mol。选项中金属Mg、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12 g·mol

-1-1-1、32.5 g·mol、9 g·mol,其中不能与盐酸反应的Ag和Cu的摩尔电子质量可看做∞。根据数学上的平均值原理

-1-1可知,原混合物中一种金属的摩尔电子质量大于15 g·mol,另一金属的摩尔电子质量小于15 g·mol。答案 B

例2.实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后,所得固体中含金属单质为18 g,则该氧化物粉末可能是(C )

①Fe2O3和MnO2 ②MnO2和V2O5 ③Cr2O3和V2O5 ④Fe3O4和FeO

A.①② B.②④C.①④D.②③

9 g11解析 n(Al)==,Almol×3=1 mol,则生成金属的摩尔电子质量-127 g·mol33

--1(转移1 mol e生成金属的质量)为18 g·mol。

56 g55 g-1-1①项生成Fe的摩尔电子质量为,生成Mn的摩尔电子质量为,根据平均3 mol4 mol

51 g-1-1值规律,①正确;②生成Mn的摩尔电子质量为13.75 g·mol,生成V的摩尔电子质量为g·mol,根据5 mol

平均值规律,②不可能生成单质18 g;同理,③也不可能生成金属单质18 g;④Al完全反应时生成Fe的质量大于18 g,当氧化物粉末不足量时,生成的金属可能为18 g,④正确。答案 C

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