2022年高三一轮复习化学计算题基本类型计算方法专题总结 .pdf

高三化学一轮复习第一章从实验学化学第5 讲考点五化学计算题基本类型计算方法专题总结整理：杨建立审核：李建国一、基本计算方法计算方法原理说明实例精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页二、 易错指津守恒法质量守恒从宏观上看，化学反应前后的质量相等是巧妙选择化学式或溶液中某两种数（如正负化合价总数、阴阳离子所带的正负电荷总数）相等，或几个连续（或平行）的方程式前后某粒子（如离子、原子、电子）的物质的量保持不变作为解题依据。例1 例2 例3 例4例5 电荷守恒在电解质溶液中，因整个溶液呈中性，所以阴、阳离子所带的电荷总量必须相等。在离子方程式中，反应物所带正（负）电荷总量与生成物所带正（负）电荷总量相等。电子守恒在氧化还原过程中，得电子总数等于失电子总数，在原电池和电解池中通过两极的电子数必然相等。原子守恒反应前某元素原子总数等于反应后产物中该元素原子以各种形式存在的总数差量法质量差利用物质在反应前后的质量差求解根据物质变化前后某种量发生变化的方程式或关系式，找出所谓“理论差量” 。利用该法关键有两点：弄清差量原因；弄清差量与什么量成比例。例6 体积差利用气体物质在反应前后的体积差量求解例7 极值法是把所研究的对象或过程变化通过假设，推到理想的极限值，使因果关系变得十分明显，从而得出正确的判断，或者将化学问题抽象成数学的极限问题求解。常用于求有关存在“极限值”的计算题，如某些化学平衡的计算，平行反应的计算，混合物的计算等。例8 平均值法平均式量即用平均相对原子质量或相对分子质量判断物质成分或含量是将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它依据数学原理是：两个数A1和 A2的平均值 A，A介于 A1和 A2之间。应用于混合物的分析 （定量、定性） ，常用的技巧：十字交叉法。例9 平均摩尔电子质量反应中平均转移1mol 电子所需混合物的质量，其值介于两组分之间例10 平均组成在混合物的计算中，可以把平均组成作为中介，以此讨论可能的组成例11 关系式法粒子守恒从微观上看，化学反应前后同种元素的原子个数必然相等。是计算中用来表示已知量与未知量成正比例关系的式子。例12 方程式叠加对循环反应（前一反应的某一产物，在参加后续反应后，又再生成，使反应循环下去）将方程式相加，消去循环项。讨论法解计算题时，若题设条件充分，则可直接计算求解；若题设条件不充分，则需采用讨论的方法，计算加推理，将题解出。讨论法是一种发现思维的方法。例13 估算法是从化学原理出发，充分利用边界条件，并运用近似值、平均值、极限值、等于、大于或小于等数学方法，对化学问题的定量问题进行估量、评价、推断，从而得出正确结论的一种思维方法。特别适用于计算型选择题，由选项结合题意判断。例14 十字交叉法若已知两组分量和这两个量的平均值，求这两个量的比例关系等，多可运用十字交叉法计算。十字交叉法是二元混合物（或组成）计算中的一种特殊方法例15 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页1根据氧化还原反应中电子守恒计算时，一是准确判断所给物质的化合价，二是如原子团中某原子个数不为1 时，要乘以原子个数。2根据化学反应，利用气体物质的量推算容器内压强时，不要将固体物质的量也计算在内。3对一些特殊反应，如浓H2SO4、浓 HNO3、浓 HCl 随反应进行浓度在减小，导致反应情况改变，不能只从理论上计算。三、 【典型例题 】1.在反应 X+2Y=R+2M中，已知 R 和 M 的摩尔质量之比22 9，当 1.6gX 与 Y 完全反应后， 生成 4.4R 则此反应中Y 和 M 的质量比为： （）A、169 B、239 C、32 9 D、46 9 Ya,MX+2Y=R+2M22 291.64.4b3.66.4169abaab设反应过程中消耗的质量是消耗的质量是 b解得答：略。答案 A、1692将硫酸钾、硫酸铝、硫酸铝钾三种盐混合溶于硫酸酸化的水中，测得c(SO42-)=0.105mol/L 、c(Al3+)=0.055mol/L ，溶液的pH=2.0 （假设溶液中H2SO4完全电离为H+和 SO42-） ，则 c(K+)为：A.0.045mol/L B.0.035mol/L C.0.055mol/L D.0.040mol/L c(SO42-) 2 = c(Al3+) 3 + c(H+) 1 + c(K+) 1 0.105mol/L 2=c(K+)+0.055mol/L3+ 0.01mol/L c(K+)=0.035mol/L。 答案B3. 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物，当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1 时，还原产物是（） A.NO2B.NO C.N2O D.N2根据氧化还原反应中得失电子数守恒，即可求出硝酸还原后的价态，即可确定产物的分子式。设金属的化合价为X ，还原产物中N的价态为Y，则有： 2X=1(5-Y) ，Y=5-2X。讨论： X=1 ，Y=3（为 N2O3） ；X=2，Y=1（N2O ） ；X=3，Y=-1（舍） 。答案： C 这类题的关键是看硝酸作用。若为某非金属单质与硝酸发生氧化还原反应时，参加反应的硝酸只作氧化剂；若为金属与硝酸反应，作氧化剂的硝酸的量：总量减去产物阳离子结合掉的硝酸根的量。此时特别注意硝酸当还原产物中N的价态 -3 价时，还应再减去生成硝酸铵中的硝酸根的量。4.在空气中存放过的KOH 固体，经分析测知其含H2O：6.72%、K2CO3： 3.28%、KOH ：90%、若将此样品1g 加入 1mol L-1盐酸 46mL, 过量的盐酸用浓度为1.07molL-1苛性钠中和，使溶液恰好为中性，蒸发中和后的溶液可得固体质量为：（）A、3.43g B、4.00g C、 4.50g D、无法确定根据所发生的化学反应：KOH HCl KClH2O K2CO32HCl=2KClH2O CO2若根据反应通过所给出的量计算非常繁琐。但若根据 Cl守恒， 便可以看出： 蒸发溶液所得KCl固体中的Cl，全部来自盐酸中的Cl，即：生成的n(KCl)=n(HCl) 0.046L 1mol/L m(KCl)=0.046L 1mol/L 74.5g/mol=3.427g 5.将 1.92g 铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到1.12L（标准状况） 。则所消耗硝酸的物质的量是：（）A.0.12mol B.0.11mol C.0.09mol D.0.08mol 解： 1.92g 铜生成 0.03molCu(NO3)2，即消耗0.06molHNO3，而产生的1.12L 气体不管是NO还是NO2，需要 0.05mol 的 HNO3，总共消耗HNO30.11mol 。答案： B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页方法要领： 在反应过程中HNO3由浓变稀，如以为Cu与浓硝酸反应后，得到气体全为NO2，则造成错误。由：Cu+4HNO3( 浓)= Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O得 NO20.03mol 2=0.06 mol ，现已知收集到0.05 mol ， 说 明 后 来HNO3变 稀 ， 产 生 一 部 分NO。 根 据N 原 子 守 恒 可 简 化 计 算 ：n(HNO3)=n(N)=n(NO)+n(NO2)+2nCu(NO3)2 。6. 将质量为m1的 NaHCO3固体加热分解一段时间后，测得剩余固体的质量为m2. (1) 未分解的NaHCO3的质量为。(2) 生成的 Na2CO3的质量为。(3) 当剩余的固体的质量为，可以断定NaHCO3已完全分解。【解析】固体加热减轻的质量为（m1-m2）2NaHCO3 = Na2CO3H2O+CO2质量减量（m ）284 106 1844 （ m1-m2）未分解的NaHCO3的质量为31538412mm生成的 Na2CO3的质量为31)(5321mm NaHCO3完全分解则剩余固体质量为53m1/84 7.点燃甲烷与氧气的混合气体21 L，反应后恢复至室温 ，测得气体体积为14L，求混合气体中甲烷和氧气的体积。解： CH4 2O2 2H2O + CO2 V 1 2 1 2 V(CH4) V(O2) (21-14)L 参加反应的V(CH4)=3.5L V(O2) =7L 分两种情况讨论。情况一：CH4过量，则： O2的体积 = 7 L ， CH4的体积 = 14 L 。情况二： O2过量，则： CH4的体积 = 3.5 L ，O2的体积 = 17.5 L 。8. 已知原子量： Li 6.9 Na 23 K 39 Rb 85 。有某碱金属M 及其氧化物M2O 组成的混合物10.8g，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得固体16g，据此，可确定碱金属M 是四种当中的哪一种？【解答】本题确定碱金属的条件就是它的摩尔质量。2222210.816.0MM2M+2H2221710.81634.410.8M OM O+H O=2MOH10.81622161712.612.634.423MNaggOMOHHxxxgxxxxx混合物的质量是，反应后生成物的质量是因此在没有其他辅助条件的情况下，我们就可以用极端假设法。设：的摩尔质量是x假设 10.8g 全部是碱金属假设全部是氧化物碱金属就是9.工业上有一反应2（）（）3（），按体积比为52 将 A 和 B 充入到一定容积的密闭容器中，若在恒温条件下达到平衡时C 占总体积的60，设 A，B，C 的相对分子质量分别用，表示。试求：（1）平衡时 A 和 B 的转化率。（2）平衡时混合气体的平均相对分子质量。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页解：（ 1）设 5，则 2，设 B转化了，则有：2（）（）3（）起始520 转化23平衡5 223依题意有：（3） （5 2）（ 2） 360100）（ 35）即有：（ 3 7）（ 35）（ 7 5）的转化率为：（2 5） 100（ 275） 5 100 56的转化率为（2） 100（ 75） 2 100 70（2）设混合气体平衡时的总体积总7（ 5L2L） 7（ 5 2） 7 10.有锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L，则混合物中一定含有的金属是（ ）A.锌B.铁C.铝D.镁解 1: Zn H2 FeH2 2/3Al H2 Mg H2若单独跟足量盐酸反应，生成11.2LH2（标准状况）转移1mol 电子需各金属质量分别为：Zn32.5g ；Fe28g；Al 9g；Mg 12g。其中只有铝的质量小于10g，其余均大于10g，说明必含有的金属是铝解 2: 本题可采用极端假设法，因为生成氢气是0.5mol, 氢气质量 1g. 假设 10g 全都是纯金属，那么生成氢气的质量如下表。10g Zn 10g Fe 10g Al 10g Mg 0.34g 2H0.36g2H1.11g 2H0.83g2H金属混合物是这四种当中的两种，要能够生成1g 氢气，一定要有铝。答案C 11.两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.16molCO2和 3.6g 水，下列说法正确的是：混合气体中： （）A.一定有甲烷B.一定是甲烷和乙烯C.一定没有乙烷D.一定有乙炔解析：平均分子式C1.6H4 只有 CH4中 C1.6,一定有甲烷 , CH4中 H为 4，另一物质中H 也为 4一定没有乙烷，12.某种 H2和 CO 的混合气体， 其密度为相同条件下氧气密度的二分之一，将 3.2 克这种混合气体通入一盛有足量Na2O2的密闭容器中再通入过量O2，并用电火花点燃使其充分反应，最后容器中固体质量增加了： （） A3.2 gB4.4 g C5.6 g D6.4 g 解 2H2 + O2 = 2 H2 O 2 H2 O +2Na2O2= 4NaOH+ O2 ; 叠加 H2 + Na2O2= 2NaOH 2CO + O2 = 2 CO2 2 CO2+2Na2O2= 2 Na2CO3+ O2 叠加CO +Na2O2= Na2CO3答案为 A13.通常情况下， CO和 O2混合气体mL ， 用电火花引燃，体积变为 nL( 前后条件相同)。(1) 试确定混合气体中CO和 O2的体积 用 V(CO)，V(O2) 表示 。(2) 当反应的气体密度在相同条件下为H2密度的 15 倍时，试确定气体的成分。解： （1）2CO+ O2= 2CO2 V 2 1 2 1 V(CO) V(O2) (m-n)L 若 CO过量，即)()(2OVCOV2 应有： V(O2)=(m-n)L ，V(CO)=m-(m-n)=n （L）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页若 O2过量，即)()(2OVCOV2 答案为 D (2) 在 100 mL 0.10 molL 1的 AgNO3(aq) 中，加入 100 mL 溶有 2.08 g BaCl2的溶液，再加入 100 mL 溶有 2.50 g CuSO45H2O 的溶液，充分反应。下列说法中正确的是A.最终得到白色沉淀和无色溶液B. 最终得到的白色沉淀是等物质的量的两种化合物的混合物C.混合过程中，逸出无色气体 D.在最终得到的溶液中，c(Cu2) = 0.01 molL 1解题思路：本题有以下两种解法。Ba2与 SO24、Ag与 Cl的反应及过量计算。方法 1( 计算法 ) ：n(Ag) = 0.100 L0.10 mol L1 = 0.010 mol n(Ba2) = n (BaCl2) = 1-molg208g08.2= 0.0100 mol n(Cl) = 2n(BaCl2) = 0.0200 mol n(SO24) = n(CuSO45H2O) = 1-molg250g50.2= 0.0100 mol 首先 Cl与 Ag发生反应生成白色 AgCl 沉淀：Ag Cl = AgCl0.010 mol 0.010 mol 0.010 mol 反应后剩余 Cl：0.0200 mol 0.010 mol = 0.010 mol。其次 Ba2与 SO24发生反应生成白色 BaSO4沉淀：Ba2 SO24= BaSO40.010 mol 0.010 mol 0.010mol 生成 BaSO4 0.010 mol。反应后溶液中含 Cu2，c(Cu2) =3L0.100mol010.0= 0.033 molL1方法 2( 估算法 ) ：最后 Cu2留在溶液中，溶液浅蓝色，A 项不可选。由 CuSO45H2O 的质量是3 位有效数字， 及溶液的体积也是3 位有效数字可推知c(Cu2) 应为 3 位有效数字， D 项不可选。由于溶液混合时，只发生 Ag与 Cl、Ba2与 SO24的反应， 所以也不会逸出气体，C项不可选。答案： B 就解题效率而言，估算法大大优于计算法。估算法虽可大大提高解题效率，但其使用范围有一定的局限性，绝大多数计算题是不能用估算法解决的。15.混合气在同温同压下与氮气的密度相同。则该混合气体中CO2、 H2和 CO 的体积比为： ( ) A.29:8:13 B.22:1:14 C.13:8:29 D.26:16:57精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页分析： CO相对分子质量与N2相同， CO2与 H2体积比：CO2 44 26 28 V(CO2):V(H2)=26:16=13:8。H22 16 答案： C、D 方法要领： 本题旨在考查考生能否灵活掌握有关平均值计算。考查考生思维的敏捷性、灵活性。因题中提供的混合气中含三种气体，用一般方法无法解出，故要透过现象看本质，发现CO 与N2相对分子质量相等，用十字交叉法计算CO2与 H2体积比，在选项中只要前两位满足13:8 即可。此题的解题关键在于挖掘出CO与 N2相对分子质量相同，而不要计算CO量， CO可为任意量。16.铜和镁的合金4.6g 完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL 的 NO2气体和336mL 的 N2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为A9.02g B.8.51g C.8.26g D.7.04g 分析： 此题如单纯用Cu、Mg 分别与 HNO3反应的结果求出合金的物质的量组成而求得沉淀的质量，那是相当烦琐的。如用整体思维，则沉淀的质量为金属Cu、Mg 的质量加上OH-的质量，由电子守恒知：n(Cu)2+n(Mg) 2=4.48L 22.4L/mol+(0.336L 22.4L/mol) 2，n(Cu)+ n(Mg) =0.115mol ，故沉淀的质量为4.6g+(0.115mol 2)17g/mol=8.51g 。答案： B 方法要领： 某些化学计算题，往往会涉及多个反应或物质，解题中如根据其整体性质或利用内在联系，做整体处理，就能开拓思路，迅速求解。一题多解： 本题还可用平均值法计算。被还原的硝酸共0.23mol(+5 价 N+4 价 N)，4.6g铜和镁的合金为0.115mol，故合金的平均摩尔质量为4.6g /0.115mol=40g/mol 。故形成氢氧化物沉淀为： (4.6g 40g/mol) 74g/mol=8.51g 。17.根据化学方程式计算例 1 将 8.8gFeS 固体置于200mL2.0mol L-1的盐酸中，以制备H2S 气体。反应完全后，若溶液中 H2S的浓度为0.10mol L-1，假定溶液体积不变，试计算：（1）收集到的H2S气体的体积（标准状况）。（2）溶液中Fe2+和 H+的物质的量浓度。根据 FeS+2H+=Fe2+H2S可判断盐酸过量，计算应以FeS的物质的量为基准。FeS+2HCl=FeCl2+H2S解之，得x=0.2mol ，y=0.1mol ，z=0.1mol 。（1）共生成H2S 0.10mol 。在溶液中溶解的物质的量为：0.10mol L-10.20L=0.020mol所以收集到 H2S气体的物质的量为：0.10mol-0.020mol=0.08mol 收集到 H2S气体的体积（标准状况）为：22.4L mol-10.08mol=1.8L 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页消耗掉 H+0.20mol ，反应前H+的物质的量为：2.0mol L-10.20L=0.40mol 18. 关系式法关系式法， 就是根据化学概念、物质组成、 化学反应方程式中有关物质的有关数量之间的关系，建立起已知和未知之间的关系式，然后根据关系式进行计算。利用关系式的解题，可使运算过程大为简化。例 1 数据： H2O18.0，CaO56.0，CaO272.0 。过氧化钙是一种安全无毒的氧化物，通常含有部分CaO ，且带有数量不等的结晶水。为分析某过氧化钙样品的组成进行了如下实验。称取0.270g 样品，灼热使之完全分解，生成CaO 、O2和 H2O，得到的O2在标准状况下体积为33.6mL。另取0.120g样品，溶于稀盐酸，加热煮沸，使生成的H2O2完全分解。然后将溶液中的Ca2+完全转化成CaC2O4沉淀，经过滤洗涤后，将沉淀溶于热的稀硫酸，用0.0200mol L-1KMnO4溶液滴定，共用去31.0mLKMnO4溶液。化学方程式如下：5CaC2O4+2KMnO4+8H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5CaSO4+10CO2+8H2O （1）写出 CaO2受热分解的化学方程式。（2）计算样品中CaO2的质量分数。（3）计算样品中CaO2xH2O的 x 值。=80.0 （ 3）5CaC2O4-2KMnO4 n（CaC2O4）=n（Ca2+）=31.0 10-3L 0.0200mol L-1m （CaO ）=（0.00155mol-0.00133mol） 56.0g mol-1=0.012g 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页m （H2O ）=0.120g-0.120g 80.0 -0.012g=0.012g 19. 在一个密闭容器中，用等物质的量的A和 B发生反应： A(g)+2B(g) 2C(g)。当反应达到平衡时，如果混合气体中A和 B的物质的量之和与C的物质的量相等， 则此时 A的转化率为 （1996年全国高考题） A.40% B.50% C.60% D.70% 分析： 设起始时 A和 B的物质的量均为1mol，达到平衡时A转化物质的量为x A(g)+2B(g) 2C(g) n( 起始 ) 1 1 0 n( 转化 ) x 2x 2x n( 平衡 ) 1-x 1-2x 2x 依题意： (1-x) +(1-2x)= 2x x=0.4mol A的转化率 =(0.4mol 1mol)100%=40% 。方法要领： 本题是一道没有具体数字的平衡计算题，解题是要设法从题目中找出物质之间的数量关系，并结合化学平衡、转化率的概念进行分析、计算、解答。估算法： 若 B反应完全， A反应完一半，所以A的转化率不得50% 。本题以参加反应某物质为载体，考查对化学平衡概念理解的程度。A(g)+2B(g) 2C(g)， A和 B以物质的量1:2 参加反应，现A、B等物质的量，当A的转化率为50% 时， B反应完全。然而B不可能反应完，故A的转化率小于50% 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页