2011高考化学复习专题18：(化学计算常用方法和技巧)5345.pdf

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1、 1 专题 19 化学计算常用方法和技巧 班级 姓名 学号 【专题目标】1 掌握化学计算中的常用方法和技巧。2 强化基本计算技能，提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。【经典题型】题型一：差量法的应用【例 1】10 毫升某气态烃在 80 毫升氧气中完全燃烧后，恢复到原来状况（1.01105Pa,270C）时，测得气体体积为 70 毫升，求此烃的分子式。【点拨】原混和气体总体积为 90 毫升，反应后为 70 毫升，体积减少了 20 毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气，下面可以利用差量法进行有关计算。CxHy+（x+4y）O2 xCO2+2yH2O 体积减少 1 1+4y 10 2

2、0 计算可得 y=4，烃的分子式为 C3H4或 C2H4或 CH4【规律总结】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、压强差，也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。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。【巩固】1、现有 KCl、KBr 的混合物 3.87g，将混合物全部溶解于水，并加入过量的 AgNO3溶液，充分反应后产生 6.63g 沉淀物，则原混合物中钾元素的质量分数为 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487 题型二：守恒法的应用【例 2】Cu、Cu2O

3、 和 CuO 组成的混合物，加入 100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到 224mLNO 气体（标准状况）。求：（1）写出 Cu2O 跟稀硝酸反应的离子方程式。（2）产物中硝酸铜的物质的量。（3）如混合物中含 0.01moLCu，则其中 Cu2O、CuO 的物质的量分别为多少？（4）如混合物中 Cu 的物质的量为 X，求其中 Cu2O、CuO 的物质的量及 X 的取值范围。【点拨】本题为混合物的计算，若建立方程组求解，则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解，则可达到化繁为简的目的。（1）利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3=6Cu(

4、NO3)2+2NO+7H2O（2）利用 N 原子守恒。n（HNO3）=0.06mol，n（NO）=0.01mol，则 n（Cu(NO3)2）=（0.06-0.01）/2=0.025mol（3）本题混合物中虽含有 Cu、Cu2O 和 CuO 三种物质，但参加氧化还原反应的只有 2 Cu、Cu2O，所以利用电子守恒可直接求解。转移电子总数：n（e-）=n（NO）3=0.03mol Cu 提供电子数：0.012=0.02mol Cu2O 提供电子数：0.03-0.02=0.01mol n（Cu2O）=0.01/2=0.005mol n（CuO）=0.0025-0.01-0.0052=0.005mol

5、（4）根据（3）解法可得 n（Cu2O）=0.015-Xmol n（CuO）=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设：若电子全由 Cu 提供则 n（Cu）=0.015mol；若电子全由 Cu2O 提供则n（Cu2O）=0.015mol，则 n（Cu2+）=0.03mol 大于了 0.025mol，说明 n（Cu）不等于 0，另根据 n（CuO）=X-0.005mol 要大于 0 可得 n（Cu）0.005mol。所以 0.005mol n（Cu）0.015mol。【规律总结】化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒

6、、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。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化还原反应还是原电池或电解池中均如此。【巩固】2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解 28.4g 上述混合物，消耗 1

7、mol/L 盐酸 500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 题型三：关系式法的应用【例 3】为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有 4050 毫克的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品 428 克，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用 0.030mol/L 的硫代硫酸钠溶液滴定，用去 18.00mL 时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下：IO35I6 H3I23H2O I22S2O322IS4O62【点拨】本题为多步反应

8、的计算，可根据反应方程式直接建立 IO3和 S2O32的关系式进行求解。解：6S2O32 -IO3 6mol 1mol 0.030mol/L18.00mL10-3 n n（I2）=0.0910-3mol 每千克食盐中含 KIO3：3 该加碘食盐是合格的【规律总结】实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确

9、地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，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。【巩固】3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称取某动物骨灰样品 0.103 g，用硝酸处理，使磷转化成磷酸根。再加入某试剂，使磷酸根又转化成沉淀。沉淀经灼烧后得到组成为 P2Mo24O77的固体（其式量以 3.60 103计）0.504 g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。（磷的相对原子质量以 31.0 计。）题型四：平均值法的应用【例 4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的

10、两种组成的混和物 10 克，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为 11.2 升，则混和物中一定含有的金属是 A.锌 B.铁 C.铝 D.镁【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解，据 10 克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为 11.2 升可得金属平均摩尔电子质量为 10g/mol。四种金属的摩尔电子质量分别为：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有 Al 的摩尔电子质量小于 10g/mol，故答案为 C。【规律总结】所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数 Mr1和 Mr2（M

11、r1大于 Mr2）的算术平均值 Mr，一定介于两者之间。所以，只要求出平均值 Mr，就可以判断出 Mr1和 Mr2的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。【巩固】4、由 10g 含有杂质的 CaCO3和足量的盐酸反应，产生 CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是 A.KHCO3和 MgCO3 B.MgCO3和 SiO2 C.K2CO3和 SiO2 D.无法计算 题型五：极端假设法的应用【例 5】将一定质量的 Mg、Zn、Al 混合物与足量稀 H2SO4反应，生成 H2 2.8 L（标准状况），原混合物的质量可能是

12、 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g【点拨】本题给出的数据不足，故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌，质量最小的为铝。故假设金属全部为锌可求的金属 4 质量为 8.125g，假设金属全部为铝可求的金属质量为 2.25g，金属实际质量应在 2.25g 8.125g 之间。故答案为 B、C。【规律总结】“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。【巩固】5、0.03mol 铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物 NO、NO

13、2、N2O4混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是 A30 B46 C50 D66 题型六：讨论法的应用【例 6】向 300mL KOH 溶液中缓慢通入一定量的 CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：（1）由于 CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。（2）若通入 CO2气体为 2.24L（标准状况下），得到 11.9g 的白色团体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少？所用的 KOH 溶液的物质的量浓度为多少【点拨】（1）由于 CO2和 KOH 反应时物质的量之比不同

14、则产物不同，故可根据 CO2和KOH 反应时物质的量之比对产物进行讨论。由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3可知 n（CO2）/n（KOH）=1/2 时产物为 K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1时产物为 KCO3，所以 n（CO2）/n（KOH）1/2 时，KOH 过量则产物为 K2CO3KOH；1/2 n（CO2）/n（KOH）时，二氧化碳过量，则固体产物为 KHCO3。答案为：K2CO3KOH K2CO3 K2CO3KHCO3 KHCO3（2）由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 22.4L(标态)138g 22.4L(标态)100g 2

15、.24L(标态)13.8g 2.24L(标态)10.0g 13.8g11.9g10.0g 得到的白色固体是 K2CO3和 KHCO3的混合物。设白色固体中 K2CO3 x mol，KHCO3 y mol，即 CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x moly mol2.24L/22.4molL10.100 mol （CO2）138gmol1 x mol 100 gmol1 y mol11.9g （白色固体）解此方程组，得 x0.0500mol （K2CO3）y0.0500mol （KHCO3）白色固体中

16、，K2CO3 质量为 138gmol1 0.0500mol6.90g 5 KHCO3质量为 100 gmol1 0.0500mol5.00g 消耗 KOH 物质的量为 2x moly mol20.0500mol0.0500mol0.150mol 所用 KOH 溶液物质的量浓度为 0.150mol/0.300L 0.500 molL1【规律总结】有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围；4、讨论不定方程的解。【巩固】6、常温下盛

17、有 10ml NO2和 10 ml NO 组成的混合气体的大试管倒立于水中，当向其中缓缓通入 O2一段时间后，试管内残留有 2mL 气体，则通入 O2的体积可能为多少升?【随堂作业】一、选择题（每题有 12 个答案）1密度为 1.45g/cm3的硫酸溶液中,逐滴加入 BaCl2溶液,直到沉淀完全为止,已知沉淀的质量与原硫酸溶液相等,则原硫酸溶液的浓度为 A.29.6%B.42.1%C.14.8mol/L D.6.22mol/L 2在 MgCl2、KCl、K2SO4三种盐的混合溶液中，若 K+、Cl-各为 1.5mol，Mg2+为 0.5mol，则 SO42-的物质的量为 A.0.1mol B.

18、0.5mol C.0.15mol D.0.25mol 3将 3.20gCu 跟 30.0mL10.0mol/L 的硝酸反应，产物只有 NO 和 NO2。若反应后溶液中有a mol H+，则此时溶液中含有 NO3-离子的物质的量为 A.a/2 mol B.2a mol C.0.1a mol D.(a+0.1)mol 4在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中氨气的体积分数为 0.25。若反应前后条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物的体积比值是 A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2 53g 镁、铝合金与 100mL 稀硫酸恰好完全反应，将反应后所得溶液蒸干，得到无水硫酸盐 1

19、7.4g，则原硫酸溶液的物质的量浓度为 A.1 mol/L B.1.5 mol/L C.2mol/L D.2.5mol/L 6在碳酸钾中含有纯碱、硝酸钾、硝酸钡中的杂质一种或两种。将 7.8g试样溶于水、得到澄清溶液，再加入过量的 CaCl2溶液得到沉淀 5.0g，对原样品中的杂质的判断正确的是 A.一定没有 Na2CO3和 Ba(NO3)2 B.一定有 Na2CO3而没有 Ba(NO3)2 C.没有 Ba(NO3)2但有 KNO3，可能还有 Na2CO3 D.没有 Na2CO3 但有 Ba(NO3)2和 KNO3 7 1摩CO与2摩H2O(气)在一定条件下发生可逆反应:CO+H2O(气)CO

20、2+H2,反应达 6 到平衡时生成 0.6 摩 CO2。若在相同条件下将 H2O(气)由 2 摩改为 4 摩,反应达到平衡时生成的 CO2的物质的量为 A.0.3mol B.0.6mol C.0.9mol D.1.2mol 8质量为 25.6g 的 KOH 和 KHCO3混合物在 250oC 的密闭容器中充分煅烧后排出气体，冷却，残留固体 20.7g，原混合物中 KOH 和 KHCO3的物质的量关系正确的是 A.大于 B.小于 C.等于 D.任意比 9有一氧化铁样品，用 5mol/L 的盐酸 140mL 恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下 0.56L 氯气，亚铁离子全部转变为铁离子，则该

21、氧化物可能的化学式为 A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4 O5 D.Fe5O7 10合成氨过程中将 N2和 H2按 1:3 体积比混合后通过合成塔。若合成塔排出的混合气体中 NH3占 12%,则 N2所占的体积分数应为(气体在同温同压条件测得)A.12%B.6%C.22%D.44%二、计算题 11、氢气和氧气的混合气体为 120和一定压强下物质的量为 amol，点燃后发生反应，待气体恢复到原来的温度和压强时，测得气体的物质的量为 bmol，求原昆合气体中氢气和氧气的物质的量各是多少？12、工业上利用氨催化氧化法可制取硝酸，加入脱水剂后制得较高浓度的硝酸。现以 17吨氨作为原料，假设 N

22、H3全部转化为 HNO3。（1）写出 NH3完全转化为 HNO3的总化学反应方程式（2）生产过程中需加水吸收，如果加入脱水剂后脱去水的量相等，则所得硝酸溶液的质量分数为多少？（3）如果生产中同时制得 50%的硝酸 m1吨和 90%的硝酸 m2吨（脱去的水可循环使用，制得教低浓度的稀硝酸），若共加入 27 吨水，则 m1与 m2的质量比为多少？13、现有等物质的量的 NaHCO3、KHCO3的混合物 a g与 100mL盐酸反应。题中涉及的气体体积均以标准状况计，填空时可以用带字母的公式表示。（1）该混合物中 NaHCO3与 KHCO3的质量比为 。（2）如碳酸氢盐与盐酸恰好完全反应，则盐酸的物

23、质的量浓度为 molL-1。（3）如果盐酸过量，生成 CO2的体积为 L。（4）如果反应后碳酸氢盐有剩余，盐酸不足量，要计算生成 CO2的体积，还需要知道 。（5）若 NaHCO3和 KHCO3不是以等物质的量混合，则 a g 固体混合物与足量的盐酸完全反应时生成 CO2的体积范围是 。14、标准状况下 1.68L无色可燃气体在足量氧气完全燃烧。若产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为 15.0g，若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重 9.3g。（1）计算燃烧产物中水的质量。（2）若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。（3）若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中一种是烃，请写出它

24、们的分子式。（只要求写出一组）7 15、接触法制硫酸排放的尾气中含少量的 SO2，为防止污染大气，在排放前设法进行综合利用。（1）某硫酸厂每天排放的 10000m3尾气 0.2%（体积分数）的 SO2，问用 NaOH溶液、石灰及 O2处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏（CaSO42H2O）？（2）如果将一定体积的尾气通入 100mL2molL-1的 NaOH溶液中使其完全反应，经测定所得溶液含 16.7g溶质。试分析该溶液的成分，并计算确定各成分的物质的量。（3）工厂在尾气处理制石膏的过程中，中间产物是 NaHSO3。调节尾气排放的流量，以取得 SO2与 NaOH间物质的量的最

25、佳比值，从而提高亚硫酸氢钠的产量。现设 nSO2、nNaOH、nNaHSO3分别表示 SO2、NaOH和 NaHSO3的物质的量，且nNaOHnSO2=x，试写出 x在不同的取值范围时，n（NaHSO3）的值或 NaHSO3与 nSO2、nNaOH间的关系式。X N（NaHSO3）8 参考答案 巩固：1、C 2、C 3、8.42%4、B 5、BC 6、8.5ml,12ml 随堂作业:1、BD 2、B 3、D 4、A 5、B 6、C 7、C 8、B 9、D 10、C 11、（1）当完全反应时，nH2为 2（a-b）mol，nO2为（a-b）mol；（2）当 H2有剩余时，nH2为 bmol，nO

26、2为（a-b）mol；（3）当 O2有剩余时，nH2为 2（a-b）mol，nO2为（2b-a）mol。12、（1）NH3+2O2=HNO3+H2O （2）NH3 +2O2 =HNO3+H2O (3)0.5m1+(1-0.9)m2=27+18 17 吨 63 吨 18 吨 0.5m1+0.9m2=63 63 吨/(63 吨+18 吨)100%=77.8%m1/m2=19/5 13、（1）84100 （2）5a/46 （3）22.4a/92或 5.6a/23 （4）盐酸的物质的量浓度（5）(22.4/100)a-(22.4/84)a 14、（1）2.7g （2）C2H4（3）C4H6和 H2或 C3H8和 CO，C3H6和 CH2O 等 15、解（1）153.6kg （2）NaHSO3 0.1mol Na2SO3 0.05mol （3）X nNaHSO3 X 21 O 21X1 nNaHSO3=2nSO2-nNaOH X 1 nNaHSO3=nNaOH 9