高中化学所有类型的计算题的解法归纳中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 高中化学所有类型的计算题的解法归纳【知识网络】计算方法 原理 说明 实例 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:弄清差量的原因;弄清差量与什么量成比例。体积差 利用气体物质在反应前后的体积差量求解 例 1 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)的方程式前后某微粒(如离子、原子、电子)的物质的量保持不变作为解题依据。例 2 电荷 守恒 在电解质溶液中,由于
2、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。例 3 电子 守恒 在氧化还原过程中,总是存在着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。例 4 原子 守恒 反应前原子总数等于反应后产物以各种形式存在的总数 例 5例 6 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 7 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。例 8 平均值法
3、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 是一种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例11 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12 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
4、“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13 例14 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15【易错指津】1根据氧化还原反应中电子守恒计算时,一是准确判断新给物质的化合价,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压强时,不要将固体物质的量也计算在内。学习必备 欢迎下载 3对一些特殊反应,如浓 H2SO4、浓 HNO3、浓
5、HCl 随反应进行浓度在减少,导致反应情况改变,不能只从理论上计算。【典型例题评析】例 1 某体积可变的密闭容器,盛有适量的 A 和 B 的混合气体,在一定条件下发生反应:A+3B 2C。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器体积为 VL,其中 C 气体的体积占 10%,下列推断正确的是(1994 年全国高考题)原混合气体的体积为 1.2VL 原混合气体的体积为 1.1VL 反应达平衡时气体 A 消耗掉 0.05VL 反应达平衡时气体 B 消耗掉 0.05VL A.B.C.D.思路分析:依题设条件确定在建立化学平衡时 A、B、C 三种气体体积的关系:A+3B 2C 平衡时的体积 0.9VL
6、0.1VL 生成气体 0.1VL C,消耗 0.05VL A 和 0.15VL B。消耗总体积为:0.05V L+0.15V L=0.2V L 因此,原混合气体的体积为:0.9VL+0.2VL=1.1VL。由此可知,原混合气体的体积为 1.1VL,反应达平衡时气体 A 消耗掉 0.05VL。答案:A 一题多解:本题对化学平衡的知识通过简单的定量关系进行考查,只给出了平衡时气体 C 的体积为总体积10%这一个数据。这类题很明显是可以有多种解法的。设 x、y 为达到平衡时,气体 A 及气体 B 分别减少的体积;z 为由 A、B 反应生成气体 C 时所减少的总体积。A+3B 2C 体积减少 1 3
7、2 2 x y 0.1V z 则 x=1/2 0.1V L=0.05V L y=3/2 0.1V L=0.15V L z=0.1V L 因此,原混合气体的总体积为:V L+0.1V L=1.1V L 例 2 C8H16经多步裂化,最后完全转化为 C4H8、C3H6、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物。该混合物的平均相对分子质量可能是(20XX 年上海高考题)A.28 B.30 C.38 D.40 思路分析:此题切入较易,深入较难,只要一步一步深入地去思索,就会获得成功。设 C8H18为直链,物质的量为 1mol。其裂化方式有:C8H18C4H8+C4H1O;C4H10C2H6
8、+C2H4或 C4H10C3H6+CH4。C4H10的两种裂化共产生 2mol 气体,总计得 C4H8、C2H6、C2H4、C3H6、CH4五种气体 3mol。则式量为:1143=38。C8H18C2H4+C6H14,C6H14C2H4+C4H10,C4H10C2H6+C2H4,C4H10C3H6+CH4。1 1 1 1 1 1 C4H10的两种裂化共产生 2mol 气体。故总量为 4mol。式量为:1144=28.5 答案:B、C 方法要领:本题以辛烷裂化为背景,只要分析给出产物的相对分子质量,排出裂化的各种可能,归纳各种产物的物质的量必须在 34mol 之间,根据质量守恒定律便知平均相对分
9、子质量在 28.538 之间。例 3 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(1998 年上海高考题)络计算方法质量差差量法体积差利用气体物质在反应前后的体积差量求解质量守恒电荷守恒电子守恒原子守恒粒子守恒方程式叠加平均式量平均摩电子质量平均组成守恒法关系式法平均值法极值法估算法从宏观上看化学反应前后的正负电荷总量与生成物所带正负电荷总量相等在氧化还原过程中总是存在着得电子总数等于失电子总数在原电池和
10、电解池中通过两极的电子数必然相等反应前原子总数等于反应后产物以各种形式存在的总数从微观上看化学反应前后式相加消去循环项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反应中平均转移电子所需混合物的质量其值介于两组分之间在混合物的计算中可以把平均组成为中介以此讨论可能的组成是把所研究的对象或过程变化通学习必备 欢迎下载 A.0.045mol/L B.0.035mol/L C.0.055mol/L D.0.040mol/L 思路分析:本题通过三种硫酸盐与硫酸所形成的混合溶液中,各种离子浓度与 pH 的关系,立足于考查学生的思维敏捷性,解答该题时只需要根据溶液中所有阳离子所带的正电荷总数等于所有
11、阴离子所带的负电荷总数即可。由电荷守恒得:0.105mol/L 2=c(K+)+0.055mol/L3+0.01mol/L c(K+)=0.035mol/L。答案:B 方法要领:找出溶液中所有的阴阳离子,据电荷守恒列式求解。关键是不要忽略了 H+的浓度。例 4 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(1997 年全国高考题)A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 思路分析: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
12、,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 方法要领: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。例 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(1999 年上海高考题)A.0.12mol B.0.11mol C.0
13、.09mol D.0.08mol 思路分析: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 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)
14、=n(N)=n(NO)+n(NO2)+2nCu(NO3)2。例 6 由 NaH2PO4脱水形成聚磷酸盐 Na200H2P200O601,共脱去水分子的数目为(2000 年上海高考题)A.198 个 B.199 个 C.200 个 D.201 个 思路分析:从 Na+及 P 原子都为“200”的信息出发,可知(NaH2PO4)n 中的 n 值为 200,将 n 乘入单体各原子,得“Na200H400P200O800”,减去聚磷酸钠“Na200H2P200O601”中的各原子个数,得到“H398O199”,可知共脱去水分子 199 个。答案:B 一题多解:题中聚磷酸盐的化学式看似复杂,其实只要抓住
15、变化前后 Na+的守恒,即可解得。或脱水分子的数目与脱氧原子的数目必然一致,故有 4 200-601=199。例 7 工业上常用漂白粉跟酸反应放出的氯气质量对漂白粉质量的质量分数来表示漂白粉的优劣,漂白粉络计算方法质量差差量法体积差利用气体物质在反应前后的体积差量求解质量守恒电荷守恒电子守恒原子守恒粒子守恒方程式叠加平均式量平均摩电子质量平均组成守恒法关系式法平均值法极值法估算法从宏观上看化学反应前后的正负电荷总量与生成物所带正负电荷总量相等在氧化还原过程中总是存在着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反应前原子总数等于反应后产物以各种形式存在的总数从微观上看化学
16、反应前后式相加消去循环项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反应中平均转移电子所需混合物的质量其值介于两组分之间在混合物的计算中可以把平均组成为中介以此讨论可能的组成是把所研究的对象或过程变化通学习必备 欢迎下载 与酸的反应为:Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4=2CaSO4+2Cl2+2H2O,现为了测定一瓶漂白粉的 x%,进行如下实验,称取漂白粉样品 2.00g,加水研磨后,转入 250mL 容量瓶内,用水稀释至刻度,摇匀后,取出 25.0mL,加入过量的 KI 溶液和过量稀硫酸,静置,待漂白粉放出的氯气与 KI 完全反应后,用 0.1mol/LNa2S2O3标准溶
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