化学计算常用方法和技巧Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:22281312
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:40.72KB
化学计算常用方法和技巧Word文档下载推荐.docx
《化学计算常用方法和技巧Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学计算常用方法和技巧Word文档下载推荐.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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(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:
0.01×
2=0.02mol
Cu2O提供电子数:
0.03-0.02=0.01moln(Cu2O)=0.01/2=0.005mol
n(CuO)=0.0025-0.01-0.005×
2=0.005mol
(4)根据(3)解法可得n(Cu2O)=0.015-Xmoln(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。
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、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。
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1mol/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.35gB.30gC.20gD.15g
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40~50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:
IO3-+5I-+6H+→3I2+3H2O
I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
【点拨】本题为多步反应的计算,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-
6mol1mol
0.030mol/L×
18.00mL×
10-3n
n(I2)==0.09×
10-3mol
每千克食盐中含KIO3:
∴该加碘食盐是合格的
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。
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0.103g,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)0.504g。
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。
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(Mr1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。
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MgCO3B.MgCO3和SiO2
C.K2CO3和SiO2D.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H22.8L(标准状况),原混合物的质量可能是
A.2gB.4gC.8gD.10g
【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。
“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。
5、0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、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
A.30B.46C.50D.66
题型六:
讨论法的应用
【例6】向300mLKOH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:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3可知n(CO2)/n(KOH)=1/2时产物为K2CO3,n(CO2)/n(KOH)=1时产物为KHCO3,所以n(CO2)/n(KOH)<
1/2时,KOH过量则产物为K2CO3+KOH;
1/2<
n(CO2)/n(KOH)<
1时,对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不足,所以产物为K2CO3+KHCO3;
n(CO2)/n(KOH)>
1时,二氧化碳过量,则固体产物为KHCO3。
答案为:
①K2CO3+KOH②K2CO3③K2CO3+KHCO3④KHCO3
(2)由:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3
22.4L(标态)138g22.4L(标态)100g
2.24L(标态)13.8g2.24L(标态)10.0g
∵13.8g>11.9g>10.0g
∴得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。
设白色固体中K2CO3xmol,KHCO3ymol,即
xmol2xmolxmolymolymolymol
xmol+ymol=2.24L/22.4mol•L—1=0.100mol(CO2)
138g•mol—1×
xmol100g•mol—1×
ymol=11.9g(白色固体)
解此方程组,得
x=0.0500mol(K2CO3)
y=0.0500mol(KHCO3)
∴白色固体中,K2CO3质量为138g•mol—1×
0.0500mol=6.90g
KHCO3质量为100g•mol—1×
0.0500mol=5.00g
消耗KOH物质的量为
2xmol+ymol=2×
0.0500mol+0.0500mol=0.150mol
∴所用KOH溶液物质的量浓度为
0.150mol/0.300L=0.500mol•L—1
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。
6、常温下盛有10mlNO2和10mlNO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1~2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/LD.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.0.1molB.0.5molC.0.15molD.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amolH+,则此时溶液中含有NO3-离子的物质的量为
A.a/2molB.2amolC.0.1amolD.(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.1/5B.1/4C.1/3D.1/2
5.3g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17.4g,则原硫酸溶液的物质的量浓度为
A.1mol/LB.1.5mol/LC.2mol/LD.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)2B.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)CO2+H2,反应达到平衡时生成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.0.3molB.0.6molC.0.9molD.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,则该氧化物可能的化学式为
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.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NH3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ag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,则盐酸的物质的量浓度为mol·
L-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ag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,请写出它们的分子式。
(只要求写出一组)
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(CaSO4•2H2O)?
(2)如果将一定体积的尾气通入100mL2mol•L-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
=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)
参考答案
巩固:
1、C2、C3、8.42%4、B5、BC6、8.5ml,12ml
随堂作业:
1、BD2、B3、D4、A5、B6、C7、C8、B9、D10、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,nO2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)84︰100
(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)NaHSO30.1molNa2SO30.05mol(3)
nNaHSO3
X≤
O
<
X<
1
nNaHSO3=2nSO2-nNaOH
X≥1
nNaHSO3=nNaOH
一、关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。
例题1某种H2和CO的混合气体,其密度为相同条件下
再通入过量O2,最后容器中固体质量增加了[]
A.3.2gB.4.4gC.5.6gD.6.4g
[解析]
固体增加的质量即为H2的质量。
固体增加的质量即为CO的质量。
所以,最后容器中固体质量增加了3.2g,应选A。
二、方程或方程组法
根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。
例题2有某碱金属M及其相应氧化物的混合物共10g,跟足量水充分反应后,小心地将溶液蒸干,得到14g无水晶体。
该碱金属M可能是[]
A.锂B.钠C.钾D.铷
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:
6.94、23、39、85.47)
设M的原子量为x
解得42.5>x>14.5
分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是B、C。
三、守恒法
化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,那么就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。
巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。
例题3将5.21g纯铁粉溶于适量稀H2SO4中,加热条件下,用2.53gKNO3氧化Fe2+,充分反应后还需0.009molCl2才能完全氧化Fe2+,则KNO3的还原产物氮元素的化合价为___。
解析:
,0.093=0.025x+0.018,x=3,5-3=2。
应填:
+2。
(得失电子守恒)
四、差量法
找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。
其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是根据化学方程式计算的巧用。
它最大的优点是:
只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
例题4加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg,使之完全反应,得剩余物ng,则原混合物中氧化镁的质量分数为[]
设MgCO3的质量为x
MgCO3MgO+CO2↑混合物质量减少
应选A。
五、平均值法
平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题
断MA或MB的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。
例题5由锌、铁、铝、镁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
各金属跟盐酸反应的关系式分别为:
Zn—H2↑Fe—H2↑
2Al—3H2↑Mg—H2↑
若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:
Zn∶32.5g;
Fe∶28g;
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。
应选C。
六、极值法
巧用数学极限知识进行化学计算的方法,即为极值法。
例题64个同学同时分析一个由KCl和KBr组成的混合物,他们各取2.00克样品配成水溶液,加入足够HNO3后再加入适量AgNO3溶液,待沉淀完全后过滤得到干燥的卤化银沉淀的质量如下列四个选项所示,其中数据合理的是[]
A.3.06gB.3.36gC.3.66gD.3.96
本题如按通常解法,混合物中含KCl和KBr,可以有无限多种组成方式,则求出的数据也有多种可能性,要验证数据是否合理,必须将四个选项代入,看是否有解,也就相当于要做四题的计算题,所花时间非常多.使用极限法,设2.00克全部为KCl,根据KCl-AgCl,每74.5克KCl可生成143.5克AgCl,则可得沉淀为(2.00/74.5)*143.5=3.852克,为最大值,同样可求得
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学 计算 常用 方法 技巧
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)