【优质文档】高中化学计算方法.pdf
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1、读书破万卷下笔如有神 化学计算是中学化学的一个难点和重点,要掌握化学计算,应了解中学化学计算的类型,不 同类型解题方法是有所不同的,因此我把中学化学中出现的解题方法归纳如下,每种类型都 举例加以说明。 一、守恒法 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。 (一)质量守恒法 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。 【例题】 1500C 时,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其密度是相同条件下氢气密度的 (A)96 倍
2、(B) 48 倍 (C)12 倍 (D)32 倍 【分析】 (NH4)2CO3=2NH3 +H2O+CO2 根据质量守恒定律可知混和气体的质量等于 碳酸铵的质量,从而可确定混和气体的平均分子量为=24 ,混和气体密度与相同条件下氢 气密度的比为=12 ,所以答案为C (二)元素守恒法 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。 【例题】有一在空气中放置了一段时间的KOH固体,经分析测知其含水2.8%、含 K2CO337.3% 取 1 克该样品投入25毫升 2 摩升的盐酸中后, 多余的盐酸用1.0 摩升 KOH 溶液 30.8 毫升恰好完全中和,蒸发中和后的溶
3、液可得到固体 (A)1 克 (B)3.725 克 (C)0.797 克 (D)2.836 克 【分析】 KOH 、 K2CO3 跟盐酸反应的主要产物都是KCl,最后得到的固体物质是KCl ,根 据元素守恒,盐酸中含氯的量和氯化钾中含氯的量相等,所以答案为B (三)电荷守恒法 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。 【例题】在Na2SO4 和 K2SO4 的混和溶液中,如果Na+=0.2 摩升, SO42-=x 摩升, K+=y 摩升,则x 和 y 的关系是 读书破万卷下笔如有神 (A)x=0.5y (B)x=0.1+0.5y
4、(C)y=2(x-0.1) (D)y=2x-0.1 【分析】可假设溶液体积为1 升,那么Na+物质的量为0.2 摩, SO42-物质的量为x 摩, K+ 物质的量为y 摩,根据电荷守恒可得Na+K+=2SO42-,所以答案为BC (四)电子得失守恒法 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。 【例题】将纯铁丝5.21 克溶于过量稀盐酸中,在加热条件下,用2.53 克 KNO3 去氧化溶液 中亚铁离子,待反应后剩余的Fe2+离子尚需12 毫升 0.3 摩/升 KMnO4 溶液才能完全氧化, 写出
5、硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式。 【分析】铁跟盐酸完全反应生成Fe2+,根据题意可知Fe2+分别跟 KMnO4 溶液和 KNO3 溶 液发生氧化还原反应,KMnO4 被还原为Mn2+ ,那么 KNO3 被还原的产物是什么呢?根据 电子得失守恒进行计算可得KNO3 被还原的产物是NO, 所以硝酸钾和氯化亚铁完全反应的 化学方程式为:KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2O 二、差量法 差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体 物质的量之差等)与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量” 看作化学方程式右端
6、的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的对应差量(理论差 量)列成比例,其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。 (一)质量差法 【例题】在1 升 2 摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的铜粉,充分反应后溶液的质量增加了 13.2 克,问: ( 1)加入的铜粉是多少克?(2)理论上可产生NO 气体多少升?(标准状况) 【分析】硝酸是过量的,不能用硝酸的量来求解。铜跟硝酸反应后溶液增重,原因是生成了 硝酸铜,所以可利用这个变化进行求解。 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 增重 192 44.8 636-504=132 X 克 Y 升 13.2 可得
7、 X=19.2 克, Y=4.48 升 (二)体积差法 【例题】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。 读书破万卷下笔如有神 【分析】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,下面可以利用烃的燃烧通式进行有关计算。 CxHy + (x+ ) O2 xCO2 + H2O 体积减少 1 1+ 10 20 计算可得y=4 ,烃的分子式为C3H4 或 C2H4 或 CH4 (三)物质的量差法 【例题】白色固体PCl5 受热
8、即挥发并发生分解:PCl5(气) = PCl3(气) + Cl2 现将 5.84 克 PCl5 装入 2.05 升真空密闭容器中, 在 2770C 达到平衡时, 容器内的压强为1.01105Pa , 经计算可知平衡时容器内混和气体物质的量为0.05 摩,求平衡时PCl5 的分解百分率。 【分析】 原 PCl5 的物质的量为0.028 摩,反应达到平衡时物质的量增加了0.022 摩,根据化 学方程式进行计算。 PCl5(气) = PCl3(气) + Cl2 物质的量增加 1 1 X 0.022 计算可得有0.022 摩 PCl5 分解,所以结果为78.6% 三、十字交叉法 十字交叉法是进行二组分
9、混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。凡可按 M1n1 + M2n2 = ( n1 + n2)计算的问题,均可用十字交叉法计算的问题,均可按十字交叉法计算,算式 为: M1 n1= (M2- ) M2 n2= ( -M1 ) 式中,表示混和物的某平均量,M1 、M2 则表示两组分对应的量。如表示平均分子量, M1、M2 则表示两组分各自的分子量,n1、n2 表示两组分在混和物中所占的份额,n1:n2 在 大多数情况下表示两组分物质的量之比,有时也可以是两组分的质量比,如在进行有关溶液 质量百分比浓度的计算。十字交叉法常用于求算:混和气体平均分子量及组成、混和烃平均 分子式及组成、同位素原子百
10、分含量、溶液的配制、混和物的反应等。 读书破万卷下笔如有神 (一)混和气体计算中的十字交叉法 【例题】 在常温下, 将 1 体积乙烯和一定量的某气态未知烃混和,测得混和气体对氢气的相 对密度为12,求这种烃所占的体积。 【分析】根据相对密度计算可得混和气体的平均式量为24,乙烯的式量是28,那么未知烃 的式量肯定小于24,式量小于24 的烃只有甲烷,利用十字交叉法可求得甲烷是0.5 体积 (二)同位素原子百分含量计算的十字叉法 【例题】溴有两种同位素,在自然界中这两种同位素大约各占一半,已知溴的原子序数是 35,原子量是80,则溴的两种同位素的中子数分别等于。 (A)79 、81 (B)45
11、、46 (C)44 、 45 (D)44 、46 【分析】两种同位素大约各占一半,根据十字交叉法可知,两种同位素原子量与溴原子量的差 值相等 ,那么它们的中子数应相差2,所以答案为D (三)溶液配制计算中的十字交叉法 【例题】某同学欲配制40%的 NaOH 溶液 100 克,实验室中现有10%的 NaOH 溶液和 NaOH 固体,问此同学应各取上述物质多少克? 【分析】 10%NaOH 溶液溶质为10, NaOH 固体溶质为100,40%NaOH 溶液溶质为40,利 用十字交叉法得:需10%NaOH 溶液为 100=66.7 克,需 NaOH 固体为100=33.3 克 (四)混和物反应计算中
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