【备战2012】高考化学冲刺押题解题方法荟萃系列 专题10 化学计算方法与技巧

用心 爱心 专心1 计算 确定 计算 推断 专题专题 1010 化学计算方法与技巧化学计算方法与技巧 化学计算主要包括以下类型 有关相对原子质量 相对分子质量及确定分子式的计 算 有关物质的量的计算 有关气体摩尔体积的计算 有关溶液浓度 质量分数 和物质的量浓度 利用化学方程式的计算 有关物质溶解度的计算 有关溶液 pH 与氢离子浓度 氢氧根离子浓度的简单计算 有关燃烧热的简单计算 以上各种 化学计算的综合应用 常见题型为计算选择题 计算填空题 实验计算题 计算推断题和综合计算题 而计 算推断题和综合计算题 力求拉开学生的层次 一一 化化学学计计算算的的基基本本类类型型与与解解题题策策略略 1 有关化学量与化学式的计算 有关物质的量 质量 气体体积 微粒数间的换算 分子式 相对分子质量 各元素的质量分数 考查热点 分子式 化学式 元素的质量分数 化合物中某元素 的 相对原子质量 有机物的分子式 结构 有机物的通式 掌握基本概念 找出各化学量之间的关系 解题策略 加强与原子结构 元素化合物性质 有机物结构性质等相关知识的横向联系 找出解题的突破口 在常规解法和计算技巧中灵活选用 2 有关溶液的计算 有关溶质溶解度的计算 有关溶液浓度 溶液的溶质质量分数和物质的量浓度 的计算 考查热点 有关溶液 pH 的计算 用心 爱心 专心2 有关溶液中离子浓度的计算 有关溶解度和溶液浓度的计算 关键要正确理解概念的内涵 理清相互关系 一般可采用守恒法进行计算 有关溶液 pH 及离子浓度大小的计算 应在正确理解水的离子积 解题策略 pH 概念的基础上进行分析 推理 解题时 首先明确溶液的酸 碱 性 明 确 c H 或 c OH 3 有关反应速率 化学平衡的计算 利用化学反应速率的数学表达式进行计算 考查热点 各物质反应速率间的换算 有关化学平衡的计算 加强对速率概念 平衡移动原理的理解 解题策略 将等效平衡 等效转化法等分析推理方法与数学方法有机结合 在采用常 规解法的同时 可采用极值法 估算法等解题技巧 4 有关氧化还原 电化学的计算 氧化产物 还原产物的确定及量的计算 转移电子数 电荷数的计算 考查热点 电极析出量及溶液中的变化量的计算 有关氧化还原反应的其他典型计算 解题策略 关键在于根据得失电子总数相等 列出守恒关系式求解 5 有关化学方程式的计算 运用计算技巧进行化学方程式的有关计算 考查热点 热化学方程式中反应热 中和热 燃烧热的计算 深刻理解化学方程式 热化学方程式的含义 充分利用化学反应前后的有 解题策略 关守恒关系 搞清各解题技巧的使用条件和适用范围 读懂题目 正确选择 用心 爱心 专心3 遵循 化学变化 6 有关综合计算 过量计算问题的分析讨论 混合物计算和解题技巧 复杂化学式的确定方法 考查热点 无数据计算的解决方法 数据缺省型的计算方法 讨论型计算的解题思路 隐含条件题的解决方法 化学图象题的解题技巧 认真审题 明确是常见综合计算中的哪种类型 寻求解决的合理思路和方法 解题策略 善于抓住化学与数学知识间的交叉点 运用所掌握的数学知识 通过对化学知 识的分析 建立函数关系 二 化学计算的常用方法与规律 1 差量法 根据变化前后的差量列比例式计算 解题的一般步骤可分为 准确写出有关反应的化学方程式 深入细致地分析题意 关键在于有针对性地找出产生差量的 对象 及 理论差量 该 理论差量 可以是 质量 物质的量 气体体积 压强 密度 反应过程中热量的变化等 且该差量的大小与 参加反应物质的有关量成正比 根据反应方程式 从 实际差量 寻找比例关系 列 比例式求解 2 守恒法 利用质量 元素 原子 得失电子 电荷守恒计算 化学式 正化合价总数 负化合价总数 物质 电解质溶液 所有阳离子所带正电荷总数 所有阴离子所带负电 荷总数 氧化还 单一反应 氧化剂得电子总数 还原剂失电子总数 原反应 多个连续反应 找出化合价在变化前后真正变化的物 质及所反应的量 化学反应 离子反应 等号两边离子所带电荷数相等 用心 爱心 专心4 遵循 表示形式 电化学 阳 负 极失电子总数 阴 正 极得电子总数 串联的原电池 电解池 各极上转移电子数相等 气相反应 反应物总键能 生成物总键能 反应热 化学方程式 宏观 参加反应 m 反应物 反应生成 m 生成物 质量守恒定律 微观 元素种类不变 各元素原子个数守恒 利用守恒法解题可避免书写繁琐的化学方程式和细枝末节的干扰 直接找出其中特有 的守恒关系 提高解题的速度和准确度 守恒法解题成功的关键在于从诸多变化和繁杂数 据中寻找恒量对象关系 3 关系式法 多步变化用物质的量的关系首尾列式计算 关系式法适用于多步进行的连续反应 以中间产物为媒介 找出起始原料和最终产物 的关系式 可将多步计算一步完成 有时利用关系式法列出的比例式与利用原子个数守恒 列出的比例式相一致 但不能一概而论 关键在于中间过程的变化 要善于区分 正确 选择解题技巧 4 极值法 极端假设的计算方法 极值法就是将复杂的问题假设为处于某一个或某两个极端状态 并站在极端的角度分 析问题 求出一个极值 推出未知量的值 或求出两个极值 确定未知量的范围 从而使 复杂的问题简单化 其主要应用于 1 判断混合物的组成 把混合物看成某组分的纯净物进行计算 求出最大值 最小 值 再进行分析讨论 2 判断可逆反应中某个量的关系 把可逆反应看作向某个方向进行到底的状况 3 判断可逆反应体系中气体的平均相对分子质量的大小变化 把可逆反应看成向左 或向右进行的单一反应 4 判断生成物的组成 把多个平行反应看作逐个单一反应 5 图象法 运用图象中的函数关系分析计算一般解题思路 1 根据题设条件写出各步反应的化学方程式 并通过计算求出各转折点时反应物的 用心 爱心 专心5 用量和生成物的生成量 以确定函数的取值范围 2 根据取值范围 在图象上依次作起点 转折点 终点 并连接各点形成图象 3 利用图象的直观性 找出其中的函数关系 快速解题 6 其他方法 化学计算的方法很多 除了上述 5 种方法外 还有估算法 讨论法 平均 值法 十字交叉法 终态法 等效平衡法等 此外近几年的上海高考中还多次出现了借助 数学工具解决化学问题的计算题 测试学生将化学问题抽象成数学问题 利用数学工具 通过计算和推理 解决化学问题的能力 主要包括数轴的应用 函数的思想 讨论的方法 空间想象的能力以及不等式的迁移等方面的知识 此类题目的解题思路是 运用所掌握的 数学知识 通过分析化学变量之间的相互关系 建立一定的数学关系 等式 函数 图像 关系 不等式 数列等 用以解题 高考在线高考在线 根据电子守恒得 2x 2y 2z x y 1 5mol z x y 1 5mol 再由溶液中电荷守恒得 n H 2n Zn2 2n SO42 0 1mol 1 1 5mol 2 2n SO42 n SO42 1 55mol 反应掉的 n SO42 1 85mol 1 55mol 0 3mol 即生成的 SO2为 0 3mol 氢气为 1 5mol 0 3mol 1 2mol 所以答案很容易得出为 B 例 2 有某碱金属 M 及其相应氧化物的混合物共 10 g 跟足量水充分反应后 小心地 将 溶液蒸干 得到 14 g 无水晶体 该碱金属 M 可能是 A 锂 B 钠 C 钾 D 铷 用心 爱心 专心6 锂 钠 钾 铷的原子量分别为 6 94 23 39 85 47 解析 设 M 的原子量为 x 解得 42 5 x 14 5 例 3 铁粉和铜粉的均匀混合物 平均分成 4 份 分别加入同浓度的稀硝酸 充分反 应后 在标准状况下生成 NO 的体积和剩余金属的质量如下表 设硝酸的还原产物只有 NO 下列结果正确的是 A 硝酸的浓度为 4mol L B 中溶解了 5 6gFe C 中溶解了 9 6gCu D 中 V 8960 解析 在 中金属剩余 则无 Fe3 溶液中只有 M2 根据电子守恒 金属失去的电子 硝酸得到的电子 确定 M2 应为 0 15mol 硝酸的物质的量 起酸作用的硝酸 被还原的硝酸 n HNO3 0 15mol 2 0 1mol 0 4mol 例 4 今有一混合物的水溶液 只可能含有以下离子中的若干种 K NH4 Cl 一 Mg2 Ba2 CO32 SO42 现取三份 100 mL 溶液进行如下实验 1 第一份加入 AgNO3溶液有沉淀产生 2 第二份加足量 NaOH 溶液加热后 收集蓟气体 0 04mol 3 第三份加足量 BaCl 溶液后 得干燥沉淀 6 27 g 经足量盐酸洗涤 干燥后 沉 淀质量为 2 33 g 根据上述实验 以下推测不正确的是 A K 十一定存在 Cl一可能存在 B K 可能存在 Cl 一一定存在 C 100mL 溶液含 O 02 mol CO32 一 编号 稀硝酸体积 mL 100200300400 剩余金属 g 18 09 600 NO 体积 mL 224044806720V 用心 爱心 专心7 D NH4 一定存在 Ba2 Mg2 一定不存在 解析 本题考查离子检验和推断及相关计算 中等题 1 说明溶液中可能存在 Cl 一 SO42 一 CO32一等离子 据 2 知 NH4 有 0 04 mol 据 3 知 BaS04有 2 33 g 即 0 01 mol 即有 O 0l mol SO42 一 有 BaC03为 6 27 g 2 33 g 3 94 g 即 O 02 mol 即 C032 有 0 02 mol Ba2 Mg2 不会存在 C1 可能存 在 由于 n NH4 2 CO32 一 2 SO42 一 由电荷守恒可知 必有 K 例 5 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 MgCO3 MgO CO2 混合物质量减少 应选 A 例 6 在 Al2 SO4 3和 NH4 2SO4的混合溶液中加入 bmol 的 BaCl2 恰好使溶液中的 SO42 完全沉淀 如加入足量强碱并加热可得到 cmolNH3 则原溶液中的 Al3 的浓度 用心 爱心 专心8 mol L 为 A B C D 2b c 2a 2b c a 2b c 3a 2b c 6a 解析 由于 NH3的物质的量为 cmol 由原子守恒和电荷守恒得 NH4 2SO4的物质的 量为 mol 反应时用去的 BaCl2的物质的量也为 mol 剩余的 BaCl2为 b mol 则 c 2 c 2 c 2 Al2 SO4 3中的 SO42 的物质的量也为 b mol 由电荷守恒得 n Al3 3 c 2 b 2 所以 c Al3 mol L 答案 C c 2 2b c 3a 例 7 常温 常压下 某气态烃与氧气的混合气体 4L 充分燃烧后通过浓 H2SO4 恢 复到原状态气体体积变为 2L 则气态烃可能是 CH4 C2H6 C3H8 C2H4 C4H10 1 2 3 4 5 A 仅是 B 和 C 除外 D 除外 5 2 4 3 5 解析 此题是关于烃燃烧的计算 且显然又是差量计算 而 2L 为成分不确定的条件 仔 细审题因充分燃烧 故最后所得 2L 气体分两种情况 只为 CO2 CO2和 O2 1 2 CxHy x y 4 O2 xCO2 y 2H2O V 减少 1 x y 4 x 1 y 4 V CO2 4L 2L 2L x V CO2 1 y 4 2 解得 V CO2 2x 1 y 4 V CO2 2 2x 1 y 4 2 x 1 y 4 该式作为此题的判据 将答案代入验证 选 D 答案 D 例 8 现有 Na2SO4和 H2SO4的混合溶液 100 mL 其中 Na2SO4的浓度为 0 5 mol L H2 SO4 的浓度为 1 mol L 现要将上述混合溶液中 Na2SO4的浓度改为 0 2 mol L H2SO4的浓度改为 2 mol L 应加入 98 密度为 1 84 g cm3 的浓 H2SO4多少毫升 然后加水 稀释到多少毫 用心 爱心 专心9 升 解析 加 98 H2SO4溶液和水稀释前后 溶质 Na2SO4量不变 则设加水稀释到 V mL 有关系 0 5 100 0 2 V V 250 mL 需加纯硫酸 n H2SO4 0 25 2 0 1 1 0 4 mol 折算成 98 密度 1 84 g cm3 的硫酸体积为 V mL74 2184 1 98 984 0 最后加水稀释至 250 mL 例 9 使一定质量的锌与 100mL18 5mol L 浓硫酸充分反应 1 若锌完全溶解 同时生成标准状况下 SO2气体 3 36L 求所得溶液中硫酸锌的物 质 的量浓度 假设反应前后溶液体积保持不变 2 若锌完全溶解 同时生成标准状况下混合气体为 33 6L 并将反应后的溶液稀释 至 1L 测得溶液中c H 为 0 100mol L 求混合气体中各组分的体积比 解析 1 Zn 2H2SO4 浓 ZnSO4 SO2 H2O 1mol 22 4L n ZnSO4 3 36L 则 n ZnSO4 0 150mol c ZnSO4 1 50mol L 1 2 据题意 反应后c H2SO4 为 0 0500mol L 1 n H2SO4 为 0 0500mol Zn 2H2SO4 浓 ZnSO4 SO2 H2O 2n SO2 n SO2 Zn H2SO4 稀 ZnSO4 H2 n H2 n H2 2n SO2 n H2 0 0500mol 0 100L 18 5mol L 1 n SO2 n H2 33 6L 22 4L mol 1 解得 n SO2 0 300mol n H2 1 20mol 则 V SO2 V H2 0 300mol 1 20mol 1 4 专题训练 用心 爱心 专心10 1 一定量的钠 铝合金置于水中 合金全部溶解 得到 20mL pH 14 的溶液 然后用 1mol L 的盐酸滴定至沉淀量最大时 消耗盐酸 40mL 求原合金中钠的质量 2 有不同浓度的 NaOH 溶液各取 100mL 分别通入 SO2 1 12L 标况 完全反应后 分别得 到不含结晶水的固体 6 00g 和 7 00g 求这两种溶液的不同浓度值 mol L 3 饱和烃 A 和不饱和烃 B 在常温下均为气体 其中 A 含 C 原子数多于 B 1 将 A B 按一定比例混合 1L 混合气完全燃烧后在同温 同压下得到 3 6L CO2 试 推断该混合气的可能组合及 A B 混合时的体积比 将结果填入下表 A 的分子式B 的分子式 VA VB 2 1mol 该混合气体恰好能使含 0 4mol 溴的 CCl4溶液完全褪色 推断上述组合中符 合 该条件的 A 与 B 的分子式并填入下表 A 的分子式 B 的分子式 4 丙烯和某种气态烃组成的混合气完全燃烧所需氧气的体积是混合气体的 3 倍 气体体积 均在相同状态下测定 求烃的分子式 5 镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁 将燃烧后的产物溶解在 60 毫升浓度为 2 0mol 升的盐酸中 再用 20 毫升 0 5mol 升 NaOH 溶液中和多余的盐酸 然后在此溶液中加过量 的碱 把氨全部蒸出来 用稀 HCl 吸收 稀 HCl 增重 0 17g 求镁带的质量 6 在一定条件下 可逆反应达平衡 已知平衡混 合气的平均分子量为 149 求平衡混合气中 PCl5的百分含量 7 已知 NO2与 NaOH 溶液反应 3NO2 2NaOH 2NaNO3 NO H2O NO 和 NO2可一起与 NaOH 溶液作用 现欲用 V L 某烧碱溶液使由 nmol NO 和 m NONO2NaOH2NaNOH O 222 mol 用心 爱心 专心11 NO2组成的混合气体中的氮全部进入溶液中 NaOH 溶液的物质的量浓度至少为多少 8 15 时 某 2 价金属硫酸盐的饱和溶液 其百分比浓度为 25 取足量的此饱和溶液 加入 1g 这种硫酸盐的无水盐 结果析出了 3 15g 这种硫酸盐的含 7 个结晶水的晶体 通 过计算确定该金属是何种元素 参考答案 1 解析 做图分析题意 反应前的 Na 最后恰好生成 NaCl 利用 Na 和 HCl 物质的量守恒 求算 n Na n NaCl n HCl 0 04 mol m Na 0 04 mol 23 g mol 0 92 g 2 解析 SO2与 NaOH 溶液反应 可能有三种情况 NaOH 过量 所得固体为 Na2SO3和 NaOH 的 混合物 SO2部分过量 所得固体为 Na2SO3和 NaHSO3的混合物 SO2极大过量所得固 体为 NaHSO3 因此本题应首先确定固体的成分 1 应用极值法先确定两个极值 a 设 SO2与 NaOH 完全作用生成 Na2SO3 SO2NaOHNa SOH O 22 4L126g 1 12Lx x6 3g 2232 b 设 SO2极大过量 最终产物为 NaHSO3 SONaOHNaHSO 22 4L104g 1 12Lygy5 2g 23 2 讨论确定产物 a 因 所以 b g 固体为 Na2SO3和 NaHSO3的混合物5 2b6 3 b 因所以 7 g 固体为 Na2SO3和 NaOH 的混合物637 3 计算 用心 爱心 专心12 a 第一种情况 设生成 Na2SO3为 xmol NaHSO3为 ymol 根据题意 溶液的摩尔浓度 126x104y6 xy 1 12 22 4 x0 0365moly0 0135mol NaOH 0 036520 0135 0 1 0 865mol L b 第二种情况 因 NaOH 过量 所以 H2SO2完全反应 设参加反应的 NaOH 为 amol 生成 Na2SO3为 bmol 过量的 NaOH 为 Cmol SO2NaOHNa SOH O 22 42mol1mol 1 12amolbmol a0 1mol b0 05mol NaOH 0 10 0175 0 1 1 175mol L 2232 L L 溶液的物质的量浓度 3 解析 1 本题是用计算推理方法确定混合烃的组成 1L 碳原子数为 n 的烷烃或烯烃充分燃 烧均得到 nL CO2 由题意推断 该混合烃只能由碳原子数大于 3 6 的烷烃和碳原子数小于 3 6 的烯烃或炔烃组成 它们可能有四种组合 根据每种组合中烷烃和不饱和烃的碳原子 数及燃烧后生成 CO2的体积可能有四种组合 根据每种组合中烷烃和不饱和烃的碳原子数 及燃烧后生成 CO2的体积可确定 A 和 B 的体积比 例如 若 A 为 C4H10 B 为 C2H4 设 1 升混合气中含 C4H10为 x L 含 C2H4为 1 x L 它们充分燃烧后分别得到 4x 升 CO2和 2 1 x L CO2 根据 1 升混合气燃烧后得到 3 6LCO2 可得 4x 2 1 x 3 6 x0 81x0 2 V V0 8 0 24 1 AB 也可用十字交叉来解 其它组合可依此类推 于是得到 组合的编号A 的分子式B 的分子式 V V AB 用心 爱心 专心13 C4H10C2H44 1 C4H10C2H24 1 C4H10C3H63 2 C4H10C3H43 2 2 1L 混合气可使含 0 4mol 溴的 CCl4溶液完全褪色 说明混合气中不饱和烃与溴的 物质的量比为 1