化学计算专题

1、化学计算专题四川省什邡中学 杨春梅 赵万桃一、化学计算的思想1、守恒思想物质不灭是自然界的一条基本定律，而质量守恒定律是化学的基础，得失电子守恒是氧化还原反应的本质，电荷守恒也普遍存在。这些守恒定律都是自然科学最基本的定律。以守恒为基本命题点进行命题对于学生从总体上认识事物将是一种积极的引导，让学生学会利用这些基本定律解决问题将会使得问题的解决可能更简单更具有普遍意义。例1、为了测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL13.5mol/L的浓HNO3中，等合金完全溶解后，收集到气体6.72L（标准状况），并测得溶液的pH=0。假设反应后溶液体积仍为80mL,试计算：（1）被还原的硝酸的

2、物质的量；（2）合金中银的质量分数。解析：铜银合金与硝酸反应生成硝酸盐和氮的氧化物，由于最后溶液的pH0，即硝酸已成为稀硝酸。那么，6.72L气体应是NO2和NO的混合气体。而不管是浓硝酸还是稀硝酸，当生成1mol硝酸被还原氮（元素守恒），因而第一问迎刃而解了。如果利用化学反应方程式处理第二问，那是根本不可能的，因为我们不知道6.72L气体的组成情况，根本无法写出合理的化学方程式。但我们分析溶液的组成会发现，溶质为硝酸铜、硝酸银和硝酸，再结合铜银合金为30.0g就可以列方程求解了（电荷守恒、质量守恒）。如果想再分析6.72L气体的具体组成，看来只有利用得失电子数目守恒了。2、讨论思想讨论是科学

3、研究过程中不可或缺的思想和方法，应通过各种方式引导学生树立这一基本思想。在计算中若遇到不定因素，则必然引入讨论思想。例2、有一种由Na2O2和NaHCO3组成的混合粉末，将其分成两等份。其中一份加入100mL盐酸使其充分反应，溶液呈中性，放出气体2.24L（标准状况）；将该气体通入另一份混合物充分反应后，气体体积变为2.016L（标准状况）。求原混合物中二者的物质的量之比及所加盐酸的物质的量浓度。解析：从表面上看本题是一道常规的计算练习，但仔细分析发现其中隐含着一种重要的讨论过量计算。分析后不难得知，2.24L气体的O2和CO2的混合气体，当该混合气体通入另一份混合物的时候，CO2 和Na2O

4、2要发生反应，但现在CO2 和Na2O2的量都不确定，即使用差量计算也只能知道参加反应的CO2 和Na2O2的量，因此要讨论解决。过量计算是最基本最常见的一种讨论，另外中值讨论、平行反应等等也是非常常见的讨论形式。3、平均思想平均思想实际上的生活中是常见的处理问题的思维方式。平均值已由元素平均相对原子质量，扩展到平均摩尔质量、平均摩尔电子质量、平均分子式等等。例3、Mg、Al、Zn、Cu四种金属，若两两混合，取混合物12g与足量稀硫酸反应产生标准状况下气体11.2L，此混合物的可能组合的方式最多有种。4、极端假设思想假设是科学研究过程中常用的一种思维方法，也是化学解题的常用技巧和策略，只要认清

5、问题的本质，巧妙的假设，便可简化思维过程，从而降低解题的难度。极端假设是假设中最重要的一种，这种思维方式是先将思路引向极端状态，使错综复杂的问题极端化、简单化，使之变为单一问题来求解。这种方法通常使用于判断混合物的组成和判断化学平衡的有关量等等。例4、今有某碱金属M及其氧化物M2O组成的混合物10.8g，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得固体16g。据此判断碱金属M应是 。解析：题中只给出碱金属与氧化物和产物碱的质量，无法求出M是什么。若假设该混合物全是碱金属M或金属氧化物M2O，则可求出M的相对原子质量的范围，然后结合碱金属的相对原子质量便可确定M是什么了。二、化学计算的思维例：某二价金

6、属的氢氧化物的水合晶体与Na2CO310H2O的混和物45.8g，溶于足量水中产生白色沉淀，且反应完全，将沉淀滤出，洗净、烘干，称量为9.85g，再经过高温灼为氧化后，质量为7.65g，过滤，用4mol/L的盐酸50mL恰好中和完全，中和时无气体产生，推断二价金属的相对原子质量、二价金属的氢氧化物的水合物晶体的化学式，和混和物的质量百分含量。思维：每一个逗号为一句话。将每一句话的字面意思和由此能推出的意思找出来，再读下一句话，并将两句话的意思联列起来，如此下去，读完题，思路就成了一条曲线了，并且在这条曲线上很容易找出12个突破口，再从突破口逆推回去就行了。具体地：第一句话：可知A(OH)2XH

7、2O和Na2CO310H2O在质量上有一定关系式。第二句话：可知白色沉淀可能是ACO3或不溶性的A(OH)2。第三句：肯定白色沉淀为ACO3，从量上看至少有一方耗尽或双方耗尽。第四句话：说明MCO3为9.85g，第五名话：可知ACO3 AO+CO2。第六句话：可推出二价金属的相对原子质量，CO2的量；并联想：若n(CO2)就是n(Na2CO3)，由二价结晶水合物的X就求出了。第七句话：可知H+OH的作用或有H+CO32作用。第八句话，推出只有H+OH而可求出n(OH)，推知Na2CO3耗尽，即n(CO2)就是n(Na2CO310H2O)，从而求出它的质量分数和碱晶体的质量，再根据n(OH)推出

8、n(A)，推出 MA(OH)2XH2O，进而求出x值推出化学式。 怎样下笔书写，哪里是突破口就是从哪里下笔，不要先设未知数，行与行之间留一定余地，便于涂、改。三、化学计算几种常见的方法（一）差量法将3.36L某氮的气态氧化物与过量的氢气混合，在一定条件下使之反应，生成液态水及无公害的气体。恢复到原来的状况，反应后的气体体积比反应前的气体体积缩小了10.08L，则原氮的氧化物的化学式为（ ）A、N2O B、NO C、N2O3 D、NO2 此题可直接利用体积差计算。根据题意，可判断出生成的气体为N2，设某氮的氧化物化学式为NxOy，有2NxOy+2yH2=2yH2O（1）+xN2 V（体积差）2

9、2y x 2+2yx3.36L 10.08L2:3.36=(2+2yx):10.08,解之得2yx=4（二）关系式法工业上用硫铁矿煅烧制SO2时，硫的损失率为2%，SO2接触氧化制SO3时，SO2的转化率为90%。SO3吸水得硫酸，硫酸的产率为96。求100 t纯度为75%的硫铁矿用此法生产硫酸，可得98%的浓H2SO4多少吨？FeS22SO22SO3 2H2SO4120 29810075%（12%）90%96% 98%x解得x1=105.84t关系式法要求准确写出化学方程式，一步一步列出各物质的系数比。关系式法是表示两种或两种以上物质之间数量关系的一种简式。正确书写关系工是用比例式解化学计算

10、题的前提，正确提取关系式是用关系式法解题的关键。关系式法实质是由始态到终态，运用元素守恒或化学方程式中物质的量的关系，省略繁杂的中间计算过程，使计算简捷迅速。（三）极限法在31.8gCaCO3和MgCO3的混和物中滴加足量的盐酸，将生成的气体完全通入200mL 3mol/L的NaOH溶液中，待完全反应后，小心减压，降温蒸发，所得溶液能蒸得固体34.9g，求原混和物中CaCO3的质量。解法一：设Na2CO3为amol，NaHCO3为bmol106a+84b=34.92 a+b=0.6 (钠守恒)解得a=0.25mol,b=0.1mol，那么n(CO2)=0.35mol解法二：2NaOH+CO2=

11、Na2CO3+H2O 2 1 106解得CO2=0.3mol,Na2CO3=31.8gNa2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 差量 1 62 34.931.8解得CO2=0.05mol ，则CO2总量=0.35mol最后，设CaCO3为xg，MgCO3为（31.8x）g，则有，解得x=15g将复杂的混合物推到单一物质极限进行计算，再依据题设范围进行判断。根据解题的需要，常采取极端假设法，把问题或过程推向极限，使复杂的问题单一化、极端化和简单化。（四）守恒法 主要有三类守恒：物料平衡：质量守恒、粒子个数守恒氧化还原反应中得失电子相等：电子得失守恒、电量守恒化合物及电解质溶液中阴、阳离子电荷数相等：电荷数守恒应用：将KCl和CrCl3两种固体混合物共溶，得混合物X。X由K、Cr、Cl三种元素组成，将1.