化学计算我有妙招（2）

1、 化学计算 我有妙招 湖北省襄阳市第四中学 杨国明 441021综合计算题知识背景较为复杂，往往集分析、判断、推理与计算于一体，从多方面多角度考查学生的化学综合计算能力和思维能力。目前全国各省市高考模式主要采用的是“3+理科综合”，实行网上阅卷。理科综合是“物理、化学、生物”三科综合。考生要在150分钟时间内，完成三科共三十至三十五道题，其难度和强度可想而知。由于受答题时间和位置的限制，实行“3+理科综合”高考模式的省份，化学计算主要穿插在其它题型中考查，综合计算题出现的比较少，一般不要求写出完整的解答过程，主要以填空题形式出现或只要求写出其中某一问的解答过程。化学单独命题考查的省份则要求有详

2、细的解答过程。从计算类型上看，主要涉及有多步反应的计算、混合物的计算、过量问题的计算、化合物组成的计算。从近几年高考试题的内容上看，化学计算题主要可分为常规计算题、填空计算题和图表分析计算题。综合计算题主要是对考生元素化合物知识、基本概念及基本理论、各种计算方法和技能的综合考查，只要考生在认真审题的基础上，抓住“量的关系”，选取恰当的解题方法，就可以使问题准确、快捷地得以解决。一多步反应的计算多步反应的计算又叫多步反应一步计算或关系式法。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之间量的关系，并据此列比例式进行计算求解的方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的

3、中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式法解题的关键是建立最简关系式。1找最简关系式的方法（1）利用微粒守恒关系建立关系式：若反应物中的某种元素全部进入最终生成物中，则根据元素质量守恒直接找出最简关系式。（2）利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式：若反应物中的元素只有部分或完全没有进入最终生成物中，则应依次写出相关反应的方程式，根据相关物质的计量数，找出最简关系式。（3）利用方程式的叠加：依次写出相关反应方程式，通过方程式叠加，将中间反应的反应物和生成物全部消除建立关系式。2几个技巧（1）化合物中某元素的损失率（利用率）等于该化合物的损失率（利用率）。 （2）在同一反

4、应中，产物的产率和原料的利用率相等。（3）化工生产中多步反应的计算问题，只要把原料的损耗率、产率都归结为原料的利用率，再把不同物质的利用率归结为一种物质的利用率，便可大大简化解题步骤，利用关系式法即可求解。例1：(2008全国卷I)实验室可由软锰矿（主要成分为MnO2）制备KMnO4，方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl，用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后得KMnO4。请回答：（1）软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是。（2）K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是；（3）若用2.5g软锰矿（含MnO280）进行上述实验，计算KMnO4的理论

5、产量；（4）KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2，该反应的化学方程式是。（5）上述制得的KMnO4产品0.165g，恰好与0.335g纯Na2C2O4反应完全，计算该KMnO4的纯度。解析：（1）反应中的变价元素是锰和氯，锰元素由+4价升高为+6价，氯元素由+5价降低到-1价，根据化合价升降总数相等，参加反应的二氧化锰和氯酸钾的物质的量之比为3：1。故该反应的化学方程式是：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O.（2）根据化合价变化和电荷守恒可写出并配平该离子方程式：3MnO42+4H+=MnO2+2MnO4+2H2O（3）根据（1）

6、和（2）中的两个方程式可以得到关系式：3MnO22KMnO4387 21582.5g80% m(KMnO4)m(KMnO4)= 21582.5g80% /(387) =2.4g。（4）2KMnO4+8H2SO4+5Na2C2O42MnSO4+K2SO4+10CO2+5Na2SO4+8H2O（5）根据（4）中的化学方程式：2KMnO45Na2C2O42158 5134m(KMnO4) 0.335gm(KMnO4)= 21580.335g/(5134)=0.158gKMnO4纯度=(0.158g/0.165g)100%=95.8%.答案:见解析二混合物的计算混合物的计算主要考查考生元素化合物知识、

7、分析和计算能力，多以二元或三元混合物发生多步反应的形式出现。解题过程中必须仔细审题，理清各物质之间量的关系，最好能通过画方框图帮助审题。混合物计算题的常规解法要注意六个字“巧设、写全、直标”，巧设：以设摩尔为最佳；写全：依次写出各有关反应的化学方程式；直标：将相关物质的物质的量直接标在方程式下边。然后根据题意，列出二元或三元一次方程组求解。例2：（2007年江苏）在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠用一张已除去氧化膜、并用针剌一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中共收集到1.12L氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g

8、，水槽和容器内溶液的总体积为2.0L，溶液中NaOH的浓度为0.050molL-1（忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量）。试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。NaNa2ONaOHNaAlO2H2+AlH2O解析：参加反应铝的质量为0.27g，其物质的量为0.010mol。设该钠块中含xmolNa、ymolNa2O，则：2Na + 2H2O = 2NaOH+H2Na2O + H2O = 2NaOH x x x/2 y 2y2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 0.010 0.010 0.010 0.015224Lmol-1（x/2+0.015mol）=1.1

9、2L x=0.070molx + 2y0.010mol= 2.0L0.050molL-1 y=0.020mol23gmol-1(xmol+2ymol)23 gmol-1x+62 gmol-1yw(Na)= 23gmol-1(0.070mol+20.020mol)23 gmol-10.070mol+62 gmol-10.020mol= =89.0%答案：见解析有关混合物的计算题除了可用“巧设、写全、直标”常规方法外，也可在认真审题的基础上，利用各种守恒关系进行解答。三过量问题的计算过量问题的计算题，关键是要作好过量物的判断。判断过量物的方法很多，一般以其中一种物质的量为标准，计算恰好完全反应时需

10、要另一种反应物的量，然后进行比较，得出不足量的物质。如果两种反应物之间只能发生一步反应，以不足量物质为标准计算即可；如果两种反应物之间可连续发生多步反应，应先计算出临界值，然后分情况讨论计算。其一般步骤为：(1)分析写出恰好完全反应的总反应式；(2)根据恰好完全反应的总反应式，计算出临界值，从而确定要讨论的区间和范围(可在数轴上标出)；(3)分情况讨论计算。计算时，一般先计算某种反应物不足的情况，再计算两种反应物都耗尽的情况。例3：（高考试测题）将nmol木炭粉与1mol氧化亚铁在反应器中混合，隔绝空气加强热。(1)若n1/2，充分反应后，反应容器中的固体物质是，气体产物是。(2)若n1，充分

11、反应后，反应容器中的固体物质是，气体产物是。(3)若反应的气体产物是混合物，n的取值范围是。(4)若反应的气体产物是混合物，且混合物中CO和CO2的物质的量相等，则n值为。解析：随着反应物相对量的不同，木炭和氧化亚铁之间可以发生如下两个反应：（1）FeO + C = Fe + CO （2）2FeO + C = Fe + CO2 1 1 2 1 1 n 1 n刚好发生反应（1）时，n=1.0mol，当n1.0mol时，FeO不足，只发生反应（1）；刚好发生反应（2）时，n=0.5mol，当n0.5mol时，C不足，只发生反应（2）；当0.5moln1.0mol时，两个反应都发生。(2)Fe、CO

12、2(1)Fe、CO 0.5 1.0 n(2)(1)(1)、(2)CO2Fe、FeOCOFe、CCO、CO2（1）若n1/2，FeO过量，只发生反应（2），反应容器中的固体物质是Fe、FeO，气体产物是CO2。（2）若n1，C过量，只发生反应（1），反应容器中的固体物质是Fe、C，气体产物是CO。（3）当反应的气体产物是混合物时，（1）（2）两个反应都发生，此时1/2n300）。解析：（1）由磷原子守恒： 4= c(H3PO4)解得：c(H3PO4)=4.00 molL-1（2）两种反应物恰好完全反应生成一种难溶盐和水，反应物中的钙元素和磷元素将全部进入难溶盐中，在生成的难溶盐中：n（Ca2+）

13、：n（PO43-）= 0.500mol：0.300mol=5:3。由于难溶盐呈电中性，由电荷守恒，其中一定还含有OH-，且n（Ca2+）：n（PO43-）：（OH-）=5：3：1，故该难溶盐的化学式为：Ca5(PO4)3(OH)（3）当x=1时混合卤化磷的化学式为PCl4Br，当x=4时混合卤化磷的化学式为PClBr4，两者均只有两种结构；当x=2时混合卤化磷的化学式为PCl3Br2，当x=3时混合卤化磷的化学式为PCl2Br3，两者均只有三种结构，所以混合卤化磷的相对分子质量为297.5（x=2）或342（x=3）。（3）根据题意：反应物中的氢元素全部进入HCl中，磷腈化合物含有磷、氮、氯三

14、种元素。由氢原子守恒：0.10mol4=n（HCl） n（HCl）=0.40mol生成的磷腈化合物中：n（P）：n（N）：n（Cl）=0.10mol：0.10mol：0.20mol=1：1：2。0.10mol PCl50.10molNH4Cl0.40mol HCl(PNCl2)n+磷腈化合物分子中原子总数小于20：4n300：116n300 (2)联立（1）、（2）解得：2.5862n1.406g,时，钢样粉末中的铁未全部溶解，剩余固体质量为；0.12g28.12g（5.624g+mg）0.125 mol56g mol-1=(m-1.376)g当m1.406g时，钢样粉末中的铁全部溶解，剩余固

15、体质量为：(5.624g+mg) 答案：见解析解答好综合计算题，信心比黄金更重要；掌握各类题的分析和解题方法是关键；灵活应用各种解题技能技巧是法宝。 湖北省襄阳市第四中学 杨国明 邮编：441021 电话电子邮箱：链接练习：例4：取3.40g只含羟基、不含其它官能团的液态饱和多元醇，置于5.00L氧气中，经点燃，醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56L。将气体经CaO吸收，体积又减少2.80L（所有体积均在标准状况下测定）。（1）3.40g醇中C、H、O物质的量分别为：Cmol、Hmol、Omol；该醇中C、H、O的原子数之比为。（2）由以上比值（填“能”或“不能”）确定该醇的分子式，其原因是。答案：(1)0.125、 0.300、0.100；5 : 12 : 4(2)能；氢原子已达饱和，最简式即为分子式。5将3.2gCu溶于amolL-1过量的硝酸30mL中，假设硝酸的还原产物只有NO2和NO，反应结束后，将所得溶液加水稀释至1000mL，测得c（NO3-）为0.2molL-1。求