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文档简介
1、【书利华教育网精心打造一流新课标资料】2009年高考化学复习专题-化学计算的基本方法技巧 一专题动态分析: 高考理科综合能力测试中,化学计算试题有选择、填空、简答、全过程计算等基本题型。与过去3+2单科化学卷不同的是,“3+x”理科综合测试中化学计算题的难度大大降低,题型呈现多样化特征。其一是选择题或填空题型计算,就是所谓“小计算”。其二是“大计算”的命题形式,有多设问的填空题,计算推理、计算讨论等。有的虽不要求写计算过程,但得出结果是一定要有严密慎思的;有的要写出计算过程,这类试题从解答的规范性上不可轻视。理科综合测试中的化学计算除保留原来的混合物计算、复杂化学式计算、过量问题的计算、范围讨
2、论型等基本计算题型外,同时还开发了数据缺省型计算、学科间综合计算、信息迁移型计算、图象问题计算等多样化题型,从不同角度和不同层面上考查学生能力和水平。 高考化学计算试题注重对知识的理解和应用考查,重视对计算思路方法的考查,削减了数学计算容量,恢复了化学的本质。这一信号告诉我们,不要将化学计算简单地理解为数学应用题,那样将会失去化学计算题对提高学生水平和能力作用的本意。可以预料,定性和定量融合的试题将会成为理综卷的主流题型。 新的高考模式中,化学计算素材重要的着眼点之一就是注重体现“化学与社会”“科学与技术”的关系,显示化学计算与社会、生产及生活广泛联系,使化学计算视角更为广阔。例如化工计算、环
3、境的污染与治理的计算等。二.化学计算中常用的基本方法与思路;(1)守恒法 守恒法就是巧妙地选择化学式中某两数(如总化合价数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后某粒子(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变,作为解题的依据,这样可避免书写化学方程式,从而提高解题的速度和准确性。化学中有多种守恒关系。学习中要理顺各种守恒关系之间的内在联系,拓宽主要守恒关系的外延。绝大部分守恒关系是由质量守恒定律衍生出来的,可表示为:从具体应用挖掘各种守恒关系在不同情形下有不同的形式。如电子守恒关系有以下几种表现形式:【例1】cu、cu2o和cuo组成的混合物,加入100ml0.6mol/lhn
4、o3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到224mlno气体(标准状况)。求:(1) 写出cu2o跟稀硝酸反应的离子方程式。(2) 产物中硝酸铜的物质的量。(3) 如混合物中含0.01molcu,则其中cu2o、cuo的物质的量分别为多少?(4) 如混合物中cu的物质的量为x,求其中cu2o、cuo的物质的量及x的取值范围。【点拨】本题为混合物的计算,若建立方程组求解,则解题过程较为繁琐。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)= 0.06
5、mol,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=0.03molcu提供电子数:0.01×2=0.02molcu2o提供电子数:0.03-0.02=0.01mol n(cu2o)=0.01/2=0.005moln(cuo)=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol(4) 根据(3)解法可得n(cu2o)=0.015-xmo
6、l n(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。【巩固】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
7、质量是a.35g b.30 g c.20 g d.15 g (2)差量法 根据物质发生化学反应的方程式,找出反应物与生成物中某化学量从始态到终态的差量关系进行列式,实际上是比例法。其解题关键是正确找出化学方程式中的差量(标准差)和实际发生化学反应的差量(实际差),这些差往往是同一物理量(同一单位)的差量。具体有质量差;气体体积差;物质的量差。另外,还有压强差、以及热量差等。【例2】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(1.01×105pa , 270c)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。【点拨】原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减少了2
8、0毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。 cxhy + (x+)o2 xco2 + h2o 体积减少1
9、 1+10
10、
11、 20 计算可得y=4 ,烃的分子式为c3h4或c2h4或ch4【巩固】1、现有kcl、kbr的混合物3.87g,将混合物全部溶解于水,并加入过量的agno3溶液,充分反应后产生6.63g沉淀物,则原混合物中钾元素的质量分数为a.0.241 b.0.259 c.0.403 d.0.487(3)关系式法 对于多步反应体系,可找出起始物质和最终求解物质之间的定量关系,直接列出比例式进行计算,可免去中间繁琐的计算过程。具体
12、有:多步反应关系式法:对没有副反应的多步连续反应,可利用开始与最后某一元素不变的关系,建立相应关系式解题。循环反应关系式法:可将几个循环反应加和,消去其中某些中间产物,建立一个总的化学方程式,据此总的化学方程式列关系式解题。另外,在混合物的计算中、复杂的化学反应计算中均可建立起相关量的关系式,这也是化学计算中的普遍方法。【例3】为了预防碘缺乏病,国家规定每千克食盐中应含有4050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
13、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:io35i6 h3i23h2oi22s2o322is4o62【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 6mol 1mol0.030mol/l×18.00ml×10-3 n n(i2)=0.09×10-3mol每千克食盐中含kio3:该加碘食盐是合格的【规律总结】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
14、,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。【巩固】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0.103 g,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)0.504 g。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3
15、1.0 计。)(4)平均值法【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。【规律总结】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
16、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。【巩固】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mgco3 b.mgco3和sio2 c.k2co3和sio2 d.无法计算(5)极端假设法 当两种或多种物质混合无法确定其成分及其含量时,可对数据推向极端进行计算或分析,假设混合物质量全部为其中的某一成分,虽然极端往往不可能存在
17、,但能使问题单一化,起到了出奇制胜的解题效果。常用于混合物与其他物质反应、化学平衡混合体系等计算。【例5】将一定质量的mg、zn、al混合物与足量稀h2so4反应,生成h2 2.8 l(标准状况),原混合物的质量可能是a.2 g b.4 g c.8 g d.10 g【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。【规律总结】“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的
18、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。【巩固】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a30 b46 c50 d66(6)讨论法有一类化学计算题,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。解题思路:写方程式,找完全点。即写出因反应物相对量不同而
19、可能发生的化学反应方程式,并分别计算,找出二者恰好完全反应时的特殊点。确定范围、计算、判断。即以恰好完全反应的特殊点为基准,讨论大于、小于或等于的情况,从而画出相应的区间,确定不同的范围,然后在不同范围内推测并判断谁过量,从而找出计算依据,确定计算关系,得出题目的答案。【例6】向300ml koh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
20、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:co22kohk2co3h2o co2kohkhco3可知n(co2)/n(koh)=1/2时产物为k2co3,n(co2)/n(koh)=1时产物为kco3,所以n(co2)/n(koh)<1/2时,koh 过量则产物为k2co3koh ; 1/2< n(co2)/n(koh)<时,对于反应来说二氧化碳过量而对于反应来说二氧化碳量不足,所以产物为k2co3khco3 ;n(co2)/n(k
21、oh)>时,二氧化碳过量,则固体产物为khco3。答案为:k2co3koh k2co3 k2co3khco3 khco3(2)由:co22kohk2co3h2o co2kohkhco3 22.4l(标态) 138g 22.4l(标态) 100g 2.24l(标态) 13.8g 2.24l(标态) 10.0g 13.8g11.9g10.0g 得到的白色固体是 k2co3和khco3的混合物。设白色固体中 k2co3 x mol,khco3 y mol,即co22kohk2co3h2o co2kohkhco3 x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x mo
22、ly mol2.24l/22.4moll10.100 mol (co2)138gmol1 × x mol 100 gmol1 × y mol11.9g (白色固体)解此方程组,得 x0.0500mol (k2co3) y0.0500mol (khco3) 白色固体中 ,k2co3 质量为 138gmol1 × 0.0500mol6.90gkhco3质量为 100 gmol1 ×0.0500mol5.00g消耗 koh 物质的量为 2x moly mol2×0.0500mol0.0500mol0.150mol所用 koh 溶液物质的量浓度为0.1
23、50mol/0.300l 0.500 moll1【巩固】6、常温下盛有10ml no2和10 ml no 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12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/l d.6.22mol/l2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
24、-的物质的量为a.0.1mol b.0.5mol c.0.15mol d.0.25mol3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a mol h+,则此时溶液中含有no3-离子的物质的量为a.a/2 mol b.2a mol c.0.1a mol d.(a+0.1) mol4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.1/5 b.1/4 c.1/3 d.1/2 53g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
25、盐17.4g,则原硫酸溶液的物质的量浓度为a.1 mol/l b.1.5 mol/l c.2mol/l d.2.5mol/l6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)2 b. 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 71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
26、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.0.3mol b.0.6mol c.0.9mol d.1.2mol8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.fe2o3 b. fe3o4 c.fe4 o5 d.fe5o
27、710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
28、,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a g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a g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
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