化学计算常用的方法课件

化学计算1

化学计算常用方法归类一、极值法(平均值法)极值法就是先将思路引向极端状况，使问题简化以顺利得出结论，然后再回过头来认识现实问题的方法，常用来判断混合物的组成。实际计算时常根据题目给出的条件求出混合物中某个物理量的平均值。混合物的两个成分中肯定有一个大于平均值，一个小于平均值，才能符合条件，从而可判断出混合物的可能组成。2【例1】两种金属混合物共15g，投入足量的盐酸中，充分反应得11.2LH2(标准状况)，则原混合物组成中肯定不能为下列的()A．Mg、AgB．Zn、CuC．Al、ZnD．Mg、Al此题可用平均摩尔电子质量(提供1mole-所需的质量)法求解。15g金属混合物可提供1mole-，其平均摩尔电子质量为15。选项中金属Mg、Al、Zn的摩尔电子质量分别为12、9、325。若有不能和盐酸反应的金属，则其摩尔电子质量可视为无限大。故本题答案为B、D。解析BD3二、差量法不考虑变化过程，利用最终态(生成物)与最初态(反应物)的量的变化来求解的方法叫差量法。因无须考虑变化的过程，所以可使问题简化。但应注意，只有当差值与始态量或终态量存在比例关系，且化学计量的差值必须是同一物理量时，才能用差量法。其关键是分析出引起差量的原因。41.差量法是根据题中的相关量或对应量的差量求解的方法。2.差量法是把化学变化过程中引起的一些物理量的增量或减量放在化学方程式的右端，作为已知量或未知量，利用各对应量成正比求解。3.差量可以是物质的量的差，对固体、液体而言，差量可以是质量差、粒子个数差；对气体，差量还可以是同温、同压下的体积差。5【例2】O2、CO、CO2的混合气体共18mL，点燃爆炸后恢复到原来温度，体积减少了2mL，再通过足量石灰水，气体体积又减少了10mL，则原混合气体中O2、CO、CO2的体积比可能为多少?【答案】O2、CO、CO2的体积比为1∶5∶3或4∶2∶3。6解：设参加反应的CO、O2和生成的CO2的体积分别为a、b、ca=4mLb=2mLc=4mL(2+1)—2=12CO+O22CO2点燃体积减少量△V2122mLabc根据混合气体间发生的反应分析反应前后的体积之差。本题要对反应物过量问题进行分析讨论。解析7因为石灰水只与CO2反应，所以CO4总共10mL，除去反应生成的4mL，原有CO2的体积为(10-4)mL=6mL，原CO、O2共(18-6)mL=12mL，比参加反应的CO、O2总体积(4+2)mL=6mL多。说明CO、O中必有一种气体剩余，剩余气体体积为(12-6)mL=6mL。讨论：COO2CO2CO剩余(4+6)mL=10mL2mL6mLO2剩余4mL(2+6)mL=8mL6mL【答案】O2、CO、CO2的体积比为1∶5∶3或4∶2∶3。8三、守恒法所谓“守恒”就是利用化学反应前后的某些量之间的恒定或等价关系，推理得到正确答案的方法。常用的守恒包括：(1)质量守恒；(2)化合物中正负化合价总数守恒；(3)元素(或原子)守恒；(4)电荷守恒；(5)得失电子守恒。9阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。可推广为带电物质的物质的量、浓度等。n(Na+)×1+n(Al3+)×3=n(Cl-)×1+n(SO2-4)×21×1+3×3=4×1+n(SO2-4)×2n(SO2-4)=3n(Al3+)∶n(SO2-4)=3∶3=1∶1解析1．电荷守恒【变式1】某溶液中含有Na+、Al3+、Cl-、SO2-4，已知Na+、Al3+、Cl-的个数比为1∶3∶4，则Al3+和SO2-4的个数比为多少?10

2．元素守恒【变式2】有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其中含水7.12％、K2CO32.88％、KOH90％，若将此样品1g加入到46.00mL的1mol·L-1盐酸中，过量的酸再用1.07mol·L-1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克?11此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl-全部来自于盐酸中的Cl-，在整个过程中Cl-守恒。则：n(KCl)=n(HCl)故m(KCl)=0.046L×1mol·L-1×74.5g·mol-1=3.427g解析12

3．得失电子守恒【变式3】将5.21g纯铁溶于过量的稀硫酸中，在加热条件下用2.53g硝酸钾氧化溶液中的亚铁离子，并同时生成NOx，待反应完全后，剩余的亚铁离子需12.00mL0.3mol·L-1的高锰酸钾溶液才能完全氧化(已知高锰酸钾中的锰被还原为+2价)。求x的值。13KMnO4中的Mn+7+2得电子数5×0.012×0.3molKNO3中的N+5+2x得电子数(5-2x)×molFeSO4中的Fe+2+3失电子数1×5.21/56mol解析x=114

4．正负化合价总数守恒【变式4】某些试剂可用来净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为［Al2(OH)nClm·yH2O］x，式中m等于()A．3-nB．6-nC．6+nD．3+n任何化合物中正负化合价的代数和都等于零，则：3×2=1×n+1×mm=6-n解析B15四、关系式法应用于多步连续反应(即前一个反应的产物是后一个反应的反应物)。可根据中间产物的传递关系，找出初始原料和最终产物的关系式，快速、准确地解出答案。用关系式法解题的关键是建立关系式，而建立关系式的一般途径是：(1)利用微粒守恒建立关系式；(2)利用化学方程式之间物质的量的关系建立关系式；(3)利用方程式的加和建立关系式等。16【例3】14.4g镁与足量稀硫酸反应，得到的氢气与多少克氯酸钾完全分解制得的氧气恰好完全反应?本题根据多步反应的化学方程式找关系，其关键是找出各反应中相关物质质量之间的等量关系，作为联系的“桥梁”。具体分析过程见答案。解析17答：此题涉及三个化学反应方程式：Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑2H2+O2=2H2O2KClO3=2KCl+3O2↑由以上方程式可得下列关系式：Mg~H2~O2~KClO3设：14．4g镁与足量稀硫酸反应，得到的氢气与质量为x的氯酸钾完全分解产生的氧气完全反应。关系式为：3Mg~KClO33×24122.514.4gxx=24.5g点燃△18五、估算法估算法是从化学原理出发，充分利用数学知识，对化学中的定量问题进行粗计算、估量、评价、推断，从而得出正确结论的一种思维方法。19【例4】在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体，通过电火花点燃，三种气体正好完全反应，冷却至室温后，所得溶液的质量分数为25．26％则容器中原有H2、O2、Cl2的分子个数比是()A．6∶3∶1B．9∶6∶1C．13∶6∶1D．10∶6∶12H2+O2=2H2O；H2+Cl2=2HCl点燃点燃三种气体恰好完全反应，即n(H2)=2n(O2)+n(Cl2)C解析观察选项，只有C符合。20六、讨论法1．讨论法的主要特点是：物质的变化因条件的不同有多种可能性，或变化的结果有多种可能性，或条件和结果均不确定，必须在一定范围内加以确定，为此要通过全面分析，一一加以研究。2．主要讨论的题型有：①讨论反应发生的过程；②讨论反应物是否过量；③讨论反应物和生成物的组成和取值范围。213．解题关键(1)正确写出两种反应物以不同物质的量混合时，发生反应的化学方程式。这是思考、分析此类计算题的基础。(2)依据写出的生成不同的产物的化学方程式，确定过量反应物的取值范围，理解取值范围与发生化学反应及所得产物的关系，这是解决此类计算题的关键。(3)在各取值范围内，以不足量的反应物为基准，计算所得生成物的量，即可完成取值范围讨论型综合计算题。22【例5】agC在bgO2中燃烧，充分反应后，两种物质均无剩余。所得气体质量为(a+b)g，试推断生成的气体及a和b的取值范围。根据反应①：时，所得气体为CO；C在O2中的燃烧可能发生的反应有：2C+O2=2CO①点燃点燃C+O2=CO2②根据反应②：时，所得气体为CO2。解析23在数轴上找到这两个特殊点，并分析在三个区间内的产物：因为两种物质均无剩余，生成气体为(a+b)g，若ab=，则气体为CO；所以若ab=，则气体为CO2；若＜ab＜，则气体为CO和CO2。0C、COCOCO、CO2CO2CO2、O2m(O2)/m(C)24七、图象分析法——数形结合应用图象分析法解题的一般步骤是：1．分析图象时做到“五看”：看坐标，看比例，看起点，看终点，看特征。2．找出图与化学反应的量的关系，列出方程式或列出变量与函数的关系式。3．解方程式或函数式。25(1)三种金属的活动性由弱到强的顺序是

。(2)三种金属氯化物的摩尔质量由大到小的顺序是

。【例6】等质量的三种金属A、B、C分别与同浓度的足量稀盐酸反应，都生成+2价金属氯化物，其反应情况如右图所示：B＜C＜AC＞B＞A26图中三条线的前半部分——斜线的斜率大小反映了金属与酸反应的快慢(A最快，B最慢)。后半部分——水平线的高低反应了当等质量金属反应完全时，产生H2的多少。当三种金属化合价相同时，相对原子质量越小，产生H2越多，所以活动顺序为：B＜C＜A；相对原子质量顺序为：C＞B＞A，即为氯化物摩尔质量顺序。解析27八、合理利用表格数据的计算分析数据，判断相对量的多少，按不足量计算生成物的量。【例7】在标准状况下，进行甲、乙、丙三组实验：三组各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入同一种Mg、Al合金粉末，产生气体，有关数据列表如下：实验序号甲乙丙合金质量(mg)255385459生成气体体积(mL)28033633628(1)甲组实验中，盐酸

(填“过量”、“适量”或“不足量”)，理由是：(1)通过对甲、乙两组实验数据的对比，可以看出，乙组所用的合金比甲组多，产生的H2也多，说明甲组中的盐酸未反应完，盐酸是过量的过量29乙组实验中，盐酸

(填“过量”、“适量”或“不足量”)，理由是:要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作为计算数据的是

，求得盐酸的物质的量浓度为

。不足从甲组的实验可知，每毫克合金产生H2的体积为mL，若乙组的合金耗尽，应生成H2体积为mL×385=423mL，实际只生成336mL，说明乙组中盐酸不足量。1mol·L-1336mL30本题是以镁、铝合金与盐酸反应的实验为素材，考查学生对实验数据的分析、处理能力及思维的整体性、严密性、敏捷性等思维品质。(1)通过对甲、乙两组实验数据的对比，可以看出，乙组所用的合金比甲组多，产生的H2也多，说明甲组中的盐酸未反应完，盐酸是过量的。解析31从甲组的实验可知，每毫克合金产生H2的体积为mL，若乙组