化學(xué)計算專題

1、化學(xué)計算專題四川省什邡中學(xué) 楊春梅 趙萬桃一、化學(xué)計算的思想1、守恒思想物質(zhì)不滅是自然界的一條基本定律，而質(zhì)量守恒定律是化學(xué)的基礎(chǔ)，得失電子守恒是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，電荷守恒也普遍存在。這些守恒定律都是自然科學(xué)最基本的定律。以守恒為基本命題點進行命題對于學(xué)生從總體上認識事物將是一種積極的引導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會利用這些基本定律解決問題將會使得問題的解決可能更簡單更具有普遍意義。例1、為了測定某銅銀合金的成分，將30.0g合金溶于80mL13.5mol/L的濃HNO3中，等合金完全溶解后，收集到氣體6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），并測得溶液的pH=0。假設(shè)反應(yīng)后溶液體積仍為80mL,試計算：（1）被還原的硝酸的

2、物質(zhì)的量；（2）合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。解析：銅銀合金與硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽和氮的氧化物，由于最后溶液的pH0，即硝酸已成為稀硝酸。那么，6.72L氣體應(yīng)是NO2和NO的混合氣體。而不管是濃硝酸還是稀硝酸，當(dāng)生成1mol硝酸被還原氮（元素守恒），因而第一問迎刃而解了。如果利用化學(xué)反應(yīng)方程式處理第二問，那是根本不可能的，因為我們不知道6.72L氣體的組成情況，根本無法寫出合理的化學(xué)方程式。但我們分析溶液的組成會發(fā)現(xiàn)，溶質(zhì)為硝酸銅、硝酸銀和硝酸，再結(jié)合銅銀合金為30.0g就可以列方程求解了（電荷守恒、質(zhì)量守恒）。如果想再分析6.72L氣體的具體組成，看來只有利用得失電子數(shù)目守恒了。2、討論思想討論是科學(xué)

3、研究過程中不可或缺的思想和方法，應(yīng)通過各種方式引導(dǎo)學(xué)生樹立這一基本思想。在計算中若遇到不定因素，則必然引入討論思想。例2、有一種由Na2O2和NaHCO3組成的混合粉末，將其分成兩等份。其中一份加入100mL鹽酸使其充分反應(yīng)，溶液呈中性，放出氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；將該氣體通入另一份混合物充分反應(yīng)后，氣體體積變?yōu)?.016L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。求原混合物中二者的物質(zhì)的量之比及所加鹽酸的物質(zhì)的量濃度。解析：從表面上看本題是一道常規(guī)的計算練習(xí)，但仔細分析發(fā)現(xiàn)其中隱含著一種重要的討論過量計算。分析后不難得知，2.24L氣體的O2和CO2的混合氣體，當(dāng)該混合氣體通入另一份混合物的時候，CO2 和Na2O

4、2要發(fā)生反應(yīng)，但現(xiàn)在CO2 和Na2O2的量都不確定，即使用差量計算也只能知道參加反應(yīng)的CO2 和Na2O2的量，因此要討論解決。過量計算是最基本最常見的一種討論，另外中值討論、平行反應(yīng)等等也是非常常見的討論形式。3、平均思想平均思想實際上的生活中是常見的處理問題的思維方式。平均值已由元素平均相對原子質(zhì)量，擴展到平均摩爾質(zhì)量、平均摩爾電子質(zhì)量、平均分子式等等。例3、Mg、Al、Zn、Cu四種金屬，若兩兩混合，取混合物12g與足量稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體11.2L，此混合物的可能組合的方式最多有種。4、極端假設(shè)思想假設(shè)是科學(xué)研究過程中常用的一種思維方法，也是化學(xué)解題的常用技巧和策略，只要認清

5、問題的本質(zhì)，巧妙的假設(shè)，便可簡化思維過程，從而降低解題的難度。極端假設(shè)是假設(shè)中最重要的一種，這種思維方式是先將思路引向極端狀態(tài)，使錯綜復(fù)雜的問題極端化、簡單化，使之變?yōu)閱我粏栴}來求解。這種方法通常使用于判斷混合物的組成和判斷化學(xué)平衡的有關(guān)量等等。例4、今有某堿金屬M及其氧化物M2O組成的混合物10.8g，加足量水充分反應(yīng)后，溶液經(jīng)蒸發(fā)和干燥得固體16g。據(jù)此判斷堿金屬M應(yīng)是 。解析：題中只給出堿金屬與氧化物和產(chǎn)物堿的質(zhì)量，無法求出M是什么。若假設(shè)該混合物全是堿金屬M或金屬氧化物M2O，則可求出M的相對原子質(zhì)量的范圍，然后結(jié)合堿金屬的相對原子質(zhì)量便可確定M是什么了。二、化學(xué)計算的思維例：某二價金

6、屬的氫氧化物的水合晶體與Na2CO310H2O的混和物45.8g，溶于足量水中產(chǎn)生白色沉淀，且反應(yīng)完全，將沉淀濾出，洗凈、烘干，稱量為9.85g，再經(jīng)過高溫灼為氧化后，質(zhì)量為7.65g，過濾，用4mol/L的鹽酸50mL恰好中和完全，中和時無氣體產(chǎn)生，推斷二價金屬的相對原子質(zhì)量、二價金屬的氫氧化物的水合物晶體的化學(xué)式，和混和物的質(zhì)量百分含量。思維：每一個逗號為一句話。將每一句話的字面意思和由此能推出的意思找出來，再讀下一句話，并將兩句話的意思聯(lián)列起來，如此下去，讀完題，思路就成了一條曲線了，并且在這條曲線上很容易找出12個突破口，再從突破口逆推回去就行了。具體地：第一句話：可知A(OH)2XH

7、2O和Na2CO310H2O在質(zhì)量上有一定關(guān)系式。第二句話：可知白色沉淀可能是ACO3或不溶性的A(OH)2。第三句：肯定白色沉淀為ACO3，從量上看至少有一方耗盡或雙方耗盡。第四句話：說明MCO3為9.85g，第五名話：可知ACO3 AO+CO2。第六句話：可推出二價金屬的相對原子質(zhì)量，CO2的量；并聯(lián)想：若n(CO2)就是n(Na2CO3)，由二價結(jié)晶水合物的X就求出了。第七句話：可知H+OH的作用或有H+CO32作用。第八句話，推出只有H+OH而可求出n(OH)，推知Na2CO3耗盡，即n(CO2)就是n(Na2CO310H2O)，從而求出它的質(zhì)量分數(shù)和堿晶體的質(zhì)量，再根據(jù)n(OH)推出

8、n(A)，推出 MA(OH)2XH2O，進而求出x值推出化學(xué)式。 怎樣下筆書寫，哪里是突破口就是從哪里下筆，不要先設(shè)未知數(shù)，行與行之間留一定余地，便于涂、改。三、化學(xué)計算幾種常見的方法（一）差量法將3.36L某氮的氣態(tài)氧化物與過量的氫氣混合，在一定條件下使之反應(yīng)，生成液態(tài)水及無公害的氣體?；謴?fù)到原來的狀況，反應(yīng)后的氣體體積比反應(yīng)前的氣體體積縮小了10.08L，則原氮的氧化物的化學(xué)式為（ ）A、N2O B、NO C、N2O3 D、NO2 此題可直接利用體積差計算。根據(jù)題意，可判斷出生成的氣體為N2，設(shè)某氮的氧化物化學(xué)式為NxOy，有2NxOy+2yH2=2yH2O（1）+xN2 V（體積差）2

9、2y x 2+2yx3.36L 10.08L2:3.36=(2+2yx):10.08,解之得2yx=4（二）關(guān)系式法工業(yè)上用硫鐵礦煅燒制SO2時，硫的損失率為2%，SO2接觸氧化制SO3時，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。SO3吸水得硫酸，硫酸的產(chǎn)率為96。求100 t純度為75%的硫鐵礦用此法生產(chǎn)硫酸，可得98%的濃H2SO4多少噸？FeS22SO22SO3 2H2SO4120 29810075%（12%）90%96% 98%x解得x1=105.84t關(guān)系式法要求準(zhǔn)確寫出化學(xué)方程式，一步一步列出各物質(zhì)的系數(shù)比。關(guān)系式法是表示兩種或兩種以上物質(zhì)之間數(shù)量關(guān)系的一種簡式。正確書寫關(guān)系工是用比例式解化學(xué)計算

10、題的前提，正確提取關(guān)系式是用關(guān)系式法解題的關(guān)鍵。關(guān)系式法實質(zhì)是由始態(tài)到終態(tài)，運用元素守恒或化學(xué)方程式中物質(zhì)的量的關(guān)系，省略繁雜的中間計算過程，使計算簡捷迅速。（三）極限法在31.8gCaCO3和MgCO3的混和物中滴加足量的鹽酸，將生成的氣體完全通入200mL 3mol/L的NaOH溶液中，待完全反應(yīng)后，小心減壓，降溫蒸發(fā)，所得溶液能蒸得固體34.9g，求原混和物中CaCO3的質(zhì)量。解法一：設(shè)Na2CO3為amol，NaHCO3為bmol106a+84b=34.92 a+b=0.6 (鈉守恒)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 ，則CO2總量=0.35mol最后，設(shè)CaCO3為xg，MgCO3為（31.8x）g，則有，解得x=15g將復(fù)雜的混合物推到單一物質(zhì)極限進行計算，再依據(jù)題設(shè)范圍進行判斷。根據(jù)解題的需要，常采取極端假設(shè)法，把問題或過程推向極限，使復(fù)雜的問題單一化、極端化和簡單化。（四）守恒法 主要有三類守恒：物料平衡：質(zhì)量守恒、粒子個數(shù)守恒氧化還原反應(yīng)中得失電子相等：電子得失守恒、電量守恒化合物及電解質(zhì)溶液中陰、陽離子電荷數(shù)相等：電荷數(shù)守恒應(yīng)用：將KCl和CrCl3兩種固體混合物共溶，得混合物X。X由K、Cr、Cl三種元素組成，將1.