高中化學(xué)計算專題

-.z.高一化學(xué)教學(xué)中所涉及的教學(xué)法歸納——平均值法在高一化學(xué)解題中的應(yīng)用在新高一的授課過程中常常發(fā)現(xiàn)這樣一個題目讓孩子們很頭疼：由兩種金屬組成的混合物2.8g，與足量的鹽酸反響生成氫氣的體積為2.24L〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕，則混合物的組成不可能是〔〕Al和FeB、Mg和ZnC、Mg和AlD、Mg和Cu通過對于孩子的觀察發(fā)現(xiàn)孩子們在解題中，無論是南洋模范的四大名校，還是建平中學(xué)的市重點(diǎn)還是高橋的區(qū)重點(diǎn)，還是普高的孩子，普遍的做法是利用假設(shè)法，假設(shè)為純金屬，分別帶進(jìn)去計算，耗時耗力。通過教學(xué)過程中的摸索，建議給到孩子解題思路：解：n(H2)=2.24/22.4=0.1mol設(shè)為單一的二價金屬：M+2HCl→MCl2+H2↑11*0.1推出：*=0.1mol則=2.8/0.1=28g/mol把所有的金屬看做二價金屬的話，則MAl=27×2/3=18MFe=56MMg=24MZn=65MCu=∞(對于不反響的金屬的式量看做無窮大)而我們需要尋找的是一個式量恰好為28的二價金屬，或者為一個大于28一個小于28的金屬混合物，則答案為：C通過教學(xué)歸納，目前來說孩子們在高一前兩章的學(xué)習(xí)中主要會遇到四種題型：金屬與酸的反響：由兩種金屬組成的混合物6.0g，與足量的鹽酸反響生成氫氣的體積為2.24L〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕，則混合物的組成可能是〔〕A、Fe和ZnB、Mg和FeC、Mg和AlD、Zn和Cu解：n(H2)=2.24/22.4=0.1mol設(shè)為單一的二價金屬：M+2HCl→MCl2+H2↑11*0.1推出：*=0.1mol則=6.0/0.1=60g/mol把所有的金屬看做二價金屬的話，則MAl=27×2/3=18MFe=56MMg=24MZn=65MCu=∞(對于不反響的金屬的式量看做無窮大)而我們需要尋找的是一個式量恰好為60的二價金屬，或者為一個大于60一個小于60的金屬混合物，則答案為：A金屬與氯氣的反響兩種金屬混合物65g，與氯氣完全反響，消耗氯氣71g，則合金的組成可能是〔〕A、Cu和ZnB、Al和AgC、Fe和CaD、Cu和Ca解：n(Cl2)=71/71=1mol設(shè)為單一的二價金屬：M+Cl2→MCl211*1推出：*=1mol則=65/1=65g/mol把所有的金屬看做二價金屬的話，則MAl=27×2/3=18MFe=56×2/3=37.3MMg=24MZn=65MCu=64MCa=40MAg=216(對于不反響的金屬的式量看做無窮大)而我們需要尋找的是一個式量恰好為65的二價金屬，或者為一個大于65一個小于65的金屬混合物，則答案為：B金屬和酸反響的題型與金屬和氯氣反響的題型的主要差異在于，對于Cu、Ag等不和酸反響的物質(zhì)來說，式量看做是無窮大，而在和氯氣反響的時候，二價Cu則看作為64g/mol，一價金屬Ag則看為2×108=216g/mol三、氫氣和鹵素反響例：有兩種鹵素單質(zhì)共1mol，跟氫氣在一定條件下完全反響后生成的鹵化氫的平均式量為36.5，則該兩種鹵素單質(zhì)可能是〔〕A、氟氣和氯氣B、氟氣和溴單質(zhì)C、氯氣和溴單質(zhì)D、溴單質(zhì)和碘單質(zhì)解析：設(shè)該鹵素單質(zhì)為單一鹵素，即*2+H2→2H*112推出n(H*)=2molM(H*)=36.5g/molM(HF)=20M(HCl)=36.5M(HBr)=81M(HI)=128而我們需要尋找的是一個式量恰好為36.5的鹵化氫，或者為一個大于36.5一個小于36.5的鹵化氫，則答案為：B四、復(fù)分解反響1、現(xiàn)有13.2g硫酸銨樣品，期中可能混有Na2SO4、K2SO4、MgSO4中的一種或幾種。將樣品溶于水，跟足量的Ba(NO3)2溶液反響，生成沉淀23.5g。則以下對該混合物組成的判斷中，正確的選項是〔〕A、一定沒有Na2SO4B、一定沒有K2SO4C、一定含有MgSO4可能含有Na2SO4D、一定只有MgSO4解法一：n[(NH4)2SO4]=13.2/132=0.1mol設(shè)樣品為單一的硫酸銨樣品，則發(fā)生反響：(NH4)2SO4+Ba(NO3)2→BaSO4↓+2NH4NO311120.1*推出：*=0.1molm(BaSO4)=233g/mol×0.1mol=23.3g而硫酸鋇沉淀實(shí)際的質(zhì)量卻為23.5g，也就是說我們至少要需要找到一個同為硫酸鹽〔MSO4〕，式量卻要小于硫酸銨〔(NH4)2SO4〕的樣品M〔Na2SO4〕=142g/molM〔K2SO4〕=174g/molM〔MgSO4〕=120g/mol故只要存在硫酸鎂的硫酸銨樣品即符合要求，同時也可以存在一些式量大于硫酸銨的雜質(zhì)，故答案選C解法二：設(shè)樣品為單一物質(zhì)，設(shè)通式為MSO4則反響物和沉淀存在如下如下關(guān)系MSO4~BaSO4↓11*23.5/233推出：*=23.5/233mol則=13.2/(23.5/233)≈131g/mol而硫酸銨〔(NH4)2SO4〕的式量只有132，要使得平均式量為131，至少需要一個式量小于131的物質(zhì)存在M〔Na2SO4〕=142g/molM〔K2SO4〕=174g/molM〔MgSO4〕=120g/mol故答案選C2、有5.85g氯化鈉樣品〔內(nèi)含一種雜質(zhì)〕溶于水配成溶液，跟足量AgNO3溶液充分反響后得到14.0gAgCl沉淀，則該樣品中可能含有的雜質(zhì)是〔〕A、CaCl2B、KClC、MgCl2D、NH4Cl【解法同上】3、取9g兩種碳酸鹽的混合物，跟足量的鹽酸充分反響，共產(chǎn)生二氧化碳2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則該混合物可能是〔〕A、CaCO3和Na2CO3B、Na2CO3和K2CO3C、K2CO3和CaCO3D、CaCO3和MgCO3解：設(shè)樣品為單一物質(zhì)，設(shè)通式為MCO3則反響物和沉淀存在如下如下關(guān)系MCO3~CO2↓11*2.24/22.4=0.1推出：*=0.1mol則=9/0.1≈90g/mol要使得：M〔CaCO3〕=100g/molM〔Na2CO3〕=106g/molM〔K2CO3〕=138g/molM〔MgCO3〕=84g/mol要使得平均式量為90g/mol，要么兩者皆為90g/mol，要么一個大于90g/mol，一個小于90g/mol故答案選D【補(bǔ)充練習(xí)】1、把含有*種氯化物雜質(zhì)的MgCl2粉末95mg溶于水后，與等質(zhì)量的AgNO3溶液反響，生成AgCl沉淀300mg，則該MgCl2中的雜質(zhì)可能是〔〕A、氯化鈉B、氯化鈣C、氯化鉀D、氯化鋁2、向含有1.17克氯化鈉和1.17克氟化鈉的溶液中，參加過量的硝酸銀溶液，將析出的沉淀過濾、洗滌、枯燥后稱其質(zhì)量為2.87克。根據(jù)此實(shí)驗(yàn)確定氟化銀在水中的溶解性為〔〕易溶于水B、比氯化銀更難溶于水C、與氯化銀一樣難溶于水D、無法確定附錄：終態(tài)分析法〔元素守恒思想〕：終態(tài)分析法的思想相比照擬抽象，高一的計算中考察較少，但是該種方法因?yàn)榫邆湟詤^(qū)分，計算簡單，因?yàn)榻ㄗh高一補(bǔ)充到終態(tài)分析法的思想，利于后期教學(xué)【例】有一在空氣中暴露的KOH固體，經(jīng)分析測知其中含水7.62%，K2CO32.83%，KOH90%。假設(shè)將此樣品先溶于46.00mL1mol/L的鹽酸里，過量的鹽酸再用1.07mol/LKOH溶液中和，用去KOH溶液27.65mL，則最后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為克孩子們在拿到這個題目之后，二話不說開場寫方程，列比例式進(jìn)展計算，算到后來，發(fā)現(xiàn)解決不了，這里建議引導(dǎo)孩子拿到題目不要急著動筆，站在整體的思路上去分析，提出"反響到最后溶液中所含溶質(zhì)〞，即可比擬成功過的幫助理解到終態(tài)分析的思想含義反響至最后，溶質(zhì)只存在KCl，而K元素的來源比擬廣泛，既有樣品中K2CO3、KOH中引入的K元素，也有后來中和過量酸所使用的KOH中的K元素，而Cl元素的來源只有一個，所以從氯元素出發(fā)，即可解題HCl~Cl-~KCl1110.046×1=0.046mol*推出*=0.046molm(KCl)=0.046×(39+35.5)=3.427g其實(shí)該法在計算中很少獨(dú)立出題，主要還是和氯氣的制備等方程式解題相結(jié)合，綜合運(yùn)用，題目的質(zhì)量會更高，要求也更高例：實(shí)驗(yàn)室用6.96克MnO2跟50克36.5%鹽酸共熱，問：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下可產(chǎn)生的氯氣為多少升如不考慮氯化氫的揮發(fā)的損失，將反響后的溶液加水稀釋到250mL，取其中25mL跟足量的硝酸銀溶液反響，可得到沉淀多少克？解析：(1)M〔MnO2〕=87g/moln〔MnO2〕=0.08molMnO2+4HCl(濃)MnCl2+C12↑+2H2O141120.08*y則：n〔C12〕=0.08molV(C12)=1.792L(2)利用元素守恒法更加便捷，生成的氯化銀中的氯元素全部來自為反響的鹽酸鹽酸的總物質(zhì)的量為0.5mol消耗的鹽酸為0.32mol，則剩余的和硝酸銀反響的鹽酸為n〔AgCl〕=0.18/10=0.018mol差量分析法：差量法思想在高一上的考試中的主要考察形式不外乎復(fù)分解反響、金屬和酸的反響以及鹵素間的置換反響中所存在的計算題型，該計算思想可以簡化計算過程，降低計算難度，難點(diǎn)和學(xué)生的易錯點(diǎn)在于學(xué)生無法正確的分析差量產(chǎn)生的原因，該法是很好的解決過量和缺乏的計算思想例：將一定量的氯氣通入含59.5gKBr的溶液中，充分反響后，將溶液蒸干得到固體41.7g。求：通入氯氣的體積〔S.T.P〕原KBr溶液中，有多少克KBr參加了反響解析：氯氣在和溴化鉀反響的過程中固體的質(zhì)量改變主要室友溴化鉀轉(zhuǎn)變?yōu)槁然浰鸬馁|(zhì)量的改變，參加反響的物質(zhì)和生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量與差量成正比m=2M(KBr)-2M(KCl)=2×80-2×35.5=160-71=89Cl2+2KBr→2KCl+Br2m12218941.7-39.5=2.2含有20.6gNaBr的溶液中通入Cl2后，將溶液蒸干得到16.15g，則以下說法中正確的選項是〔〕A、NaBr全部轉(zhuǎn)化為NaClB、75%的Br-的離子被氧化C、75%的Br-未被氧化D、16.15g固體是由NaBr和NaCl組成解析：氯氣在和溴化鉀反響的過程中固體的質(zhì)量改變主要室友溴化鉀轉(zhuǎn)變?yōu)槁然浰鸬馁|(zhì)量的改變，參加反響的物質(zhì)和生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量與差量成正比m=2M(KBr)-2M(KCl)=2×80-2×35.5=160-71=89Cl2+2KBr→2KCl+Br2m122189*yz20.6-16.15=4.45*=0.05moly=0.1molz=0.1noln(NaBr)=20.6/103=0.2mol則溴化鈉的轉(zhuǎn)化率為0.1/0.2=50%A、B、C均錯誤，答案選D，其實(shí)該題為單項選擇題，所以在判斷出溴化鈉為反響完后即可得出答案選D綜合題：1、將10.000g氯化鈉、溴化鉀和氯化鈣的混合物溶于水中，通入足量氯氣充分反響，然后把溶液蒸干灼燒〔去除結(jié)晶水〕，留下殘渣9.813g。再將此殘渣溶于水中并參加足量的碳酸鈉溶液，所得沉淀質(zhì)量為0.721g。求：原混合物中氯化鈣的質(zhì)量原混合物中溴化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)【解析略】答案：〔1〕0.800g〔2〕5.00%2、把30g鋅放入200g未知濃度的稀硫酸中，反響停頓后，鋅有剩余，取出鋅后，稱溶液的重量比反響前增加了25.2g。試求：原稀硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？反響后溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？未反響的鋅的質(zhì)量是多少克？【解析略】答案：〔1〕19.60%〔2〕28.60%〔3〕4g極值法〔極限法〕—分類討論思想極限法的思想在高一上學(xué)期的學(xué)習(xí)和考試中很少會有涉及，這里進(jìn)展該計算思想思維訓(xùn)練的主要目的是為了接下來高一下學(xué)期的學(xué)習(xí)中在化學(xué)平衡里進(jìn)展三段式的計算時候極值的選擇以及可逆反響和非可逆反響的極值法的比照。例：100gH2和O2的混合氣體，點(diǎn)燃爆炸后生成液態(tài)水，剩余10克氣體，則原氣體中H2和O2的質(zhì)量分別是多少克？解析：氫氣和氧氣在該反響中不可能同時有剩余，即要么氫氣剩余，要么氧氣剩余，則：在氫氣和氧氣的反響中通過方程式可知?dú)錃夂脱鯕獾姆错戀|(zhì)量比m(H2):m(O2)=1:8除去剩余的10克氣體，在反響的90克氣體中，氫氣和氧氣的質(zhì)量比為1:8，即參加反響的氫氣為10克，氧氣為80克，設(shè)氫氣有剩余，則剩余的10克氣體為氫氣，原氣體中氫氣的質(zhì)量為20克，氧氣的質(zhì)量為80克設(shè)氧氣有剩余，則剩余的10克氣體為氧氣，原氣體中氫氣的質(zhì)量為10克，氧氣的質(zhì)量為90克特殊值法學(xué)生其實(shí)本身是非常傾向于使用特殊值法解題，該法相對于高一的新生來說的話更加的直觀和簡單，便于學(xué)生理解和掌握，但是最直接的障礙在于孩子沒有獨(dú)立的判定能力，不知道什么樣的題型需要使用或者是使用特殊值法會更加的便捷，我這邊目前歸納的方法是在于一般題干中給到了比值信息，且求得也是物質(zhì)間的比值關(guān)系，即可使用特殊值法。例：*溶液中的Cl-、Br-、I-三者物質(zhì)的量之比是2：3：4，通入一定量的氯氣，該比值為4：3：2，則反響中的氯氣和原溶液中的I一的物質(zhì)的量之比是()A．1：2B．1：3C．1：4D．1：8解析：一般題干中給到了比值信息，且求得也是物質(zhì)間的比值關(guān)系，即可使用特殊值法。溶液中的Cl-、Br-、I-三者物質(zhì)的量之比是2：3：4，設(shè)Cl-、Br-、I-的物質(zhì)的量分別為2mol，3mol，4mol；而反響后比值為4：3：2，即反響后Cl-、Br-、I-的物質(zhì)的量分別為4mol，3mol，2mol。這里需要孩子具備氧化復(fù)原反響的根本規(guī)律的判定能力，即Br-、I-中，Cl2會優(yōu)先和I-反響，在I-沒反響完之前，Br-是不會參加反響的，則只存在如下反響Cl2+2I-→2Cl-+I2122*(4-2)=2mol推出*=1mol即參加反響的Cl2為1mol，而原溶液中所含I-的物質(zhì)的量為4mol故反響中的氯氣和原溶液中的I一的物質(zhì)的量之比n(Cl2):n(I-)=1:4【變式訓(xùn)練】*溶液中的Cl-、Br-、I-三者物質(zhì)的量之比是2：3：4，通入一定量的氯氣，該比值為1：1：1，則反響中的氯氣和原溶液中的I一的物質(zhì)的量之比是()A．1：2B．1：3C．1：4D．1：8解析：該題的解法與上題的解法最大的區(qū)別在于，反響后Cl-、Br-、I-三者物質(zhì)的量之比是1：1：1，這時可以以Br-未參與反響為基準(zhǔn)，將比值設(shè)為3:3:3，則此時可以設(shè)反響前Cl-、Br-、I-的物質(zhì)的量分別為2mol，3mol，4mol；而反響后比值為1：1：1〔3:3:3〕，即反響后Cl-、Br-、I-的物質(zhì)的量分別為3mol，3mol，3mol；Br-、I-中，Cl2會優(yōu)先和I-反響，在I-沒反響完之前，Br-是不會參加反響的，則只存在如下反響Cl2+2I-→2Cl-+I2122*(4-3)=1mol推出*=0.5mol即參加反響的Cl2為0.5mol，而原溶液中所含I-的物質(zhì)的量為4mol故反響中的氯氣和原溶液中的I一的物質(zhì)的量之比n(Cl2):n(I-)=1:8列方程式法：列方程式法的根本解題思想不外乎是仔細(xì)分析反響關(guān)系，一般為一個方程式的一步驟計算，個別題目會有多個方程式的多步驟計算的累加計算，準(zhǔn)確無誤的寫出方程式并配平，進(jìn)展和未知數(shù)據(jù)的判定，即可得答案。例：稱取1.06克碳酸鈉正好與10mL鹽酸完全反響生成氯化鈉、二氧化碳和水，這種鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？解析：該題解法較簡單，可根據(jù)方程式一步算出所需鹽酸的物質(zhì)的量。Na2CO3+2HCl→2NaCl+CO2↑+H2O120.01*推出*=0.02mol即參加反響的HCl為0.02mol，鹽酸的物質(zhì)的量的濃度為2mol/L方程組法：例：11.1克氯化鈣和13.6克氯化鋅的混合物溶于水，參加足量的硝酸銀，生成沉淀的物質(zhì)的量為多少？質(zhì)量是多少？〔0.3mol〕n(CaCl2)=11.1/111=0.1moln(ZnCl2)=13.6/136=0.1mol解析：方法一：該題解法較簡單，學(xué)生一般列出兩個化學(xué)方程式，再分別根據(jù)物質(zhì)的量進(jìn)展計算。CaCl2+2AgNO32AgCl↓+Ca(NO3)2120.1*ZnCl2+2AgNO32AgCl↓+Zn(NO3)2120.1y由方程組得出生成的氯化銀沉淀為*+y=0.4mol方法二：此題涉及的方程式較簡單，學(xué)生可以根據(jù)化學(xué)方程式計算。此題也可以根據(jù)元素守恒進(jìn)展計算，混合物中都含有氯元素，和足量的硝酸銀反響全部轉(zhuǎn)化為沉淀，所以最后沉淀的物質(zhì)的量就是題目中氯元素的物質(zhì)的量。n=2n(CaCl2)+2n(ZnCl2)=0.4mol1、有Fe與Zn的混合物12.1g，與足量的稀鹽酸反響共放出氫氣4.48L〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕，求原混合物中Fe和Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Fe:40.5%,Zn:59.5%)反響中消耗的HCl物質(zhì)的量〔0.4mol〕2、30.6克碳酸鈣和碳酸鈉的固體混合固體投入200克稀鹽酸中恰好完全反響，并收集到13.2克二氧化碳?xì)怏w。求：碳酸鈣和碳酸鈉的物質(zhì)的量(碳酸鈣：0.2mol，碳酸鈉：0.1mol)稀鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(73.0%)十字穿插法我們常說的十字穿插法實(shí)際上是十字穿插相比法，它是一種圖示方法。十字穿插圖示法實(shí)際上是代替求和公式的一種簡捷算法，它特別適合于兩總量、兩關(guān)系的混合物的計算(即2—2型混合物計算)，用來計算混合物中兩種組成成分的比值。在一定程度上簡化了我們的計算過程。例：天然的Ir元素有兩種同位素191Ir和193Ir，其元素的近似相對原子質(zhì)量為192.22，則兩種同位素的原子個數(shù)比為：A、61:39B、39:61C、1：1D、39: