蘇教版高一化學(xué)《化學(xué)計(jì)算題解題技巧關(guān)系式法》教學(xué)設(shè)計(jì)

化學(xué)計(jì)算題解題技巧——關(guān)系式法第一課時(shí)：實(shí)際化工生產(chǎn)中以及化學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，往往涉及到多步反應(yīng)：從原料到產(chǎn)品可能要經(jīng)過(guò)若干步反應(yīng)；測(cè)定某一物質(zhì)的含量可能要經(jīng)過(guò)若干步中間過(guò)程。對(duì)于多步反應(yīng)體系，依據(jù)若干化學(xué)反應(yīng)方程式，找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)的量的關(guān)系，并據(jù)此列比例式進(jìn)行計(jì)算求解的方法，稱(chēng)為“關(guān)系式”法。關(guān)系式法常常應(yīng)用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)。在多步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)的產(chǎn)物，即是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物。根據(jù)化學(xué)方程式，每一步反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物之間有一定的量的關(guān)系，即物質(zhì)的量之比是一定的。所以，可以利用某中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系。它是化學(xué)計(jì)算中的基本解題方法之一，利用關(guān)系式法可以將多步計(jì)算轉(zhuǎn)化為一步計(jì)算，免去逐步計(jì)算中的麻煩，簡(jiǎn)化解題步驟，減少運(yùn)算量，且計(jì)算結(jié)果不易出錯(cuò)，準(zhǔn)確率高。用關(guān)系式法解題的關(guān)鍵是建立關(guān)系式，而建立關(guān)系式一般途徑是：(1)利用化學(xué)方程式之間的化學(xué)計(jì)量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式；(2)利用化學(xué)方程式的加合建立關(guān)系式；(3)利用微粒守恒建立關(guān)系式?！纠}1】用CO還原10.0g某磁鐵礦石樣品(所含的雜質(zhì)不參加反應(yīng))，生成的CO2再跟過(guò)量的石灰水反應(yīng),得到12.8g沉淀。求磁鐵礦石中Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：本題發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O可以用CO2作為“中介”得出下列關(guān)系：Fe3O4——4CO2——4CaCO3,即：Fe3O4——4CaCO3。然后利用兩者之間的質(zhì)量關(guān)系或物質(zhì)的量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行多步反應(yīng)的計(jì)算時(shí)，一般的解題步驟為：(1)寫(xiě)出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式；(2)根據(jù)化學(xué)方程式找出作為中介的物質(zhì)，并確定已知物質(zhì)、中介物質(zhì)、所求物質(zhì)之間的量(質(zhì)量或物質(zhì)的量或相同條件下氣體的體積)的關(guān)系；(3)確定已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系；(4)根據(jù)所確定的已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系和已知條件進(jìn)行計(jì)算。答案：本題發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O根據(jù)化學(xué)方程式，找出關(guān)系式：Fe3O4——4CaCO3400m(Fe3O4)12.8gm(Fe3O4)＝＝7.42gω(Fe3O4)＝＝%答：該磁鐵礦石中Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%?！纠}2】mol鎂與足量稀硫酸反應(yīng)，得到的氫氣與多少克氯酸鉀完全分解制得的氧氣恰好完全反應(yīng)？解析：此題涉及三個(gè)化學(xué)方程式Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑2H2+O22H2O2KClO32KCl+3O2↑由以上方程式可得下列關(guān)系式Mg──H2──1/2O2──1/3KClO3即3Mg──KClO33mol122.5gmolm(KClO3)m(KClO3)＝＝24.5g【針對(duì)性訓(xùn)練】1.(1)根據(jù)下列反應(yīng)找出FeS2與KMnO4的關(guān)系式4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4(2)根據(jù)下列反應(yīng)找出C和NH3的關(guān)系C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2N2+3H22NH32.2.7g某銨態(tài)氮肥(不含NO－3)與過(guò)量氫氧化鈣混合后加熱，將放出的氨氣通入25mL2mol/L的H2SO4溶液中，氨被充分吸收后，剩余的H2SO4恰好跟20mL3mol/L的第二課時(shí)：【例題3】為測(cè)定某石灰石中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱(chēng)取Wg石灰石樣品，加入過(guò)量的濃度為6mol/L的鹽酸，使它完全溶解，加熱煮沸，除去溶解的CO2，再加入足量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，則析出草酸鈣沉淀：C2Oeq\o(\s\up5(),\s\do2())+Ca2+=CaC2O4↓，過(guò)濾出CaC2O4后，用稀硫酸溶解：CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4，再用蒸餾水稀釋溶液至V0mL。取出V1mL用amol/L的KMnO4酸性溶液滴定，此時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2MnOeq\o(\s\up5(),\s\do2())+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，若滴定終點(diǎn)時(shí)消耗amol/L的KMnO4V2mL，計(jì)算樣品中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：本題涉及到化學(xué)方程式或離子方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑C2Oeq\o(\s\up5(),\s\do2())+Ca2+=CaC2O4↓CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO2MnOeq\o(\s\up5(),\s\do2())+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O由此得出相應(yīng)的關(guān)系式：5CaCO3——5Ca2+——5CaC2O4——5H2C2O4——2MnO－452n1(CaCO3)aV2×10-3moln1(CaCO3)=aV2×10-3mol樣品中：n(CaCO3)=aV2×10-3×mol則：ω(CaCO3)=【針對(duì)性訓(xùn)練】3.實(shí)驗(yàn)室測(cè)定鐵礦石中的含硫量是將礦石在氧氣流中灼燒，使硫轉(zhuǎn)化為SO2，再轉(zhuǎn)化為硫酸，然后用NaOH溶液中和測(cè)定。在氧氣流中灼燒0.4g含硫鐵礦石，使其中的硫元素轉(zhuǎn)化為H2SO4，用20mLmol/L的NaOH溶液恰好完全中和這些H2SO4，則礦石中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()A.30%B.40%C.%標(biāo)準(zhǔn)狀況下有O2和Cl2組成的混合氣體共500mL，通入H2，使其恰好完全燃燒，用水吸收，得250mL溶液。從中取出25mL，用mol/LNaOH20mL恰好中和，則與混合氣體反應(yīng)的H2的體積為（）A．280mLB．440mLC．500mLD．720mL5.金屬錫(Sn)的純度可以通過(guò)下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Sn＋2HCl＝SnCl2＋H2↑，再加入過(guò)量的FeCl3溶液，發(fā)生如下反應(yīng)：SnCl2＋2FeCl3＝SnCl4＋2FeCl2，最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl＝6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O現(xiàn)有金屬錫試樣0.613g，經(jīng)上述各步反應(yīng)后，共用去mol/LK2Cr2O7溶液mL。求試樣中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，錫的相對(duì)原子質(zhì)量為119)第三課時(shí)：【例題4】一定溫度下，wg下列物質(zhì)(1)H2，(2)CO，(3)CO和H2，(4)HCOOCH3，(5)HOOC―COOH，在足量氧氣中完全燃燒，將產(chǎn)物與過(guò)量的過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)，固體增重wg，符合此要求的是（）A．全部B．（4）（5）C．（1）（2）（3）D．（1）（2）（3）（4）解析：本題的特點(diǎn)是，要在正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式的基礎(chǔ)上，將各步化學(xué)方程式進(jìn)行加合，即可找出規(guī)律。2H2+O22H2O，2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2↑將兩個(gè)化學(xué)方程式疊加即得：H2+Na2O2=2NaOH2CO+O22CO2，2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2↑將兩個(gè)化學(xué)方程式疊加即得：CO+Na2O2=Na2CO3由疊加后的兩方程式可知，要想固體增加的質(zhì)量就是原反應(yīng)物的質(zhì)量，必須是CO或H2或CO與H2的混合物或有有機(jī)物的組成相當(dāng)于是CO與H2的混合物。(4)的化學(xué)式為C2H4O2,滿足上述要求,(5)的化學(xué)式為C2H4O2，不滿足上述要求，因此答案為D。【例題5】工業(yè)上制硫酸的主要反應(yīng)如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4。用黃鐵礦可以制取H2SO4，再用H2SO4可以制取化肥(NH4)2SO4。煅燒含F(xiàn)eS2%的黃鐵礦t，最終生產(chǎn)出t(NH4)2SO4。已知NH3的利用率為%，H2SO4的利用率為%，試求黃鐵礦制取H2SO4時(shí)的損失率。解析：首先須搞清H2SO4的利用率與FeS2利用率的關(guān)系。并排除NH3利用率的干擾作用。其次，根據(jù)S原子守恒找出已知量FeS2與未知量(NH4)2SO4的關(guān)系(設(shè)黃鐵礦的利用率為x)：FeS2~2H2SO4~2(NH4)2SO4120264t×%×%·xtx=%黃鐵礦的損失率為：－%=%。(1)原料利用率(或轉(zhuǎn)化率)=EQ\F(實(shí)際利用(或轉(zhuǎn)化)原料量,實(shí)際投入原料總量)×100%(2)產(chǎn)物產(chǎn)率=EQ\F(產(chǎn)品實(shí)際產(chǎn)量,產(chǎn)品理論產(chǎn)量)×100%(3)中間產(chǎn)物的損耗量(或轉(zhuǎn)化率、利用率)都可歸為起始原料的損耗量(或轉(zhuǎn)化率、利用率)(4)元素的損失率=該化合物的損失率【針對(duì)性訓(xùn)練】6.把30mLNO2和O2的混合氣體,通入倒立于水槽中裝滿水的量筒中,最后剩余mL氣體,求原混合氣體的組成。7.已知某廠每天排出10000m3尾氣(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，內(nèi)含%(體積分?jǐn)?shù))的SO2，SO2可完全轉(zhuǎn)化為H2SO4，若用黃鐵礦來(lái)生產(chǎn)同樣多的H2SO4，則需要多少克含F(xiàn)eS28.工廠實(shí)驗(yàn)室欲從含F(xiàn)eCl3%、密度為1.25g/cm3的工業(yè)廢水中提取純鐵粉，首先用NaOH溶液將廢水中的FeCl3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，得到Fe2O3,用氫氣還原Fe2O3生成鐵粉。今欲用此方法從廢水中制得11.2g鐵粉，需要廢水多少升？(提示：廢水中其他雜質(zhì)不與NaOH反應(yīng)9.某合成氨廠，日生產(chǎn)能力為30t，現(xiàn)以NH3為原料生產(chǎn)NH4NO3，若硝酸車(chē)間的原料轉(zhuǎn)化率為92%，氨被吸收生產(chǎn)NH4NO3的吸收率為98%，則硝酸車(chē)間日生產(chǎn)能力應(yīng)為多少?lài)嵅判?？第四課時(shí)：【例題6】把29gFe和S的混合物在密閉條件下加熱充分后冷卻到室溫,再加入足量的稀硫酸溶液,放出的氣體在標(biāo)況下的體積為8.4L，則原混合物中S和Fe的物質(zhì)的量之比為(解析：本題如果用化學(xué)方程式計(jì)算，由于原混合物中哪一種過(guò)量無(wú)法確定，因而難于求解。而巧解在于找出鐵與氣體之間的關(guān)系。Fe+SFeS；FeS+H2SO4=H2S↑+FeSO4而Fe過(guò)量時(shí)又會(huì)發(fā)生：Fe+H2SO4=H2↑+FeSO4,分析三個(gè)化學(xué)方程式可知，產(chǎn)生的氣體體積只與Fe的量有關(guān),而與S的量無(wú)關(guān)。1molFe―1molFeS―1molH2S；1molFe―1molH2，綜合可得關(guān)系式：1molFe―1mol氣體n(Fe)＝=molm(Fe)=mol×56g/mol=n(S)=(29g－21g)÷32g/mol=n(S)∶n(Fe)=mol∶mol=2∶3【針對(duì)性訓(xùn)練】10.有下列三組固體混合物：(1)Na2O2、NaOH混合物，含Na元素58%(2)FeSO4、Fe2(SO4)3的混合物，含鐵元素31%(3)Na2S、Na2SO3、Na2SO4的混合物，含硫元素%(以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))則上述固體混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。11．現(xiàn)有Na2S、Na2SO3、Na2SO4的混合物，甲、乙、丙三位同學(xué)測(cè)得混合物含硫量分別為%、32%、%，