高中化学常见计算
一.化学计算的技巧
一般指的是各种基本计算技能的巧用。主要有?①关系式法,②方程或方程组法,③守恒法,④差量法,⑤平均值法,⑥极值法,⑦讨论法,⑧十字交叉法等。
一、关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。
【例题1】 某种H 和CO 的混合气体,其密度为相同条件下
再通入过量O2,最后容器中固体质量增加了 [ ]
A .3.2 g B.4.4 g C .5.6 g D.6.4 g 分析:此题宜根据以下关系式巧解:
固体增加的质量即为H2的质量。
固体增加的质量即为CO 的质量。
所以,最后容器中国体质量增加了3.2g ,应选A 。 解析此题估算即可。解题关键是找出反应中量的关系。
3+
【例题2】 FeS2与硝酸反应产物有Fe 和H 2SO 4,若反应中FeS2和HNO3物质的量之
比是1∶8时,则HNO 3的唯一还原产物是 [ ]
A .NO 2 B.NO C.N 2O D.N 2O 3
分析:此题运用氧化还原关系式计算。反应中FeS 2和HNO 3的物质的量之比是1∶8,由于生成了Fe (NO 3)3,则FeS 2和被还原的HNO3的物质的量之比是1∶5。
设N 元素的变价为x ,可列以下氧化还原关系式并解析:
该题关键是找出隐含的关系。 二、方程或方程组法
根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。
*【例题3】 (MCE 1999—24)用惰性电极电解M (NO 3)x 的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生bL 氧气(标准状况),从而可知M 的原子量为 [ ]
分析:方程或方程组法是最常用最不易出错的化学计算方法。 阴阳两极的电极反应: 阴极:4Mx++4xe=4M
阳极:4xOH--4xe=2xH2O+xO2↑ 设M 的原子量为y
正确答案是C 。
【例题4】 有某碱金属M 及其相应氧化物的混合物共10 g
,跟足量水充分反应后,
小心地将溶液蒸干,得到14 g无水晶体。该碱金属M 可能是 [ ]
A .锂B .钠C .钾D .铷
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)
分析:碱金属及其氧化物跟水反应的反应式关系分别是:2M+2H2O=2MOH+H2↑ M 2O+H2O=2MOH 此题有多种解法。
有以下特殊解法:设M 的原子量为x
解得 42.5>x >14.5
分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是B 、C 。
三、守恒法
化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。 *【例题5】 某烃0.1mol ,与在标准状况下为20 L的氧气(过量)充分反应后,迅速将混合气体通入足量Na2O2粉末中,在一定设备中使气体完全反应,此时粉末增重15 g。经处理后得到气体14.4 L (标准状况)。该烃能使溴水褪色,试通过计算求出该烃的分子式,并写出可能的结构简式。
此题解法颇多,运用守恒法妙解 解:设该烃的分子量为M
经分析可推断14.4 L气体均为氧气。根据质量守恒:
解得M=70
所以该烃化学式为C 5H 10。因为该烃能使溴水褪色,故为烯烃。戊烯共有5种可能的结构简式:①CH2=CH—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH=CH—CH2—CH3
*【例题6】 酸雨是因为过度燃烧煤和石油,生成的硫的氧化物与氮的氧化物溶于水生成硫酸和硝酸的缘故。某次雨水的分析数据如下:
[Cl-]=6.0×10-6mol/L [Na+]=3.0×10-6mol/L
则此次雨水的pH 大约为 [ ]
A .3 B.4 C.5 D.6
此题结合环保考查化学计算,解题关键是我们应根据雨水中阴、阳离子所带负、正电荷守恒(溶液呈电中性)解析,建立解题思维
根据电荷守恒:
pH=-lg[H+]=5-lg8≈4 此题的正确答案为B 。 四、差量法
找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是巧用化学方程式计算的巧用。此法的突出的优点是:只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
【例题7】 (TCE 1995—15)加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg ,使之完全反应,得
剩余物ng ,则原混合物中氧化镁的质量分数为 [ ]
此题宜用差量法解析: 设MgCO3的质量为x MgCO 3
gO+CO2↑混合物质量减少
应选A 。
【例题8】 150℃时,将1L 混合烃与9L 氧气混合,在密闭容器内充分燃烧,当恢
复至150℃,体积恒定时,容器内压强增大8%,则该混合烃的组成是 [ ]
A .甲烷与乙烷体积比是1∶4 B .丙炔与乙炔体积比是1∶4 C .乙烯与丁烷体积比是1∶4 D .乙烯与丁烯体积比是1∶4
分析:此题考查思维的灵活性及严密性。宜运用差量法解析。应注意:①150℃时水呈气态,②容器内压强增大8%即为气体物质的量增大8%。
设此混合烃的平均分子组成为CxHy
根据氢原子数判断,选项A 、B 可排除。
运用十字交叉法,推断C 、D 中哪个选项符合题意?
此题正确答案为D 。
运用差量法求出组成中平均氢原子数是7.2,是解题关键。 五、平均值法
平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题
断MA 或MB 的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。
【例题9】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 [ ]
A .锌B .铁C .铝D .镁
分析:此题可运用平均值法巧解。各金属跟盐酸反应的关系式分别为: Zn —H 2↑ Fe—H 2↑ 2Al —3H 2↑ Mg—H 2↑
若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:Zn ∶32.5g ;Fe ∶28 g ;Al ∶9g ;Mg ∶12g 。其中只有铝的质量小于10g ,其余均大于10g ,说明必含有的金属是铝。应选C 。
*【例题10】 含有杂质的乙烯2.8 g,与氢气发生加成反应时,充分反应后用去氢
气0.25 g,则乙烯中所含杂质可能是 [ ]
A .乙炔 B.1,3-丁二烯 C .丙烷 D.甲烷
分析:此题考查有机物分子式的确定,解析此题的思路是可运用反应量平均值法解析 由于2.8 g 纯乙烯加氢消耗氢气质量为0.20g ,已知2.8g 样品气体加氢用去氢气0.25g ,说明2.8g 杂质加氢消耗氢气质量必大于0.25g 。
丙烷、甲烷不能发生加成反应。
正确答案是A 。
【例题11】 现有某氯化物与氯化镁的混合物,取3.8g 粉末完全溶于水后,与足量
的硝酸银溶液反应后得到12.4 g氯化银沉淀,则该混合物中的另一氯化物是 [ ]
A .LiCl B.
KCl
C .CaCl 2 D.AlCl 3
分析:若3.8g 纯MgCl 2生成AgCl 沉淀的质量为:
说明3.8g 纯净某氯化物所生成AgCl 沉淀质量必大于12.4 g。 即1molCl-所结合其它金属阳离子质量应小于12 g(Mg2+质量)。 因为1molCl-所结合Li+、K+、Ca2+Al3+质量分别为7g 、39g 、20g 、9g 。 所以LiCl 、AlCl3为可能。
选A 、D 不正确。因为:1molCl-结合Li+、Al3+的质量小于12g 并不是充分必要条件,还必须分别严密计算3.8gLiCl 、3.8gAlCl3分别生成AgCl 沉淀的质量是否大于12.4g 。
3.8gLiCl 生成AgCl 沉淀质量为:
3.8g lCl3生成AgCl 沉淀质量为:
所以只有A 选项符合题意。此题既考查思维的敏捷性,又考查思维的严密性。 六、极值法
巧用数学极限知识进行化学计算的方法,极值法即化学与数学极限运算的结合的方法。 *【例题12】 有一系列α-氨基酸按如下特点排列:
该同系列中所含碳元素的质量分数最大值接近 [
]
A .32.0% B.46.6% C .85.7% D.92.3%
分析:此题欲求w (C )的最大值,明显为求极值问题。仔细审题,认真分析此一系列α-氨基酸的结构特点。
此题可以用极限法求碳元素质量分数的最大值。 该同系列通式为:
若n →∞
正确答案为C 。 七、十字交叉法
若用A 、B 分别表示二元混合物两种组分的量,混合物总量为A+B(例如mol )。 若用xa 、xb 分别表示两组分的特性数量(例如分子量),x 表示混合物的特性数量(例如相对平均分子质量)则有:
十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用十字交叉法计算。
使用十字交叉法的关键是必须符合二元一次方程关系,能列出二元一次方程。它多用于下列计算?(特别要注意避免不明化学涵义而滥用。)
①有关两种同位素原子个数比的计算。 ②有关混合物组成及平均式量的计算。 ③有关混合烃组成的求算。
④有关某组分质量分数或溶液稀释的计算等。
【例题13】 已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素,而铱的相
对平均原子质量为192.22,这两种同位素的原子个数比应为 [ ]
A .39∶61 B.61∶39 C .1∶1 D.39∶11
分析:此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:
【例题14】 一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO 、CO2和水的总质量为27.6g ,若其中水的质量为10.8g ,则CO 的质量是 [ ]
A .1.4g B.2.2g
C .4.4g D.在2.1g 和4.4g 之间
分析:此题考查有机物的不完全燃烧,解析过程中可运用十字交叉法:(方法一)CO 与CO2总质量:27.6g-10.8g=16.8g
生成CO 、CO2共0.2 mol×2=0.4 mol
m (CO )=28 g/mol×0.05 mol=1.4 g
答案:A
另一种解法:(方法二)
列关系式C2H5OH ——3H2O
1mol 54 g
x 10.8g
解得x=0.2mol
设0.2 mol乙醇不充分燃烧,生成CO 、CO2的物质的量分别为y 、z
则CO 质量为:
28g/mol×0.05 mol=1.4g
还有其他解法。
【例题15】 右图中横坐标表示完全燃烧时耗用可燃气体X (X=A、B 、C )的物质的量
n (X ),纵坐标表示消耗O2的物质的量n (O2),A 、B 是两种可燃性气体,C 是A 和B 图6-1
的混合气体,则C 中n (A )∶n (B )为
[ ]
A .2∶1 B.1∶
2
C .1∶1 D.任意比
分析:仔细地观察图示,认真地分析数据, 分析图象可以看出:
1molA 完全燃烧消耗0.5 molO2
1molB 完全燃烧消耗2 molO2
1molC (C 是A 、B 混合气)完全燃烧消耗1molO2
可以利用1mol 气体燃烧耗O2进行十字交叉计算:
应选A
此题较全面地测试了观察能力、自学能力和思维能力。如何快速解出此题。
八、讨论法
讨论法是一种发现思维的方法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;
若题设条件不充分,则需采用讨论的方法,计算加推理,将题解出。
【例题16】 在30mL 量筒中充满NO 2和O 2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,
最后剩余5mL 气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?
分析:最后5mL 气体可能是O 2,也可能是NO ,此题需用讨论法解析。
因为:最后剩余5mL 气体可能是O 2;也可能是NO ,若是NO ,则说明NO 2过量15mL 。
解法(一):
设30mL 原混合气中含NO2、O2的体积分别为x 、y
4NO 2+O2+2H2O=4HNO3
原混合气体中氧气的体积可能是10mL 或3mL 。
解法(二):
设原混合气中氧气的体积为y (mL )
(1)设O2过量:根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则O2得电子数等于NO2失电子数。
(y-5)×4=(30-y )×1
解得y=10(mL )
(2)若NO2过量:
4NO 2+O2+2H2O=4HNO3
4y y
3NO 2+H2O=2HNO3+NO
5
因为在全部(30-y )mLNO2中,有5mLNO2得电子转变为NO ,其余(30-y-5)mLNO2都
失电子转变为HNO3。
O 2得电子数+(NO2→NO )时得电子数等于(NO2→HNO3)时失电子数。
解法(一)是讨论法结合方程组法。
解法(二)根据得失电子守恒,利用阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质
的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可利用电子得失守恒法进行计算。
无论解法(一)还是解法(二),由于题给条件不充分,均需结合讨论法进行求算。
4y+5×2=(30-y-5)×1
解得y=3(mL )
原氧气体积可能为10mL 或3mL
【小结】以上逐一介绍了一些主要的化学计算的技能技巧。解题没有一成不变的方法
模式。但从解决化学问题的基本步骤看,我们应建立一定的基本思维模式。“题示信息十基
础知识十逻辑思维”就是这样一种思维模式,它还反映了解题的基本能力要求,所以有人称
之为解题的“能力公式”。希望同学们建立解题的基本思维模式,深化基础,活化思维,优
化素质,跳起来摘取智慧的果实。
总结:进行化学计算的基本步骤:
(1)认真审题,挖掘题示信息。
(2)灵活组合,运用基础知识。
(3)充分思维,形成解题思路。
(4)选择方法,正确将题解出。
精选题
一、选择题
1.0.25molCa (OH )2跟0.3molH3PO4在一定条件下充分反应,得到CaHPO4和Ca (H2PO4)
2,则这两种产物的物质的量之比为
[ ]
A .1∶1 B.2∶1
C .1∶2 D.4∶1
2.由KCl 和KBr 组成的混合物,取2.00g 样品制成水溶液,加入足量的硝酸后,再加
入过量的AgNO3溶液,沉淀完全后过滤,得到干燥的卤化银的质量如四个选项所示,其中数
据合理的是 [ ]
A .3.06g B.3.36g
C .3.66g D.3.96g
3.有Na2CO3和K2CO3的混合物2.44g ,溶于水后加入足量的CaCl2溶液,反应后得到
CaCO3沉淀2.00 g,混合物中Na2CO3和K2CO3物质的量之比是
[ ]
A .1∶1 B.1∶2
C .1∶3 D.1∶4
4.靛青的各元素的质量分数如下:C73.3%,H3.8%,N10.7%,O12.2%。由此可知
靛青的最简式为
[ ]
A .C8H5NO B.C2H2NO
C .C6H4NO D.C7H4NO
5.把50mL70%HNO3(密度为1.40g/cm3)加水稀释配成7mol/L稀HNO3(密度为
1.26g/cm3)。则所加水的体积为
[ ]
A .50mL B.<50mL
C .>50 mL D.无法确定
6.1L 标准状况下的某气态烃与一定量氧气恰好完全反应,生成的二氧化碳和水蒸气换
算成标准状况下的体积为bL ,冷却到标准状况下则气体体积变为aL 。则用a 、b 表示该烃分
子中碳、氢的原子个数比为 [ ]
A .a ∶b
B .a ∶(a-h )
C .a ∶(b-2a )
D .a ∶2(b-a )
7.室温时pH=a的醋酸溶液与pH=b的氢氧化钠溶液等体积混合,恰好完全反应,则该
溶液中醋酸的电离度可以表示为
[ ]
A .10(a+b-12)%
B .10(a+b-14)%
C .10(16-a-b )%
D .10(14-a-b )%
8.在滴有甲基橙试剂的50mL0.05mol/L的一元强酸溶液中,滴入 0.1mol/L的烧碱溶
液,当滴至橙色刚好变为黄色时,所用烧碱溶液的体积为
[ ]
A .大于25mL
B .小于25mL
C .等于25mL
D .无法确定
9.将0.1mol 下列物质分别溶于1L 水中,充分搅拌后,溶液中阴离子和阳离子总数最
多的是 [ ]
A .Na2S B.Ba (OH )2
C .Na2SO4 D.NaHSO4
10.30℃时,某硫酸铜溶液若保持温度不变,无论是加入25g 蓝矾还是蒸发掉55g 水
后,均可得到饱和溶液。则30℃时,硫酸铜的溶解度为
[ ]
A .25g B.35g
C .45g D.55g
11.把一定量的过氧化钠加入90g 水中,最后过氧化钠完全反应时有0.5mol 电子发生
转移,则所得氢氧化钠溶液的质量分数为
[ ]
A .16.53% B.19.70%
C .31.01% D.33.0%
12.将100 g浓度为18mol/L,密度为ρg/cm3的浓硫酸注入到一定量的水中稀释成
9mol/L的硫酸,则水的体积为
[ ]
A .小于100mL
B .等于100mL
C .大于100mL
D .无法确定
13.28g 铜、银合金与足量的浓硝酸完全反应,放出的气体与2.24 L 的O2(标准状况)
混合,通入水中,恰好完全吸收,则合金中Cu 与Ag 的物质的量之比为
[ ]
A .1∶1 B.1∶2
C .2∶1 D.无法计算
14.托盘天平两端各放一个质量相等的烧杯,内盛4mol/L的盐酸溶液50mL ,调节至天
平指针指向标尺中央。分别向烧杯中加入下列各种物质,反应完毕天平仍为平衡的是
[ ]
A .6.5gFe 和0.1molZn
B .0.1mol Fe和0.1molZn
C .0.1molFe 和5.6gZn
D .0.1molNa 和0.1molMg
15.在3BrF3+5H2O=Br2+HBrO3+O2↑+9HF化学反应中,若有10.8g 水被氧化,则被水
还原的BrF3的物质的量是
[ ]
A .0.4mol B.0.6mol
C .0.8mol D.1.0mol
16.标准状况下,11.2 L由甲烷、甲醛、乙烷组成的混合气体完全燃烧后,生成相同
状况下CO215.68L ,混合气体中乙烷所占体积分数为
[ ]
A .80% B.60%
C .40% D.20%
17.一定量某物质的溶液,其溶质的质量分数为0.2a ,当加入等体积的水稀释后,其
质量分数小于0.1a ,则原溶液的密度
[ ]
A .大于水的密度
B .等于水的密度
C .小于水的密度
D .无法确定
18.某温度下,将Cl2通入NaOH 溶液中,反应得到NaCl 、NaClO 、NaClO3的混合溶液,
经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1∶3,则此反应中被还原的氯元素与被氧化的氯元素原
子的物质的量之比为 [ ]
A .21∶5 B.11∶3
C .3∶1 D.4∶1
二、非选择题
现有某一铵盐,为测定其氮的质量分数,称取铵盐样品2.55g ,溶于水后,再加入足量
HCHO 溶液配成100mL 溶液。充分反应后,从中取出5.00mL 溶液,用0.100mol ·L-1的NaOH
溶液进行中和滴定,恰好用去19.5mL 。试求该铵盐中氮元素的质量分数为______。(保留3
位有效数字)
20.硝酸工业尾气中NO 、NO2被NaOH 溶液吸收的主要反应为:
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O。若用纯碱溶液处理尾气,反应类
似,生成NaNO2、NaNO3,同时放出CO2。
(1)现有标准状况下aLNO2(其中N2O4的体积分数为20%)和bLNO 的混合气体恰好
被200mLNa2CO3溶液完全吸收,则a 、b 应满足的关系是______,Na2CO3溶液的物质的量浓
度是______mol·L-1。
(2)若有标准状况下氮氧化物的混合气体2.016L 恰好与1mol ·L-1的Na2CO3溶液50mL
完全反应,且生成的NaNO2与NaNO3的物质的量之比为4∶1,则混合气体中N2O4与NO2的
体积比为______。
高中化学常见计算
一.化学计算的技巧
一般指的是各种基本计算技能的巧用。主要有?①关系式法,②方程或方程组法,③守恒法,④差量法,⑤平均值法,⑥极值法,⑦讨论法,⑧十字交叉法等。
一、关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。
【例题1】 某种H 和CO 的混合气体,其密度为相同条件下
再通入过量O2,最后容器中固体质量增加了 [ ]
A .3.2 g B.4.4 g C .5.6 g D.6.4 g 分析:此题宜根据以下关系式巧解:
固体增加的质量即为H2的质量。
固体增加的质量即为CO 的质量。
所以,最后容器中国体质量增加了3.2g ,应选A 。 解析此题估算即可。解题关键是找出反应中量的关系。
3+
【例题2】 FeS2与硝酸反应产物有Fe 和H 2SO 4,若反应中FeS2和HNO3物质的量之
比是1∶8时,则HNO 3的唯一还原产物是 [ ]
A .NO 2 B.NO C.N 2O D.N 2O 3
分析:此题运用氧化还原关系式计算。反应中FeS 2和HNO 3的物质的量之比是1∶8,由于生成了Fe (NO 3)3,则FeS 2和被还原的HNO3的物质的量之比是1∶5。
设N 元素的变价为x ,可列以下氧化还原关系式并解析:
该题关键是找出隐含的关系。 二、方程或方程组法
根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。
*【例题3】 (MCE 1999—24)用惰性电极电解M (NO 3)x 的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生bL 氧气(标准状况),从而可知M 的原子量为 [ ]
分析:方程或方程组法是最常用最不易出错的化学计算方法。 阴阳两极的电极反应: 阴极:4Mx++4xe=4M
阳极:4xOH--4xe=2xH2O+xO2↑ 设M 的原子量为y
正确答案是C 。
【例题4】 有某碱金属M 及其相应氧化物的混合物共10 g
,跟足量水充分反应后,
小心地将溶液蒸干,得到14 g无水晶体。该碱金属M 可能是 [ ]
A .锂B .钠C .钾D .铷
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)
分析:碱金属及其氧化物跟水反应的反应式关系分别是:2M+2H2O=2MOH+H2↑ M 2O+H2O=2MOH 此题有多种解法。
有以下特殊解法:设M 的原子量为x
解得 42.5>x >14.5
分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是B 、C 。
三、守恒法
化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。 *【例题5】 某烃0.1mol ,与在标准状况下为20 L的氧气(过量)充分反应后,迅速将混合气体通入足量Na2O2粉末中,在一定设备中使气体完全反应,此时粉末增重15 g。经处理后得到气体14.4 L (标准状况)。该烃能使溴水褪色,试通过计算求出该烃的分子式,并写出可能的结构简式。
此题解法颇多,运用守恒法妙解 解:设该烃的分子量为M
经分析可推断14.4 L气体均为氧气。根据质量守恒:
解得M=70
所以该烃化学式为C 5H 10。因为该烃能使溴水褪色,故为烯烃。戊烯共有5种可能的结构简式:①CH2=CH—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH=CH—CH2—CH3
*【例题6】 酸雨是因为过度燃烧煤和石油,生成的硫的氧化物与氮的氧化物溶于水生成硫酸和硝酸的缘故。某次雨水的分析数据如下:
[Cl-]=6.0×10-6mol/L [Na+]=3.0×10-6mol/L
则此次雨水的pH 大约为 [ ]
A .3 B.4 C.5 D.6
此题结合环保考查化学计算,解题关键是我们应根据雨水中阴、阳离子所带负、正电荷守恒(溶液呈电中性)解析,建立解题思维
根据电荷守恒:
pH=-lg[H+]=5-lg8≈4 此题的正确答案为B 。 四、差量法
找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是巧用化学方程式计算的巧用。此法的突出的优点是:只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
【例题7】 (TCE 1995—15)加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg ,使之完全反应,得
剩余物ng ,则原混合物中氧化镁的质量分数为 [ ]
此题宜用差量法解析: 设MgCO3的质量为x MgCO 3
gO+CO2↑混合物质量减少
应选A 。
【例题8】 150℃时,将1L 混合烃与9L 氧气混合,在密闭容器内充分燃烧,当恢
复至150℃,体积恒定时,容器内压强增大8%,则该混合烃的组成是 [ ]
A .甲烷与乙烷体积比是1∶4 B .丙炔与乙炔体积比是1∶4 C .乙烯与丁烷体积比是1∶4 D .乙烯与丁烯体积比是1∶4
分析:此题考查思维的灵活性及严密性。宜运用差量法解析。应注意:①150℃时水呈气态,②容器内压强增大8%即为气体物质的量增大8%。
设此混合烃的平均分子组成为CxHy
根据氢原子数判断,选项A 、B 可排除。
运用十字交叉法,推断C 、D 中哪个选项符合题意?
此题正确答案为D 。
运用差量法求出组成中平均氢原子数是7.2,是解题关键。 五、平均值法
平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题
断MA 或MB 的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。
【例题9】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 [ ]
A .锌B .铁C .铝D .镁
分析:此题可运用平均值法巧解。各金属跟盐酸反应的关系式分别为: Zn —H 2↑ Fe—H 2↑ 2Al —3H 2↑ Mg—H 2↑
若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:Zn ∶32.5g ;Fe ∶28 g ;Al ∶9g ;Mg ∶12g 。其中只有铝的质量小于10g ,其余均大于10g ,说明必含有的金属是铝。应选C 。
*【例题10】 含有杂质的乙烯2.8 g,与氢气发生加成反应时,充分反应后用去氢
气0.25 g,则乙烯中所含杂质可能是 [ ]
A .乙炔 B.1,3-丁二烯 C .丙烷 D.甲烷
分析:此题考查有机物分子式的确定,解析此题的思路是可运用反应量平均值法解析 由于2.8 g 纯乙烯加氢消耗氢气质量为0.20g ,已知2.8g 样品气体加氢用去氢气0.25g ,说明2.8g 杂质加氢消耗氢气质量必大于0.25g 。
丙烷、甲烷不能发生加成反应。
正确答案是A 。
【例题11】 现有某氯化物与氯化镁的混合物,取3.8g 粉末完全溶于水后,与足量
的硝酸银溶液反应后得到12.4 g氯化银沉淀,则该混合物中的另一氯化物是 [ ]
A .LiCl B.
KCl
C .CaCl 2 D.AlCl 3
分析:若3.8g 纯MgCl 2生成AgCl 沉淀的质量为:
说明3.8g 纯净某氯化物所生成AgCl 沉淀质量必大于12.4 g。 即1molCl-所结合其它金属阳离子质量应小于12 g(Mg2+质量)。 因为1molCl-所结合Li+、K+、Ca2+Al3+质量分别为7g 、39g 、20g 、9g 。 所以LiCl 、AlCl3为可能。
选A 、D 不正确。因为:1molCl-结合Li+、Al3+的质量小于12g 并不是充分必要条件,还必须分别严密计算3.8gLiCl 、3.8gAlCl3分别生成AgCl 沉淀的质量是否大于12.4g 。
3.8gLiCl 生成AgCl 沉淀质量为:
3.8g lCl3生成AgCl 沉淀质量为:
所以只有A 选项符合题意。此题既考查思维的敏捷性,又考查思维的严密性。 六、极值法
巧用数学极限知识进行化学计算的方法,极值法即化学与数学极限运算的结合的方法。 *【例题12】 有一系列α-氨基酸按如下特点排列:
该同系列中所含碳元素的质量分数最大值接近 [
]
A .32.0% B.46.6% C .85.7% D.92.3%
分析:此题欲求w (C )的最大值,明显为求极值问题。仔细审题,认真分析此一系列α-氨基酸的结构特点。
此题可以用极限法求碳元素质量分数的最大值。 该同系列通式为:
若n →∞
正确答案为C 。 七、十字交叉法
若用A 、B 分别表示二元混合物两种组分的量,混合物总量为A+B(例如mol )。 若用xa 、xb 分别表示两组分的特性数量(例如分子量),x 表示混合物的特性数量(例如相对平均分子质量)则有:
十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用十字交叉法计算。
使用十字交叉法的关键是必须符合二元一次方程关系,能列出二元一次方程。它多用于下列计算?(特别要注意避免不明化学涵义而滥用。)
①有关两种同位素原子个数比的计算。 ②有关混合物组成及平均式量的计算。 ③有关混合烃组成的求算。
④有关某组分质量分数或溶液稀释的计算等。
【例题13】 已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素,而铱的相
对平均原子质量为192.22,这两种同位素的原子个数比应为 [ ]
A .39∶61 B.61∶39 C .1∶1 D.39∶11
分析:此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:
【例题14】 一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO 、CO2和水的总质量为27.6g ,若其中水的质量为10.8g ,则CO 的质量是 [ ]
A .1.4g B.2.2g
C .4.4g D.在2.1g 和4.4g 之间
分析:此题考查有机物的不完全燃烧,解析过程中可运用十字交叉法:(方法一)CO 与CO2总质量:27.6g-10.8g=16.8g
生成CO 、CO2共0.2 mol×2=0.4 mol
m (CO )=28 g/mol×0.05 mol=1.4 g
答案:A
另一种解法:(方法二)
列关系式C2H5OH ——3H2O
1mol 54 g
x 10.8g
解得x=0.2mol
设0.2 mol乙醇不充分燃烧,生成CO 、CO2的物质的量分别为y 、z
则CO 质量为:
28g/mol×0.05 mol=1.4g
还有其他解法。
【例题15】 右图中横坐标表示完全燃烧时耗用可燃气体X (X=A、B 、C )的物质的量
n (X ),纵坐标表示消耗O2的物质的量n (O2),A 、B 是两种可燃性气体,C 是A 和B 图6-1
的混合气体,则C 中n (A )∶n (B )为
[ ]
A .2∶1 B.1∶
2
C .1∶1 D.任意比
分析:仔细地观察图示,认真地分析数据, 分析图象可以看出:
1molA 完全燃烧消耗0.5 molO2
1molB 完全燃烧消耗2 molO2
1molC (C 是A 、B 混合气)完全燃烧消耗1molO2
可以利用1mol 气体燃烧耗O2进行十字交叉计算:
应选A
此题较全面地测试了观察能力、自学能力和思维能力。如何快速解出此题。
八、讨论法
讨论法是一种发现思维的方法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;
若题设条件不充分,则需采用讨论的方法,计算加推理,将题解出。
【例题16】 在30mL 量筒中充满NO 2和O 2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,
最后剩余5mL 气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?
分析:最后5mL 气体可能是O 2,也可能是NO ,此题需用讨论法解析。
因为:最后剩余5mL 气体可能是O 2;也可能是NO ,若是NO ,则说明NO 2过量15mL 。
解法(一):
设30mL 原混合气中含NO2、O2的体积分别为x 、y
4NO 2+O2+2H2O=4HNO3
原混合气体中氧气的体积可能是10mL 或3mL 。
解法(二):
设原混合气中氧气的体积为y (mL )
(1)设O2过量:根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则O2得电子数等于NO2失电子数。
(y-5)×4=(30-y )×1
解得y=10(mL )
(2)若NO2过量:
4NO 2+O2+2H2O=4HNO3
4y y
3NO 2+H2O=2HNO3+NO
5
因为在全部(30-y )mLNO2中,有5mLNO2得电子转变为NO ,其余(30-y-5)mLNO2都
失电子转变为HNO3。
O 2得电子数+(NO2→NO )时得电子数等于(NO2→HNO3)时失电子数。
解法(一)是讨论法结合方程组法。
解法(二)根据得失电子守恒,利用阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质
的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可利用电子得失守恒法进行计算。
无论解法(一)还是解法(二),由于题给条件不充分,均需结合讨论法进行求算。
4y+5×2=(30-y-5)×1
解得y=3(mL )
原氧气体积可能为10mL 或3mL
【小结】以上逐一介绍了一些主要的化学计算的技能技巧。解题没有一成不变的方法
模式。但从解决化学问题的基本步骤看,我们应建立一定的基本思维模式。“题示信息十基
础知识十逻辑思维”就是这样一种思维模式,它还反映了解题的基本能力要求,所以有人称
之为解题的“能力公式”。希望同学们建立解题的基本思维模式,深化基础,活化思维,优
化素质,跳起来摘取智慧的果实。
总结:进行化学计算的基本步骤:
(1)认真审题,挖掘题示信息。
(2)灵活组合,运用基础知识。
(3)充分思维,形成解题思路。
(4)选择方法,正确将题解出。
精选题
一、选择题
1.0.25molCa (OH )2跟0.3molH3PO4在一定条件下充分反应,得到CaHPO4和Ca (H2PO4)
2,则这两种产物的物质的量之比为
[ ]
A .1∶1 B.2∶1
C .1∶2 D.4∶1
2.由KCl 和KBr 组成的混合物,取2.00g 样品制成水溶液,加入足量的硝酸后,再加
入过量的AgNO3溶液,沉淀完全后过滤,得到干燥的卤化银的质量如四个选项所示,其中数
据合理的是 [ ]
A .3.06g B.3.36g
C .3.66g D.3.96g
3.有Na2CO3和K2CO3的混合物2.44g ,溶于水后加入足量的CaCl2溶液,反应后得到
CaCO3沉淀2.00 g,混合物中Na2CO3和K2CO3物质的量之比是
[ ]
A .1∶1 B.1∶2
C .1∶3 D.1∶4
4.靛青的各元素的质量分数如下:C73.3%,H3.8%,N10.7%,O12.2%。由此可知
靛青的最简式为
[ ]
A .C8H5NO B.C2H2NO
C .C6H4NO D.C7H4NO
5.把50mL70%HNO3(密度为1.40g/cm3)加水稀释配成7mol/L稀HNO3(密度为
1.26g/cm3)。则所加水的体积为
[ ]
A .50mL B.<50mL
C .>50 mL D.无法确定
6.1L 标准状况下的某气态烃与一定量氧气恰好完全反应,生成的二氧化碳和水蒸气换
算成标准状况下的体积为bL ,冷却到标准状况下则气体体积变为aL 。则用a 、b 表示该烃分
子中碳、氢的原子个数比为 [ ]
A .a ∶b
B .a ∶(a-h )
C .a ∶(b-2a )
D .a ∶2(b-a )
7.室温时pH=a的醋酸溶液与pH=b的氢氧化钠溶液等体积混合,恰好完全反应,则该
溶液中醋酸的电离度可以表示为
[ ]
A .10(a+b-12)%
B .10(a+b-14)%
C .10(16-a-b )%
D .10(14-a-b )%
8.在滴有甲基橙试剂的50mL0.05mol/L的一元强酸溶液中,滴入 0.1mol/L的烧碱溶
液,当滴至橙色刚好变为黄色时,所用烧碱溶液的体积为
[ ]
A .大于25mL
B .小于25mL
C .等于25mL
D .无法确定
9.将0.1mol 下列物质分别溶于1L 水中,充分搅拌后,溶液中阴离子和阳离子总数最
多的是 [ ]
A .Na2S B.Ba (OH )2
C .Na2SO4 D.NaHSO4
10.30℃时,某硫酸铜溶液若保持温度不变,无论是加入25g 蓝矾还是蒸发掉55g 水
后,均可得到饱和溶液。则30℃时,硫酸铜的溶解度为
[ ]
A .25g B.35g
C .45g D.55g
11.把一定量的过氧化钠加入90g 水中,最后过氧化钠完全反应时有0.5mol 电子发生
转移,则所得氢氧化钠溶液的质量分数为
[ ]
A .16.53% B.19.70%
C .31.01% D.33.0%
12.将100 g浓度为18mol/L,密度为ρg/cm3的浓硫酸注入到一定量的水中稀释成
9mol/L的硫酸,则水的体积为
[ ]
A .小于100mL
B .等于100mL
C .大于100mL
D .无法确定
13.28g 铜、银合金与足量的浓硝酸完全反应,放出的气体与2.24 L 的O2(标准状况)
混合,通入水中,恰好完全吸收,则合金中Cu 与Ag 的物质的量之比为
[ ]
A .1∶1 B.1∶2
C .2∶1 D.无法计算
14.托盘天平两端各放一个质量相等的烧杯,内盛4mol/L的盐酸溶液50mL ,调节至天
平指针指向标尺中央。分别向烧杯中加入下列各种物质,反应完毕天平仍为平衡的是
[ ]
A .6.5gFe 和0.1molZn
B .0.1mol Fe和0.1molZn
C .0.1molFe 和5.6gZn
D .0.1molNa 和0.1molMg
15.在3BrF3+5H2O=Br2+HBrO3+O2↑+9HF化学反应中,若有10.8g 水被氧化,则被水
还原的BrF3的物质的量是
[ ]
A .0.4mol B.0.6mol
C .0.8mol D.1.0mol
16.标准状况下,11.2 L由甲烷、甲醛、乙烷组成的混合气体完全燃烧后,生成相同
状况下CO215.68L ,混合气体中乙烷所占体积分数为
[ ]
A .80% B.60%
C .40% D.20%
17.一定量某物质的溶液,其溶质的质量分数为0.2a ,当加入等体积的水稀释后,其
质量分数小于0.1a ,则原溶液的密度
[ ]
A .大于水的密度
B .等于水的密度
C .小于水的密度
D .无法确定
18.某温度下,将Cl2通入NaOH 溶液中,反应得到NaCl 、NaClO 、NaClO3的混合溶液,
经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1∶3,则此反应中被还原的氯元素与被氧化的氯元素原
子的物质的量之比为 [ ]
A .21∶5 B.11∶3
C .3∶1 D.4∶1
二、非选择题
现有某一铵盐,为测定其氮的质量分数,称取铵盐样品2.55g ,溶于水后,再加入足量
HCHO 溶液配成100mL 溶液。充分反应后,从中取出5.00mL 溶液,用0.100mol ·L-1的NaOH
溶液进行中和滴定,恰好用去19.5mL 。试求该铵盐中氮元素的质量分数为______。(保留3
位有效数字)
20.硝酸工业尾气中NO 、NO2被NaOH 溶液吸收的主要反应为:
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O。若用纯碱溶液处理尾气,反应类
似,生成NaNO2、NaNO3,同时放出CO2。
(1)现有标准状况下aLNO2(其中N2O4的体积分数为20%)和bLNO 的混合气体恰好
被200mLNa2CO3溶液完全吸收,则a 、b 应满足的关系是______,Na2CO3溶液的物质的量浓
度是______mol·L-1。
(2)若有标准状况下氮氧化物的混合气体2.016L 恰好与1mol ·L-1的Na2CO3溶液50mL
完全反应,且生成的NaNO2与NaNO3的物质的量之比为4∶1,则混合气体中N2O4与NO2的
体积比为______。