安徽省太和县高考化学一轮复习 第3讲 物质的量与化学计算课件

第3讲 物质的量与化学计算化学 2018年高考一轮复习考试说明1.了解溶液的含义。2.了解溶解度、饱和溶液的概念。3.了解溶液浓度的表示方法。理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念，并能进行有关计算。4.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。知识梳理在每年的化学高考试题中，计算题的分值大约要占到15%左右，每年的高考试卷抽样分析报告中经常会说计算题的得分率不是太高。高考化学中计算类型比较多，其中有些计算类型经常考查，如能用好方法，掌握技巧，一定能达到节约时间，提高答题的正确率。下面就谈一谈解答计算的一些巧解和方法。主要有：估算法、守恒法、差量法、十字交叉法、平均法、极值法、关系式法、等量代换法。一、估算法【例1】下列化合物中氯元素的含量为47.65%的是( )A. HCl B. NaCl C. AlCl3 D. KCl【例2】 在一个容积为V升的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体，在一定条件下发生下列反应3A（g）+B（g） nC（g）+2D（g），达到平衡后，A的物质的量减少为原来的1/2，混合气体的平均摩尔质量增大了1/8，则反应的化学方程式中n的值是（ ）A. 1 B. 2 C. 3 D. 4DA二、守恒法在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒（含原子守恒、元素守恒）、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混合物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化-还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化-还原反应还是原电池或电解池均如此。守恒法解题依据：根据几个连续的化学方程式前后某微粒如原子、电子、离子的物质的量保持不变或质量守恒原理等列关系式解答。1质量守恒法【例1】已知Q与R的摩尔质量之比为9 22，在反应X2Y=2QR中，当1.6 g X与Y完全反应后，生成4.4 g R，则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为 ()A23 9 B32 9 C46 9 D16 9【方法总结】质量守恒定律表示：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。依据该定律和有关情况，可得出下列等式：1. 反应物的质量之和生成物的质量之和。2. 反应物减少的总质量生成物增加的总质量。3. 溶液在稀释或浓缩过程中，原溶质质量稀释或浓缩后溶质质量（溶质不挥发、不析出）。D2. 原子守恒【例2】38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL(标准状况下)气体（无N2O4），反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A1.0103 mol B1.6103 molC2.2103 mol D2.4103 mol【例3】用1L1mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2，求所得的溶液中CO32和HCO3- 的物质的量之比为 。C1：33. 电子电子守恒守恒氧化还原氧化还原反应中存在电子得失，氧化剂得到电子的总数等于还反应中存在电子得失，氧化剂得到电子的总数等于还原剂失去电子的总数，即为得失电子守恒。用得失电子守恒法解题原剂失去电子的总数，即为得失电子守恒。用得失电子守恒法解题的一般步骤：第一步，找出氧化剂、还原剂；第二步，确定氧化剂的一般步骤：第一步，找出氧化剂、还原剂；第二步，确定氧化剂、还原剂中一个原子得到或失去的电子数；第三步，根据氧化剂得、还原剂中一个原子得到或失去的电子数；第三步，根据氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数，列出等式：到的电子数等于还原剂失去的电子数，列出等式：n(还原剂还原剂)升价升价原子个数原子个数化合价升高值化合价升高值n(氧化剂氧化剂)降价原子个数降价原子个数化合价降低化合价降低值。值。【例4】已知氧化剂XO(OH)2+被Na2SO3还原到低价。如还原含2.410-3mol XO(OH)2+的溶液，需30mL0.2 mol/L 的Na2SO3溶液，则X元素的最终价态为 （ ）A2 B1 C0 D3【例5】将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中，在加热条件下，用2.53克KNO3去氧化溶液中亚铁离子，待反应后剩余的Fe2+离子尚需12mL0.3mol/LKMnO4溶液才能完全氧化，写出硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式 。KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2OC4. 电荷守恒【例6】某反应可表示 为：mMnHO2=xM2yH2O，则x值为 ()A2 B4 C6 D9【例7】镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 molL1盐酸时，在标准状况下产生气体5.6 L。若向反应后的溶液中加入一定量烧碱溶液，生成的沉淀的最大质量为 ()A9.35 g B12. 6 g C13.6 g D15.8 gAC【方法总结】在电解质溶液或离子化合物中，阴、阳离子的电荷数相等，即：阳离子的物质的量阳离子的电荷数阴离子的物质的量阴离子的电荷数涉及溶液中离子浓度的计算时常需用到电荷守恒，首先找出溶液中所有阳离子和阴离子，再根据阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数列等式。如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液中，电荷守恒为3c(Al3)c(NH)c(H)2c(SO)c(NO)c(OH)。一般情况下，列电荷守恒等式时不能忽略H、OH，但在计算时，酸性溶液中常可忽略OH，碱性溶液中常可忽略H。如第2题，求溶液的pH，即是求溶液中c(H)，利用电荷守恒即可顺利作答。三、差量法差量法是依据化学反应前后的某些“差量”（固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等）与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项，将已知差量（实际差量）与化学方程式中的对应差量（理论差量）列成比例，其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例，然后求解。1.质量差法【例1】为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是()【方法总结】在一定量溶剂的饱和溶液中，由于温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量。差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法。该方法运用的数学知识为等比定律及其衍生式： 或 。差量法是简化化学计算的一种主要手段，在中学阶段运用相当普遍。常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等。在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致。A2.体积差法【例2】某体积可变的密闭容器，盛适量A和B的混合气体，在一定条件下发生反应；A3B 2C，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中C气体的体积占10，下列推断正确的是（ ） 原混合气体的体积为l.2VL 原混合气体的体积为1.1VL 反应达平衡时气体A消耗掉0.05VL 反应达平衡时气体B消耗掉0.05VLA. B. C. D. A四、关系式法实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。【例1】氯化亚铜（CuCl）是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.50%。工业上常通过下列反应制备CuCl2CuSO4Na2SO32NaClNa2CO3=2CuCl3Na2SO4CO2CuCl制备过程中需要配制质量分数为20.0%的CuSO4溶液，试计算配制该溶液所需的CuSO45H2O与H2O的质量之比。准确称取所制备的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5molL1 FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000molL1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mLCe(SO4)2溶液。有关反化学反应为Fe3+CuCl=Fe2+Cu2+Cl- ，Ce4+Fe2+=Fe3+Ce3+通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。 【例2】黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000 g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 molL1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。已知：SO22Fe32H2O = SO42 2Fe24H Cr2O72- 6Fe214H = 2Cr36Fe37H2O(1) 样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。(2) 若燃烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03 kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式_。(3) 煅烧10 t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为_L，制得98%的硫酸质量为_t，SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是_kJ。3.4310790.00%SO3(g)H2O(l) = H2SO4(l)； H =130.3 kJ/mol3.3610615【方法总结】多个反应连续发生时，起始物与目标产物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式，找出连续反应的过程中，不同反应步骤之间反应物、生成物的物质的量的关系，最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系，列式求解，从而简化运算过程。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1. 利用微粒守恒关系建立关系式。2. 利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式。3. 利用方程式的加合建立关系式。五、十字交叉法十字交叉法是化学计算中广泛使用的解法之一，具有形象直观的特点，是巧解二元混合问题的一种常见的有效方法。若a、b分别表示某二元混合物中的两种组合A、B的量，c为a、b的相对平均值，nA/nB为二元混合体系中A和B的组成比，则：十字交叉法的适用范围：根据以上说明，二元混合物的一般计算方法是anAbnBc(nAnB)，整理得(ac)nA(cb)nB，即上述十字交叉式，所以，凡是能满足：anAbnBc(nAnB)关系的混合问题，均能用十字交叉法。nA/nB表示什么量之比，要视参加交叉的a、b、c的意义而定，a与b或c的单位中分母是以何种物理量为标准的，nA/nB就是什么量之比。十字交叉法包括浓度十字交叉法、相对原子质量十字交叉法、相对分子质量十字交叉法、密度十字交叉法、质量分数十字交叉法、反应热十字交叉法、平均组成十字交叉法和平行反应十字交叉法等。1. 混和气体计算中的十字交叉法【例1】实验测得乙烯与氧气的混合气体的密度是氢气的14.5倍。可知其中乙烯的质量分数为（ ） A.25.0% B.27.6% C.72.4% D.75.0%2. 同位素原子百分含量计算的十字叉法【例2】硼的平均相对原子质量为10.8，硼在自然界中有种同位素： B 与 B，则这两种同位素 B、 B在自然界中的原子个数比为 （ ） A. 1 2 B.1 4 C.1 6 D.1 8CB3. 溶液配制计算中的十字交叉法【例3】某同学欲配制40%的NaOH溶液100克，实验室中现有10%的NaOH溶液和NaOH固体，问此同学应各取上述物质多少克？【例4】将密度为1.84gcm3，质量分数为98的浓硫酸与水配制成30的稀溶液，应怎么配制？NaOH溶液66.7g，NaOH固体33.3gm(浓硫酸) m(水)=（300） (98%30%)=15 34六、极值法1极值法的含义极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。它是将题设构造成为问题的两个极端，然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值，进行判断分析，求得结果。2极值法解题的基本思路(1)把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。(2)把混合物假设成纯净物。(3)把平行反应分别假设成单一反应。3极值法解题的关键紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的落点。4极值法解题的优点极值法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题假设为极值问题，使解题过程简化，解题思路清晰，把问题化繁为简，由难变易，从而提高了解题速度。【例1】将镁、锌、铝三种金属的混合物加入到足量的稀硫酸中，得到2.8 L（标准状况）H2，则混合物中三种金属的物质的量之和可能是（ ）A. 0.120mol B. 0.125mol C. 0.135mol D. 0.250mol【例2】0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是（ ）A30 B46 C66 D69AB七、平均法1依据：若XA XB，则XA XB， 代表平均相对原子(分子)质量、平均浓度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。2应用：已知 可以确定XA、XB的范围；或已知XA、XB可以确定 的范围。解题的关键是要通过平均值确定范围，很多考题的平均值需要根据条件先确定下来再作出判断。3平均值法(1)依据：若XAXB，则XA XB， 代表平均相对原子(分子)质量、平均浓度，平均含量、平均生成量、平均消耗量等。(2)应用：已知 可以确定XA、XB的范围；或已知XA、XB可以确定 的范围。解题的关键是要通过平均值确定范围，很多考题的平均值需要根据条件先确定下来再作出判断。实际上，它是极值法的延伸。XXXXXXXX【例1】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升，则混和物中一定含有的金属是（ ） A.锌B.铁C.铝D.镁【规律总结】所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算术平均值Mr，一定介于两者之间。所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。C八、等量代换法在混合物中有一类计算：最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据，思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量，通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式，求出结果。【例1】有一块Al-Fe合金，溶于足量的盐酸中，再用过量的NaOH溶液处理，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧完全变成红色粉末后，经称量，红色粉末的质量恰好与合金的质量相等，则合金中铝的质量分数为 （ ）A 70 B. 30 C. 47.6 D. 52.4【例2】现有CuO和Fe2O3组成的混合物ag，向其中加入2mol/L的硫酸溶液50ml，恰好完全反应。若将ag该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为（ ）A16ag B.(a-1.6)g C.(a-3.2)g D.1.6gBB【例3】向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。向反应后的溶液中加入c mol/L氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。则下列关系不正确的是（ ）A. B. C. n=m+17Vc D. 100011.2bcV125VcpmC