化学计算方法总结.ppt

三 守恒法 5 电子守恒 1 质量守恒 质量守恒定律 2 原子守恒 3 物料平衡 电解质溶液中 4 电荷守恒 电解质溶液中 6 化合价升降相等 化学计算T2 T13 化学计算T7 化学计算T9 T12 化学计算 化学计算T4 化学计算T14 只做BC 化学计算方法总结 一 直接用公式计算 二 常规法 列方程求解 化学计算T11 练习 化学计算T19 简单法 关系式法 四 关系式法 五 差量法 六 极值法 七 平均值法 特殊情况可用十字交叉法 八 整体思维法 终态法 关系式法 化学计算T19 化学计算T8DT14A 一 直接用公式计算 化学计算T11 1 n m M N NA Vm C V 溶液 注意 只有 1 气体 2 在标准状况时 3 Vm 22 4L mol 1 2 w m 溶质 m 溶液 X100 V g 3 溶液稀释 4 阿伏加德罗定律的内容及推论 V1 V2 n1 n2 M1 M1 1 2 D P1 P2 n1 n2 标准状况 M X22 4L mol 1 C1V1 C2V2 二 常规法 列方程求解 例1 标准状况下 CO2和CO的混合气体7 2g 体积为44 8L 则此混合气体中的CO2和CO的物质的量各是多少 解 设CO2的物质的量为X CO的物质的量为Y 44X 28Y 7 2g X Y 44 8 22 4 X 0 1molY 0 1mol 练习 化学计算T19 注意 有n个未知数必须列n个方程才能解出未知数 如果少一个方程则只能求比值 例 0 1mol某烃与1mol过量氧气混合 充分燃烧后通过足量的Na2O2固体 固体增重15g 从Na2O2中逸出的全部气体在标准状况下为16 8L 求烃的化学式 解 设烃的化学式为CxHy 摩尔质量为M 烃的质量 m 加的O2 Na2O2 增重 m 逸出的O2 0 1mol M 32g mol 1 1mol 15g 32g mol 1 16 8L 22 4L mol 1 解得M 70 商余法70 12 5余10 烃的化学式为C5H10 烃的式量为70 根据质量守恒定律 1 质量守恒法 例 将5 6g铁溶于足量盐酸中 蒸发至干并在空气中灼烧至恒重 最后得到固体的质量最接近于 A 8 0gB 19 2gC 24 2gD 30 6g 解 由Fe Fe2 Fe OH 2 Fe OH 3 Fe2O3 所以可得 2Fe Fe2O3 则Fe2O3的质量m Fe2O3 0 1 1 2 160 8g 2 原子守恒 A 例1 用含1 0molNaOH的溶液吸收0 8molCO2 所得溶液中的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为 A 1 3B 2 1C 2 3D 3 2 解 设生成Na2CO3 NaHCO3物质的量分别为为x y 由反应前后C原子和Na 守恒可知 可得方程组 2 原子守恒 A A 1 0mol 例2 有0 4g铁的氧化物 用足量的CO在高温下将其还原 把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0 75g固体沉淀物 这种铁的氧化物的化学式为 A FeOB Fe2O3C Fe3O4D Fe4O5 解 由题意得知 铁的氧化物中的氧原子最后转移到沉淀物CaCO3中 且n O n CO2 n CaCO3 0 0075mol m O 0 0075mol 16g mol 0 12g m Fe 0 4g 0 12g 0 28g n Fe 0 005mol n Fe n O 2 3 即为Fe2O3选B 2 原子守恒 B 例如 在硫酸铝和硫酸钾 明矾的混合物中 若c SO42 0 2mol L 1 当加入等体积的0 2mol L 1KOH溶液时 生成的沉淀又恰好溶解为止 则原溶液中K 的物质的量浓度 mol L 1 是 A 0 2B 0 25C 0 3D 0 45 解 根据电荷守恒 c K 2c SO42 3c Al3 2X0 2mol L 1 3X0 05 3c Al3 c K 2c SO42 4 电荷守恒 电解质溶液中 化学计算T2 T13 c Al3 c OH 4 0 2mol L 1 4 0 05mol L 1 Al3 4OH Al OH 4 0 25mol L 1 B B 例 在一定条件下 PbO2与Cr3 反应 产物为和Pb2 则与1 0molCr3 反应所需的PbO2物质的量为 1 0mol 6 3 n 4 2 6 化合价升降相等 得n 1 5mol 5 电子守恒 化学计算T9 T12 化学计算T7 解 设所需PbO2物质的量为n n Cr X 高价 低价 n Pb X 高价 低价 1 5mol 4 3 6 2 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 酸碱中和滴定 氧化还原滴定等 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 寻找关系式的方法 一般有以下两种 1 写出各步反应的方程式 然后逐一递进找出关系式 2 根据某原子守恒 直接写出关系式 四 关系式法 46克金属钠在氧气中充分燃烧的淡黄色固体粉末 该固体与足量水反应生成标准状况下的气体体积是多少 解 2Na O2 Na2O2 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 关系式 4Na 2Na2O2 O2 41 0 5 V nVm n Na 46 23 2 0 5X22 4 11 2L 四 关系式法 工业上表示漂白粉的优劣的方法是 常用漂白粉与硫酸反应放出的氯气的质量对漂白粉的质量的质量百分比 x 来表示漂白粉的优劣 氯气的质量 100 已知反应 Ca ClO 2 CaCl2 2H2SO4 2CaSO4 2H2O 2Cl2 某同学为测自己买的一包漂白粉的优劣做了如下实验 称取漂白粉2 00g 加水溶解后转入250ml的容量瓶 然后加水定容至刻度线 倒转摇匀后取25ml 加入过量的硫酸和过量的KI 待漂白粉与硫酸反应放出的氯气与KI完全反应后 用0 100的Na2S2O3标准液滴定生成的I2 2Na2S2O3 I2 Na2S4O6 2NaI 消耗Na2S2O320ml 由以上数据计算该漂白粉的x 解 方程式 1 2 3 得关系式 1 3 2 Cl2 2KI 2KCl I2 Cl2 I2 2Na2S2O3 12 0 1X0 02 25ml中n Cl2 250ml中n Cl2 250ml中m Cl2 0 001 0 01 0 71g x 35 5 35 5 锦囊妙计遇到下列情形 可尝试用 差量法 解题 1 反应前后固体或液体的质量发生变化时 2 反应前后气体的压强 密度 物质的量 体积等发生变化时 差量法是建立在化学反应基础之上的 反应前后的量差与反应物 生成物的化学计量数直接相关 在计算时 若能将反应前后单位统一 配合成套 只需将差量当成一种特殊的 生成物 即可 例1 将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21 0g 加热至质量不再变化时 称得固体质量为14 8g 求混合物中碳酸钠的质量分数 五 差量法 解 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 m 2X8410662 21 14 8 6 2g m NaHCO3 16 8g m Na2CO3 21 0g 16 8g 4 2g 16 8g Na2CO3 4 2g 21 0g 20 例 某一元醇10g与乙酸反应生成酯13 2g 同时回收醇1 0g 则该醇的式量是 A 74B 88C 90D 104 解 设该醇的式量为x 则有 五 差量法 R OH CH3COOHCH3COOR H2O m R 176059 R1842 10 1 9g13 2 13 2 9 g 4 2g 列比例得R 73 所以醇的式量为x R 17 73 17 90 C C 五 差量法 例 两种气态烃以任意比例混合 在105 时1L该混合烃与9L氧气混合 充分燃烧后恢复到原状态 所得气体体积仍是10L 下列各组混合烃中符合此条件的是 A CH4C2H4B CH4C3H6C C2H4C3H4D C2H2C3H6 混合气体成分的确定可用差量法 气态烃 CxHy 在100 及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个数有关 1 AC 1 若燃烧前后体积不变 即 V 0 y应满足什么条件 2 若燃烧前后体积增大 即 V 0 y 4 y 4 3 若燃烧前后体积减小 即 V 0 y 4 A 五 差量法 或用常规法 六 极值法 D A 混合物中某一量的平均值 必大于相应量的最小值而小于相应量的最大值 七 平均值法 方法点击 借助平均值法对于分析混合物问题可化繁为简 实现快解 练习 两种气态烃组成的混合气体0 1mol 完全燃烧得0 16molCO2和3 6gH2O 则下列关于混合气体组成的推断正确的是 A 一定有甲烷B 一定是甲烷和乙烯C 一定有乙烷D 一定有乙炔 A CxHy xCO2 H2O 1 x 0 1mol 0 16mol 0 2mol x 1 6 y 4 解 设气态烃的平均组成 CxHy 七 平均值法 因为x和y是平均值 所以 例 镁和某金属的合金 所生成的氧化物的质量为反应前合金的质量的2倍 另一金属可能是 A CuB BeC NaD Al 解析 镁形成的氧化物中 m Mg m O 24 16 金属质量大于氧的质量 七 平均值法 则另一金属形成的氧化物中 金属质量要小于氧的质量 Cu Be Na Al形成的氧化物分别是CuO BeO Na2O2 Al2O3 其中只有BeO中m Be m O 9 16 是金属小于氧的质量 所以选B B 七 平均值法 B 十字交叉法的一般步骤是 1 先确定交叉点的平均值 一般题目会事先告之的 十字交叉法又名 交叉法 混合规则法 杠杆原理法 它在计算中具有简捷和迅速求解的功能 十字交叉法 方法点击十字交叉法实际上是二元一次方程组的变式 所以凡能列出二元一次方程组的均可以用十字交叉法求解 如由平均相对分子质量求物质的量之比 2 写出产生平均值的两个分量 一般是摩尔质量 3 按斜线作差取绝对值 即得出相应物质配比 1 将H2与CO按一定的体积比混合 得到的混合气体密度是相同条件下H2的8倍 求 1 H2与CO的体积比 2 H2在混合气体中的体积分数 解 因为M1 M1 1 2 D 所以M混 M H2 D 2X8 16g mol 16g mol H2 2 CO 28 12 14 H2 CO 12 14 6 7 十字交叉法 例 由CO2 H2和CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同 则该混合气体中CO2 H2和CO的体积比为 A 29 8 3B 22 1 14C 13 8 29D 26 16 57 方法指导 由于CO与N2具有相同的相对分子质量 所以CO2 H2和CO混合气体的平均相对分子质量仅由CO2 H2决定 CO的量任意 由十字交叉法 即得CO2与H2的物质的量之比13 8 答案为CD 十字交叉法 例 将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中 再投入7g铁粉收集到1 68LH2 标准状况 同时 Fe和Fe2O3均无剩余 为了中和过量的硫酸 且使溶液中铁元素完全沉淀 共消耗4mol L的NaOH溶液150mL 则原硫酸的物质的量浓度为 A 1 5mol LB 0 5mol LC 2mol LD 1 2mol L 解析 粗看题目 这是一利用关系式进行多步计算的题目 操作起来相当繁琐 八 整体思维法 终态法 但如能仔细阅读题目 挖掘出隐蔽条件 不难发现 反应后溶质只有Na2SO4 根据电中性原则 2n SO42 n Na 则原硫酸的浓度为 2mol L 故选C C B 八 整体思维法 终态法 九 方程式叠加法 许多化学反应能发生连续 一般认为完全反应 这一类计算 如果逐步计算比较繁 如果将多步反应进行合并为一个综合方程式 这样的计算就变为简单 如果是多种物质与同一物质的完全反应 若确定这些物质的物质的量之比 也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式 可以使这类计算变为简单 九 方程式叠加法 例 将2 1g由CO和H2组成的混合气体 在足量的O2充分燃烧后 立即通入足量的Na2O2固体中 固体的质量增加A 2 1gB 3 6gC 4 2gD 7 2g 解析 CO和H2都有两步反应方程式 量也没有确定 因此逐步计算比较繁 Na2O2足量 两种气体完全反应 所以将每一种气体的两步反应合并可得 H2 Na2O2 2NaOH CO Na2O2 Na2CO3 可以看出最初的气体完全转移到最后的固体中 固体质量当然增加2 1g 选 注意 两个合并反应是不能再合并的 Na2O2固体增加的质量就是有机物的质量时 该有机物应满足什么条件 九 方程式叠加法 mg有机物在足量的O2中充分燃烧后 立即通入足量的Na2O2固体中 固体的质量增加多少 H2 Na2O2 2NaOH CO Na2O2 Na2CO3 结论 只要有机物能改写成 CO mHn增加的就是有机物的质量 有机物可改写成CXHYOZ H2O n CXHYOZ CO2 n CXHYOZ H2O n CO2 m的形式表示 学会改写 CO mHn C2H6O C6H6O6 C6H6 C6H14O C6H6 C2H4 H2O CO 6H6 CO H14 有机物用CXHYOZ H2O n CXHYOZ CO2 n CXHYOZ H2O n CO2 m的形式表示 一 有机物的质量一定时 1 烃类物质 CxHy 完全燃烧的耗氧量与y x成正比 2 有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定 则有机物中含碳或氢的质量分数一定 若混合物总质量一定 不论按何种比例混合 完全燃烧后生成的CO2或H2O的物质的量保持不变 则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同 3 燃烧时耗氧量相同 则两者的关系为 同分异构体或 最简式相同 有机物的化学式可拆分成残基和水分子 二氧化碳组合的形式 即有机物用CXHYOZ H2O n CXHYOZ CO2 n CXHYOZ H2O n CO2 m的形式表示 在化学式的组合 拆分中推断有机物的结构 发展创新思维 二 有机物的物质的量一定时 1 比较判断耗氧量的方法步聚 若属于烃类物质 根据分子中碳 氢原子个数越多 耗氧量越多直接比较 若碳 氢原子数都不同且一多一少 则可以按1个碳原子与4个氢原子的耗氧量相当转换成碳或氢原子个数相同后再进行比较即可 若属于烃的含氧衍生物 先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成H2O或CO2的形式 即将含氧衍生物改写为CxHy H2O n或CxHy CO2 m或CxHy H2O n CO2 m形式 再按 比较CxHy的耗氧量 2 有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定 则有机物中碳原子或氢原子的个数一定 若混合物总物质的量一定 不论按何种比例混合 完全燃烧后生成的CO2或H2O的量保持不变 则混合物中各组分中碳或氢原子的个数相同 十 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 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 由题意得 红色粉末 Fe2O3 与合金 Al Fe 的质量相等 故合金中Al的质量即为Fe2O3中氧元素的质量 则可得合金中铝的质量分数即为Fe2O3中氧的质量分数 O 16X3 16X3 56X2 100 30 选B B 例5 某稀硝酸溶液中 加入5 6g铁粉充分反应后 铁粉全部溶解 生成NO 溶液质量增加3 2g 所得溶液中Fe2 和Fe3 物质的量之比为 A 4 1B 2 1C 1 1D 3 2 解 设Fe2 为xmol Fe3 为ymol 5 电子守恒 2 原子守恒 1 质量守恒 质量守恒定律 二 常规法 列方程求解 各种方法综合利用 x y 0 1 Fe元素守恒 2x 3y 0 08X3 得失电子守恒 x 0 06moly 0 04mol 则x y 3 2故选D M NO 5 6 3 2 2 4g n NO 2 4 30 0 08 2 元素守恒例3 将几种铁的氧化物的混合物加入100mL 7mol L 1的盐酸中 氧化物恰好完全溶解 在所得的溶液中通入0 56L 标况 氯气时 恰好使溶液中的Fe2 完全转化为Fe3 则该混合物中铁元素的质量分数为 A 72 4 B 71 4 C 79 0 D 63 6 解 铁的氧化物中含Fe和O两种元素 由题意 反应后 HCl中的H全到了水中 铁的氧化物中O全到了水中 关系式 2HCl H2O O FexOy 得n O 1 2HCl m O 0 35mol 16g mol 1 5 6g 而铁最终全部转化为FeCl3 n Cl 0 56L 22 4L mol 2 0 7mol 0 75mol n Fe 3n Cl 3 0 75mol 0 25mol m Fe 0 25mol 56g mol 1 14g 则 选B 2 原子守恒 关系式等 各种方法综合利用