高中化学计算专题

1高一化学教学中所涉及的教学法归纳——平均值法在高一化学解题中的应用在新高一的授课过程中常常发现这样一个题目让孩子们很头疼：由两种金属组成的混合物2.8g，与足量的盐酸反应生成氢气的体积为2.24L（标准状况），则混合物的组成不可能是（）A、Al和FeB、Mg和ZnC、Mg和AlD、Mg和Cu通过对于孩子的观察发现孩子们在解题中，无论是南洋模范的四大名校，还是建平中学的市重点还是高桥的区重点，还是普高的孩子，普遍的做法是利用假设法，假设为纯金属，分别带进去计算，耗时耗力。通过教学过程中的摸索，建议给到孩子解题思路：解：n(H2)=2.24/22.4=0.1mol设为单一的二价金属：M+2HCl→MCl2+H2↑11X0.1推出：x=0.1mol则M=2.8/0.1=28g/mol把所有的金属看做二价金属的话，则MAl=27×2/3=18MFe=56MMg=24MZn=65MCu=∞(对于不反应的金属的式量看做无穷大)而我们需要寻找的是一个式量恰好为28的二价金属，或者为一个大于28一个小于28的金属混合物，则答案为：C通过教学归纳，目前来说孩子们在高一前两章的学习中主要会遇到四种题型：一、金属与酸的反应：由两种金属组成的混合物6.0g，与足量的盐酸反应生成氢气的体积为2.24L（标准状况），则混合物的组成可能是（）A、Fe和ZnB、Mg和FeC、Mg和AlD、Zn和Cu解：n(H2)=2.24/22.4=0.1mol设为单一的二价金属：M+2HCl→MCl2+H2↑11X0.1推出：x=0.1mol则M=6.0/0.1=60g/mol把所有的金属看做二价金属的话，则MAl=27×2/3=18MFe=56MMg=24MZn=65MCu=∞2(对于不反应的金属的式量看做无穷大)而我们需要寻找的是一个式量恰好为60的二价金属，或者为一个大于60一个小于60的金属混合物，则答案为：A二、金属与氯气的反应两种金属混合物65g，与氯气完全反应，消耗氯气71g，则合金的组成可能是（）A、Cu和ZnB、Al和AgC、Fe和CaD、Cu和Ca解：n(Cl2)=71/71=1mol设为单一的二价金属：M+Cl2→MCl211x1推出：x=1mol则M=65/1=65g/mol把所有的金属看做二价金属的话，则MAl=27×2/3=18MFe=56×2/3=37.3MMg=24MZn=65MCu=64MCa=40MAg=216(对于不反应的金属的式量看做无穷大)而我们需要寻找的是一个式量恰好为65的二价金属，或者为一个大于65一个小于65的金属混合物，则答案为：B金属和酸反应的题型与金属和氯气反应的题型的主要差别在于，对于Cu、Ag等不和酸反应的物质来说，式量看做是无穷大，而在和氯气反应的时候，二价Cu则看作为64g/mol，一价金属Ag则看为2×108=216g/mol三、氢气和卤素反应例：有两种卤素单质共1mol，跟氢气在一定条件下完全反应后生成的卤化氢的平均式量为36.5，则该两种卤素单质可能是（）A、氟气和氯气B、氟气和溴单质C、氯气和溴单质D、溴单质和碘单质解析：设该卤素单质为单一卤素，即X2+H2→2HX112推出n(HX)=2molM(HX)=36.5g/molM(HF)=20M(HCl)=36.5M(HBr)=81M(HI)=128而我们需要寻找的是一个式量恰好为36.5的卤化氢，或者为一个大于36.5一个小于36.5的卤化氢，则答案为：B3四、复分解反应1、现有13.2g硫酸铵样品，期中可能混有Na2SO4、K2SO4、MgSO4中的一种或几种。将样品溶于水，跟足量的Ba(NO3)2溶液反应，生成沉淀23.5g。则下列对该混合物组成的判断中，正确的是（）A、一定没有Na2SO4B、一定没有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设样品为单一的硫酸铵样品，则发生反应：(NH4)2SO4+Ba(NO3)2→BaSO4↓+2NH4NO311120.1x推出：x=0.1molm(BaSO4)=233g/mol×0.1mol=23.3g而硫酸钡沉淀实际的质量却为23.5g，也就是说我们至少要需要找到一个同为硫酸盐（MSO4），式量却要小于硫酸铵（(NH4)2SO4）的样品M（Na2SO4）=142g/molM（K2SO4）=174g/molM（MgSO4）=120g/mol故只要存在硫酸镁的硫酸铵样品即符合要求，同时也可以存在一些式量大于硫酸铵的杂质，故答案选C解法二：设样品为单一物质，设通式为MSO4则反应物和沉淀存在如下如下关系MSO4~BaSO4↓11X23.5/233推出：x=23.5/233mol则M=13.2/(23.5/233)≈131g/mol而硫酸铵（(NH4)2SO4）的式量只有132，要使得平均式量为131，至少需要一个式量小于131的物质存在M（Na2SO4）=142g/molM（K2SO4）=174g/molM（MgSO4）=120g/mol故答案选C2、有5.85g氯化钠样品（内含一种杂质）溶于水配成溶液，跟足量AgNO3溶液充分反应后得到14.0gAgCl沉淀，则该样品中可能含有的杂质是（）A、CaCl2B、KClC、MgCl2D、NH4Cl【解法同上】43、取9g两种碳酸盐的混合物，跟足量的盐酸充分反应，共产生二氧化碳2.24L(标准状况)，则该混合物可能是（）A、CaCO3和Na2CO3B、Na2CO3和K2CO3C、K2CO3和CaCO3D、CaCO3和MgCO3解：设样品为单一物质，设通式为MCO3则反应物和沉淀存在如下如下关系MCO3~CO2↓11x2.24/22.4=0.1推出：x=0.1mol则M=9/0.1≈90g/mol要使得已知：M（CaCO3）=100g/molM（Na2CO3）=106g/molM（K2CO3）=138g/molM（MgCO3）=84g/mol要使得平均式量为90g/mol，要么两者皆为90g/mol，要么一个大于90g/mol，一个小于90g/mol故答案选D【补充练习】1、把含有某种氯化物杂质的MgCl2粉末95mg溶于水后，与等质量的AgNO3溶液反应，生成AgCl沉淀300mg，则该MgCl2中的杂质可能是（）A、氯化钠B、氯化钙C、氯化钾D、氯化铝2、向含有1.17克氯化钠和1.17克氟化钠的溶液中，加入过量的硝酸银溶液，将析出的沉淀过滤、洗涤、干燥后称其质量为2.87克。根据此实验确定氟化银在水中的溶解性为（）A、易溶于水B、比氯化银更难溶于水C、与氯化银一样难溶于水D、无法确定附录：5一、终态分析法（元素守恒思想）：终态分析法的思想相对比较抽象，高一的计算中考查较少，但是该种方法因为具备以辨别，计算简单，因为建议高一补充到终态分析法的思想，利于后期教学【例】有一在空气中暴露的KOH固体，经分析测知其中含水7.62%，K2CO32.83%，KOH90%。若将此样品先溶于46.00mL1mol/L的盐酸里，过量的盐酸再用1.07mol/LKOH溶液中和，用去KOH溶液27.65mL，则最后所得溶液中溶质的质量为克孩子们在拿到这个题目之后，二话不说开始写方程，列比例式进行计算，算到后来，发现解决不了，这里建议引导孩子拿到题目不要急着动笔，站在整体的思路上去分析，提出“反应到最后溶液中所含溶质”，即可比较成功过的帮助理解到终态分析的思想含义反应至最后，溶质只存在KCl，而K元素的来源比较广泛，既有样品中K2CO3、KOH中引入的K元素，也有后来中和过量酸所使用的KOH中的K元素，而Cl元素的来源只有一个，所以从氯元素出发，即可解题HCl~Cl-~KCl1110.046×1=0.046molx推出x=0.046molm(KCl)=0.046×(39+35.5)=3.427g其实该法在计算中很少独立出题，主要还是和氯气的制备等方程式解题相结合，综合运用，题目的质量会更高，要求也更高例：实验室用6.96克MnO2跟50克36.5%盐酸共热，问：（1）在标准状况下可产生的氯气为多少升（2）如不考虑氯化氢的挥发的损失，将反应后的溶液加水稀释到250mL，取其中25mL跟足量的硝酸银溶液反应，可得到沉淀多少克？解析：(1)M（MnO2）=87g/moln（MnO2）=0.08molMnO2+4HCl(浓)MnCl2+C12↑+2H2O141120.08xy则：n（C12）=0.08molV(C12)=1.792L(2)利用元素守恒法更加便捷，生成的氯化银中的氯元素全部来自为反应的盐酸盐酸的总物质的量为0.5mol消耗的盐酸为0.32mol，则剩余的和硝酸银反应的盐酸为n（AgCl）=0.18/10=0.018mol二、差量分析法：6差量法思想在高一上的考试中的主要考查形式不外乎复分解反应、金属和酸的反应以及卤素间的置换反应中所存在的计算题型，该计算思想可以简化计算过程，降低计算难度，难点和学生的易错点在于学生无法正确的分析差量产生的原因，该法是很好的解决过量和不足的计算思想例：将一定量的氯气通入含59.5gKBr的溶液中，充分反应后，将溶液蒸干得到固体41.7g。求：（1）通入氯气的体积（S.T.P）（2）原KBr溶液中，有多少克KBr参加了反应解析：氯气在和溴化钾反应的过程中固体的质量改变主要室友溴化钾转变为氯化钾所引起的质量的改变，参加反应的物质和生成的物质的物质的量与差量成正比m=2M(KBr)-2M(KCl)=2×80-2×35.5=160-71=89Cl2+2KBr→2KCl+Br2m12218941.7-39.5=2.21、含有20.6gNaBr的溶液中通入Cl2后，将溶液蒸干得到16.15g，则下列说法中正确的是（）A、NaBr全部转化为NaClB、75%的Br-的离子被氧化C、75%的Br-未被氧化D、16.15g固体是由NaBr和NaCl组成解析：氯气在和溴化钾反应的过程中固体的质量改变主要室友溴化钾转变为氯化钾所引起的质量的改变，参加反应的物质和生成的物质的物质的量与差量成正比m=2M(KBr)-2M(KCl)=2×80-2×35.5=160-71=89Cl2+2KBr→2KCl+Br2m122189xyz20.6-16.15=4.45x=0.05moly=0.1molz=0.1noln(NaBr)=20.6/103=0.2mol则溴化钠的转化率为0.1/0.2=50%A、B、C均错误，答案选D，其实该题为单选题，所以在判断出溴化钠为反应完后即可得出答案选D综合题：1、将10.000g氯化钠、溴化钾和氯化钙的混合物溶于水中，通入足量氯气充分反应，然后把溶液蒸干灼烧（去除结晶水），留下残渣9.813g。再将此残渣溶于水中并加入足量的碳酸钠溶液，所得沉淀质量为0.721g。求：（1）原混合物中氯化钙的质量（2）原混合物中溴化钾的质量分数【解析略】答案：（1）0.800g（2）5.00%2、把30g锌放入200g未知浓度的稀硫酸中，反应停止后，锌有剩余，取出锌后，称溶液的重量比反应前增加了25.2g。试求：（1）原稀硫酸的质量分数？7（2）反应后溶液的质量分数？（3）未反应的锌的质量是多少克？【解析略】答案：（1）19.60%（2）28.60%（3）4g三、极值法（极限法）—分类讨论思想极限法的思想在高一上学期的学习和考试中很少会有涉及，这里进行该计算思想思维训练的主要目的是为了接下来高一下学期的学习中在化学平衡里进行三段式的计算时候极值的选择以及可逆反应和非可逆反应的极值法的对比。例：100gH2和O2的混合气体，点燃爆炸后生成液态水，剩余10克气体，则原气体中H2和O2的质量分别是多少克？解析：氢气和氧气在该反应中不可能同时有剩余，即要么氢气剩余，要么氧气剩余，则：在氢气和氧气的反应中通过方程式可知氢气和氧气的反应质量比m(H2):m(O2)=1:8除去剩余的10克气体，在反应的90克气体中，氢气和氧气的质量比为1:8，即参加反应的