化学计算专题+例题及练习

1化学计算专题常用方法和技巧一、近年高考化学计算试题走向1、高考中化学计算主要包括以下类型：①有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算；②有关物质的量的计算；③有关气体摩尔体积的计算；④有关溶液浓度（质量分数和物质的量浓度）；⑤利用化学方程式的计算；⑥有关物质溶解度的计算；⑦有关溶液pH值与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算；⑧有关燃烧热的简单计算；⑨以上各种化学计算的综合应用。2、常见题型为计算选择题，计算填空题、实验计算题、计算推断题和综合计算题，而计算推断题和综合计算题，力求拉开学生的层次。3、近年高考化学计算题主要有以下特点：(1)注意速算巧解一般在第Ⅰ卷中会出现五到七个左右要计算的量很少或者根本不需要计算的试题。其命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。(2)起点高、落点低这方面主要是第Ⅱ卷中的计算题。试题常以信息给予题的形式出现，但落点仍是考查基本计算技能。(3)学科渗透，综合考查主要考查各种数学计算方法的运用、物理学科中的有效数字及语文学科的阅读能力。(4)综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。二、专题目标1．掌握化学计算中的常用方法和技巧。2．强化基本计算技能，提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。【经典题型】题型一：差量法的应用【例1】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后，恢复到原来状况（1.01×105Pa,270C）时，测得气体体积为70毫升，求此烃的分子式。【点拨】原混和气体总体积为90毫升，反应后为70毫升，体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气，下面可以利用差量法进行有关计算。CxHy+（x+4y）O2xCO2+2yH2O体积减少11+4y1020计算可得y=4，烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4【规律总结】差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓“理论差量”，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。【巩固】1、现有KCl、KBr的混合物3.87g，将混合物全部溶解于水，并加入过量的AgNO3溶液，充分反应后产生6.63g沉淀物，则原混合物中钾元素的质量分数为A.0.241B.0.259C.0.403D.0.487题型二：守恒法的应用【例2】Cu、Cu2O和CuO组成的混合物，加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到224mLNO气体（标准状况）。求：2（1）写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。（2）产物中硝酸铜的物质的量。（3）如混合物中含0.01moLCu，则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少？（4）如混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围。【点拨】本题为混合物的计算，若建立方程组求解，则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解，则可达到化繁为简的目的。（1）利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O（2）利用N原子守恒。n（HNO3）==0.06mol，n（NO）==0.01mol，则n（Cu(NO3)2）==（0.06-0.01）/2=0.025mol（3）本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质，但参加氧化还原反应的只有Cu、Cu2O，所以利用电子守恒可直接求解。转移电子总数：n（e-）=n（NO）×3==0.03molCu提供电子数：0.01×2=0.02molCu2O提供电子数：0.03-0.02=0.01moln（Cu2O）=0.01/2=0.005moln（CuO）=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol（4）根据（3）解法可得n（Cu2O）=0.015-Xmoln（CuO）=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设：若电子全由Cu提供则n（Cu）=0.015mol；若电子全由Cu2O提供则n（Cu2O）=0.015mol，则n（Cu2+）==0.03mol大于了0.025mol，说明n（Cu）不等于0，另根据n（CuO）=X-0.005mol要大于0可得n（Cu）0.005mol。所以0.005moln（Cu）0.015mol。【规律总结】化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，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中均如此。【巩固】2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是A.35gB.30gC.20gD.15g题型三：关系式法的应用【例3】为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有40～50毫克的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品428克，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00mL时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下：IO3－＋5I－＋6H＋→3I2＋3H2OI2＋2S2O32－→2I－＋S4O62－【点拨】本题为多步反应的计算，可根据反应方程式直接建立IO3－和S2O32－的关系式进行求解。解：6S2O32－-------IO3－6mol1mol0.030mol/L×18.00mL×10-3nn（I2）==0.09×10-3mol每千克食盐中含KIO3：∴该加碘食盐是合格的【规律总结】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3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。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。【巩固】3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称取某动物骨灰样品0.103g，用硝酸处理，使磷转化成磷酸根。再加入某试剂，使磷酸根又转化成沉淀。沉淀经灼烧后得到组成为P2Mo24O77的固体（其式量以3.60×103计）0.504g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。（磷的相对原子质量以31.0计。）题型四：平均值法的应用【例4】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【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解，据10克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升可得金属平均摩尔电子质量为10g/mol。四种金属的摩尔电子质量分别为：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有Al的摩尔电子质量小于10g/mol，故答案为C。【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。【巩固】4、由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是A.KHCO3和MgCO3B.MgCO3和SiO2C.K2CO3和SiO2D.无法计算题型五：极端假设法的应用【例5】将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H22.8L（标准状况），原混合物的质量可能是A.2gB.4gC.8gD.10g【点拨】本题给出的数据不足，故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌，质量最小的为铝。故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g，假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g，金属实际质量应在2.25g~~8.125g之间。故答案为B、C。【规律总结】“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。【巩固】5、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A．30B．46C．50D．66题型六：讨论法的应用【例6】向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。（2）若通入CO2气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色团体。请通过计算确定此白色固体是由4哪些物质组成的，其质量各为多少？所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少【点拨】（1）由于CO2和KOH反应时物质的量之比不同则产物不同，故可根据CO2和KOH反应时物质的量之比对产物进行讨论。由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O②CO2＋KOH＝KHCO3可知n（CO2）/n（KOH）=1/2时产物为K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1时产物为KＨCO3，所以n（CO2）/n（KOH）1/2时，KOH过量则产物为K2CO3＋KOH；1/2n（CO2）/n（KOH）１时，对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不足，所以产物为K2CO3＋KHCO3；n（CO2）/n（KOH）１时，二氧化碳过量，则固体产物为KHCO3。答案为：①K2CO3＋KOH②K2CO3③K2CO3＋KHCO3④KHCO3（2）由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O②CO2＋KOH＝KHCO322.4L(标态)138g22.4L(标态)100g2.24L(标态)13.8g2.24L(标态)10.0g∵13.8g＞11.9g＞10.0g∴得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。设白色固体中K2CO3xmol，KHCO3ymol，即①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O②CO2＋KOH＝KHCO3xmol2xmolxmolymolymolymolxmol＋ymol＝2.24L/22.4mol•L—1＝0.100mol（CO2）138g•mol—1×xmol100g•mol—1×ymol＝11.9g（白色固体）解此方程组，得x＝0.0500mol（K2CO3）y＝0.0500mol（KHCO3）∴白色固体中，K2CO3质量为138g•mol—1×0.0500mol＝6.90gKHCO3质量为100g•mol—1×0.0500mol＝5.00g消耗KOH物质的量为2xmol