例解高中化学计算题解题的技巧.

例解化学计算题解题的技巧例1.将CaCl2和CaBr2的混合物13.400g溶于水配成500.00mL溶液，再通入过量的Cl2，完全反应后将溶液蒸干，得到干燥固体11.175g。则原配溶液中，c(Ca2＋)∶c(Cl－)∶c(Br－)为（）A.3∶2∶1B.1∶2∶3C.1∶3∶2D.2∶3∶1守恒法命题意图：考查学生对电荷守恒的认识。属化学教学中要求理解的内容。知识依托：溶液等有关知识。错解分析：误用电荷守恒：n(Ca2＋)=n(Cl－)＋n(Br－)，错选A。解题思路：1个Ca2＋所带电荷数为2，则根据溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，可知原溶液中：2n(Ca2＋)=n(Cl－)＋n(Br－)将各备选项数值代入上式进行检验可知答案。答案：D●锦囊妙计中学化学上，常用的守恒方法有以下几种：1.电荷守恒溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。即：阳离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和等于阴离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和。2.电子守恒化学反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数。3.原子守恒系列反应中某原子(或原子团)个数(或物质的量)不变。以此为基础可求出与该原子(或原子团)相关连的某些物质的数量(如质量)。4.质量守恒包含两项内容：①质量守恒定律；②化学反应前后某原子(或原子团)的质量不变。5.物料平衡，电解质溶液中。巩固练习A、B、C三种物质各15g，发生如下反应：A＋B＋CD反应后生成D的质量为30g。然后在残留物中加入10gA，反应又继续进行，待反应再次停止，反应物中只剩余C，则下列说法正确的是()A.第一次反应停止时，剩余B9gB.第一次反应停止时，剩余C6gC.反应中A和C的质量比是5∶3D.第二次反应后，C剩余5g差量法利用反应体系中某化学量从始态到终态的差量作为突破口解题的方法就是差量法。例2在天平左右两盘上各放一只同等规格的烧杯，烧杯内均盛有1.00mol·L－1的H2SO4（aq）100.0mL，调节天平使其处于平衡状态，然后向两只烧杯内分别放入少量的镁粉和过量铝粉（设镁、铝的质量分别为ag和bg），假定反应后天(1)a、b应满足的关系式为(2)a、b的取值范围为命题意图：考查学生应用差量进行过量计算的能力。知识依托：Mg、Al与H2SO4的反应；过量计算。解题思路：反应前后天平都平衡，表明两烧杯内质量净增数值相等。则可根据反应前后的质量差进行计算。n(H2SO4)=1.00mol·L－1×0.100L=0.100molMg＋H2SO4====MgSO4＋H2↑Δm24g1mol2g22gagmol24ag1211a2Al＋3H2SO4====Al2(SO4)3＋3H2↑54g3mol6g0.100mol①＜0.100(H2SO4过量)②b＞1.80(Al过量)③bg－0.200g=g(净增值相等)由①③得：b＜2.40，结合②可知b的范围。由②③得：a＞1.75，结合①可知a的范围。答案：(1)11a=12b－2.40(2)1.75＜a＜2.40，1.80＜b＜2.40g80.1g200.0●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。巩固练习总压强为3.0×107Pa时，N2、H2混合气体(体积之比为1∶3)通入合成塔中，反应达平衡时，压强降为2.5×107Pa，则平衡时混合气体中NH3的体积分数为()A.20%B.25%C.30%D.35%关系式法关系式法是根据化学方程式计算的诸法中较主要的一种方法，它可以使多步计算化为一步而完成。例3用黄铁矿可以制取H2SO4，再用H2SO4可以制取化肥(NH4)2SO4。煅烧含FeS280.2%的黄铁矿75.0t，最终生产出79.2t(NH4)2SO4。已知NH3的利用率为92.6%，H2SO4的利用率为89.8%，试求黄铁矿制取H2SO4时的损失率。命题意图：主要考查学生利用关系式法解题的能力，同时考查学生对转化率、损失率的理解和认识。知识依托：H2SO4的工业制法、NH3与H2SO4的反应。错解分析：不能准确理解利用率的含义而错解。解题思路：首先须搞清H2SO4的利用率与FeS2利用率的关系。H2SO4的利用率为89.8%，与H2SO4的利用率是100%、FeS2的利用率为89.8%是等价的。并排除NH3利用率的干扰作用。其次，根据S原子守恒找出已知量FeS2与未知量(NH4)2SO4的关系(设黄铁矿的利用率为x)：FeS2~2H2SO4~2(NH4)2SO412026475.0t×80.2%×89.8%·x79.2tx=66.6%黄铁矿的损失率为：1.00－66.6%=33.4%。●锦囊妙计凡反应连续进行，上一步反应的产物为下一步反应的反应物的反应，绝大多数可用关系式法解决。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。巩固练习某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1时，还原产物是()A.NO2B.NOC.N2OD.N2和量法在解答某些化学计算题时，有时需要将某些反应物的质量（或体积）或某些生成物的质量（或体积）加和统一考虑。这样的解题方法就叫做和量法。例418.4gNaOH和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到约250℃，经充分反应后排出气体，冷却，称得剩余固体质量为16.6g。试计算原混合物中NaOH的质量分数。命题意图：考查学生的过量判断能力，及计算混合物所含成分质量分数的能力。知识依托：NaHCO3的不稳定性及碱与酸性气体的反应。错解分析：过量判断失误，导致计算过程和计算结果错误。解题思路：发生的反应有：①2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑，②2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O(加热条件下，不生成NaHCO3)通过极限思维可知，原固体混合物中，NaHCO3含量越大，固体失重越大，NaOH含量越大，固体失重越小。判断NaHCO3受热分解产生的CO2能否被NaOH完全吸收是解决问题的关键，这首先需要写出NaHCO3与NaOH恰好完全反应的化学方程式。题设条件下，固体失重：18.4g－16.6g=1.8g。设固体失重1.8g需恰好完全反应的NaHCO3和NaOH混合物质量为x，则：●锦囊妙计遇到以下情形，可尝试用和量法解题：1.已知混合物反应前后质量，求混合物所含成分质量分数时；2.已知反应前后混合气体的体积，求混合物所含成分体积分数时；3.求反应前后气体的压强比、物质的量比或体积比时。巩固训练某温度下，在体积一定的密闭容器中适量的NH3(g)和Cl2(g)恰好完全反应。若反应产物只有N2(g)和NH4Cl(s)，则反应前后容器中压强比应接近于()A.1∶11B.11∶1C.7∶1D.11∶7设一法设一法是赋值法的一种，是解决无数值或缺数值计算的常用方法。例5吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。(1)吗啡中含碳0.7158(质量分数，下同)、氢0.0667、氮0.0491，其余为氧。已知其相对分子质量不超过300，试求：①吗啡的相对分子质量；②吗啡的分子式。(2)已知海洛因是吗啡的二乙酸酯，试求：①海洛因的相对分子质量；②海洛因的分子式。命题意图：考查学生根据物质内所含元素质量分数，确定物质化学式的能力。知识依托：元素的质量分数与化学式的关系。错解分析：不注意有效数字的位数，有效数字取舍不合理，再根据原子个数比列式就会得出错误的结果。解题思路：(1)由吗啡中各元素的含量和相对分子质量，可以断定吗啡分子中所含N原子数最少，设吗啡分子中含有1个N原子，则：Mr(吗啡)=14.0/0.0491=285＜300符合题意；若吗啡分子中含有2个N原子，则：Mr(吗啡)=28.0/0.0491=570＞300不符合题意。吗啡分子中含有2个以上的N原子更不可能，可见吗啡分子中只含有一个N原子，且吗啡的相对分子质量为285。吗啡分子中所含C、H、O原子个数分别为：N(C)=285×0.7158÷12.0=17.0N(H)=285×0.0667÷1.00=19.0N(O)=285(1.0000－0.7158－0.0667－0.0491)÷16.0=3.00吗啡的分子式为：C17H19NO3。(2)生成二乙酸酯的反应可表示为：R(OH)2＋2HOOCCH3R(OOCCH3)2＋2H2O显然，海洛因分子比吗啡分子多了2个C2H2O基团，则海洛因的分子式为：C17H19NO3＋2C2H2O====C21H23NO5海洛因的相对分子质量为：Mr(海洛因)=12×21＋1×23＋14×1＋16×5=369。答案：(1)①285；②C17H19NO3。(2)①369；②C21H23NO5。●锦囊妙计遇到下列情况，可用设一法：1.c、w、ρ间的相互转化；2.根据质量分数确定化学式；3.确定样品中杂质的成分。巩固练习称取可能含有Na、Mg、Al、Fe的金属混合物12g，放入足量盐酸中，可得到标准状况下H2的体积为11.2L，据此回答下列问题：(1)以上四种金属，一定含有的是__________________；(2)以上四种金属，可能含有的是__________________；(3)能否确定一定不含有某种金属？答案：奇偶数法奇偶数法是利用数字间的奇、偶性规律，探讨试题答案的一种巧解方法。例6若短周期中的两种元素可以形成原子个数比为2∶3的化合物，则这两种元素的原子序数之差不可能是A.1B.3C.5D.6命题意图：主要考查学生对元素周期表“奇偶数”规律的认识或考查学生对元素周期表特殊元素性质的认识。知识依托：元素周期表。错解分析：不了解元素周期表的奇偶性规律，利用其他方法解题得出错误答案。解题思路：本题有多种解题方法，其中最简捷的是奇偶数法。方法1(枚举法)：ⅡA族元素Be、Mg与ⅤA族元素N、P形成的化合物符合题干要求，其中Mg3N2中Mg与N原子序数差5。ⅢA族元素B、Al与ⅥA族元素O、S形成的化合物亦符合题干要求，其中Al2O3中Al与O原子序数差5，Al2S3中Al与S原子序数差3。欲找差值为1的化合物，需从变价元素中找，如N2O3中N与O原子序数差1。方法2(奇偶数法)：由于两种元素形成的化合物中原子个数之比为2∶3，则可断定一种元素处于奇数族，另一种元素处于偶数族，奇数族原子序数为奇数，偶数族为偶数，奇数与偶数差值是奇数。观察备选项，可知选D项。●锦囊妙计下列问题的解决过程中，可能用到奇偶数法：1.某些化学方程式的配平；2.化合物的分子式与原子序数的推定；3.化学反应中化合价的升降数值；4.化合价与分子式的关系；5.有机分子中H等原子的个数。估算法估算就是不算，估算法是通过推理、猜测得出答案的一种方法。例7在100mL0.10mol·L－1的AgNO3溶液中，加入100mL溶有2.08gBaCl2的溶液，再加入100mL溶有2.50gCuSO4·5H2O的溶液，充分反应。下列说法中正确的是（）A.最终得到白色沉淀和无色溶液B.最终得到的白色沉淀是等物质的量的两种化合物的混合物C.混合过程中，逸出无色气体D.在最终得到的溶液中，c(Cu2＋)=0.01mol·L－1命题意图：考查学生对离子反应的认识及进行相关计算的能力。知识依托：Ba2＋与SO42－、Ag＋与Cl－的反应及过量计算。解题思路：本题有以下两种解法。方法1(计算法)：n(Ag＋)=0.100L×0.10mol·L－1=0.010moln(Ba2＋)=n(BaCl2)==0.0100moln(Cl－)=2n(BaCl2)=0.0200moln(SO42－)=n(CuSO4·5H2O)==0.0100mol首先Cl－与Ag＋发生反应生成白色AgCl沉淀：Ag＋＋Cl－====AgCl↓反应后剩余Cl－：0.0200mol－0.010mol=0.010mol