专题1化学计算中的五大思维方法2015届高考化学(广东专用)一轮总复习(共48张)

专题课堂一化学计算中的五大思维方法考点一“差量法”在化学方程式计算中的妙用1．所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量之和(终态量)的差，这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强反应过程中的热效应等。2．计算依据：化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。3．解题关键：一是明确产生差量的原因，并能根据方程式求出理论上的差值(理论差量)。二是结合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)。【示例1】16mL由NO与NH3组成的混合气体在催化剂作用下于400℃左右可发生反应：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)，达到平衡时在相同条件下气体体积变为17.5mL，则原混合气体中NO与NH3的物质的量之比有四种情况：①5∶3、②3∶2、③4∶3、④9∶7。下列正确的是()。A．①②B．①④C．②③D．③④解析由于已知反应前后气体的总体积，故可用差量法直接求解。6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)ΔV(气体的体积差)6mL4mL5mL6mL(5＋6)－(4＋6)＝1(mL)(理论差量)9mL6mL17.5－16＝1.5(mL)(实际差量)由此知共消耗15mL气体，还剩余1mL气体，假设剩余的气体全部是NO，则V(NO)∶V(NH3)＝(9mL＋1mL)∶6mL＝5∶3，假设剩余的气体全部是NH3，则V(NO)∶V(NH3)＝9mL∶(6mL＋1mL)＝9∶7，但因反应是可逆反应，剩余气体实际上是NO、NH3的混合气体，故V(NO)∶V(NH3)介于5∶3与9∶7之间，对照所给的数据知3∶2与4∶3在此区间内。答案C【应用1】一定质量的碳和8g氧气在密闭容器中于高温下反应，恢复到原来的温度，测得容器内的压强变为原来的1.4倍，则参加反应的碳的质量为()。A．2.4gB．4.2gC．6gD．无法确定解析由化学方程式：C＋O2=====高温CO2和2C＋O2=====高温2CO可知，当产物全部是CO2时，气体的物质的量不变，温度和体积不变时气体的压强不变；当产物全部是CO时，气体的物质的量增大1倍，温度和体积不变时压强增大1倍，现在气体压强变为原来的1.4倍，故产物既有CO2，又有CO。n(O2)＝8g32g·mol－1＝0.25mol，由阿伏加德罗定律可知，气体压强变为原来的1.4倍，气体的物质的量变为原来的1.4倍，即Δn(气体)＝0.25mol×(1.4－1)＝0.1mol。2C＋O2=====高温2COΔn(气体)2mol1mol1mol0．2mol0.1mol0.1mol则生成CO消耗0.1molO2，生成CO2消耗0.15molO2。C＋O2=====高温CO20．15mol0.15mol故n(C)＝0.2mol＋0.15mol＝0.35mol，m(C)＝0.35mol×12g·mol－1＝4.2g。答案B【应用2】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w2g，则该样品的纯度(质量分数)是()。A.84w2－53w131w1B.84w1－w231w1C.73w2－42w131w1D.115w2－84w131w1解析样品加热发生的反应为2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm16810662m(NaHCO3)g(w1－w2)g质量差为(w1－w2)g，故样品中NaHCO3质量为168w1－w262g，样品中Na2CO3质量为w1g－168w1－w262g，其质量分数为mNa2CO3m样品＝w1g－168w1－w262gw1g＝84w2－53w131w1。答案A答题模板解题的基本步骤：一是表示出理论差值及相应反应物、生成物对应的物理量，要注意不同物质的物理量及单位间的对应关系；二是表示出实际差量并写在相应位置(注意应将理论差值与实际差值写在方程式最右侧)；三是根据比例关系建立方程式并求出结果。考点二解答连续反应类计算题的捷径：关系式法多步连续反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生，起始物与目标物之间存在定量关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式，依据方程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，列出计算式求解，从而简化运算过程。【示例2】某实验小组为测定某石灰石样品中CaCO3的质量分数，先称取Wg石灰石样品，加入过量的浓度为6mol·L－1的盐酸，使样品完全溶解，加热煮沸后，除去溶解的CO2。再向溶液中加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀：C2O2－4＋Ca2＋===CaC2O4↓。过滤出CaC2O4后，用稀H2SO4溶解：CaC2O4＋H2SO4===H2C2O4＋CaSO4，再用蒸馏水稀释溶液至V0mL，取出V1mL，用amol·L－1的酸性KMnO4溶液进行滴定，此时发生反应：2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。若达到滴定终点时消耗amol·L－1的酸性KMnO4溶液V2mL，则样品中CaCO3的质量分数为()。A.25aV0V2WV1%B.25aV1V2WV0%C.25aV1V0WV2%D.25aV2W%解析本题涉及的化学方程式或离子方程式有CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，C2O2－4＋Ca2＋===CaC2O4↓，CaC2O4＋H2SO4===H2C2O4＋CaSO4,2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由此得出相应的关系式：5CaCO3～5Ca2＋～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO－452n(CaCO3)amol·L－1×V2×10－3L解得：n(CaCO3)＝2.5aV2×10－3mol则样品中w(CaCO3)＝2.5aV2×10－3×V0V1mol×100g·mol－1Wg×100%＝25aV0V2WV1%。答案A【应用3】取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸干并灼烧，得到的氧化镁质量为0.486g。(1)氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气的化学方程式为_______________________________________________。(2)燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数为________。解析(1)由题意知化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。(2)根据Mg原子守恒，可得关系式：Mg3N2～3MgOΔm10012020m(Mg3N2)0.486g－0.470g＝0.016g则m(Mg3N2)＝0.016g×10020＝0.08(g)，则所得混合物中氮化镁的质量分数＝0.08g0.470g×100%≈17%。答案(1)Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑(2)17%【应用4】5.85gNaCl固体与足量浓H2SO4和MnO2共热，逸出的气体又与过量H2发生爆炸反应，将爆炸后的气体溶于一定量水后再与足量锌作用，问最后可得H2多少升(标准状况)。解析若先由NaCl―――→浓H2SO4△HCl算出HCl的量，再由MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O算出Cl2的量，……这样计算非常繁琐。找出以下关系式就可迅速求解。设可得H2的物质的量为x,5.85gNaCl的物质的量为0.1mol。NaCl～HCl～12Cl2～HCl～12H20．1molx显然x＝0.05mol，则V(H2)＝0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L。答案1.12L总结归纳解题关键：应用有关化学方程式或原子守恒规律找出物质变化过程中已知量与待求量之间的数量关系(即找准关系式)。考点三有关混合物类计算的“简化高手”：平均值法所谓平均值法就是一种将数学平均原理应用于化学计算中的一种解题方法。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Mr1和Mr2的取值范围，或根据M1和M2确定M的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见的平均值有：求平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均浓度、平均含量、平均摩尔电子质量、平均组成等。【示例3】可能混有下列两种杂质的硫酸铵样品13.2g，与过量NaOH溶液在加热条件下反应，收集到标准状况下4.3L气体，则样品中不可能混入的杂质是()。A．NH4HCO3、NH4NO3B．(NH4)2CO3、NH4ClC．NH4Cl、NH4HCO3D．NH4Cl、NH4NO3解析13.2g纯净的(NH4)2SO4与过量NaOH溶液在加热条件下反应时最多能生成标准状况下4.48L气体，实际生成气体的体积为4.3L4.48L，故杂质中能转化为NH3的氮元素含量低于(NH4)2SO4中的氮元素含量。(NH4)2SO4中的氮元素含量为14/66，NH4HCO3中的氮元素含量为14/79，NH4NO3中能转化为NH3的氮元素含量为14/80(注意NO－3中的氮元素不能转化为NH3)，(NH4)2CO3中的氮元素含量为14/48，NH4Cl中的氮元素含量为14/53.5。B项中两种物质中的氮元素含量均比硫酸铵中的高，C、D两项中两种物质的氮元素含量一种比硫酸铵中的高，一种比硫酸铵中的低，A项中两种物质的氮元素含量均比硫酸铵的低，依平均值原理知，样品中不可能混入的杂质是(NH4)2CO3、NH4Cl。答案B【应用5】现有80mL0.2mol·L－1的KOH溶液，将其和40mL0.5mol·L－1的KOH溶液混合，(混合后溶液的体积不等于两溶液的体积之和)，则所得混合溶液的物质的量浓度可能为()。A．0.3mol·L－1B．0.35mol·L－1C．0.7mol·L－1D．0.4mol·L－1解析两种KOH溶液的平均物质的量浓度为0.2＋0.52＝0.35mol·L－1，而题中的低浓度的KOH所占体积大，故混合溶液的浓度会偏向0.2mol·L－1，而小于0.35mol·L－1。答案A【应用6】把含有某一种氯化物杂质的MgCl2粉末95g溶于水后，与足量AgNO3溶液反应，测得生成的AgCl300g，则该MgCl2中的杂质可能是()。A．NaClB．AlCl3C．KClD．CaCl2解析提供1molCl－所需各物质的质量(即“平均摩尔Cl－质量”)分别为：而平均值＝95×143.5300＝45.4，小于45.4只有AlCl3，故选B。答案B物质的化学式MgCl2NaClAlCl3KClCaCl2平均摩尔Cl－质量47.558.544.574.555.5规律应用平均值规律的两大应用1．介于关系：即平均值介于组分值之间(或介于最大值与最小值之间且可能与中间某一组分的值相等)，即n(A)nn(B)[设n(B)n(A)]。若某一组分值与平均值相同时，该组分含量的多少对平均值的大小无影响。2．趋向关系：平均值越接近某组分值，此组分在混合物中的含量越大。考点四淡化中间过程，关注最终组成：巧用终态分析法终态分析法是利用逆向思维方式，以与待求量相关的物质(离子、分子或原子)在终态的存在形式为解题的切入点，找出已知量与待求量之间的关系，不考虑中间变化过程的一种快捷有效的解题方法。在一些多步反应或多种混合物的计算中，由于涉及到的反应繁多、数据不一或变化过程复杂，解题时如果逐一去分析这些反应或过程，按步就班的进行计算，往往会纠缠不清，导致思维混乱，不但费时费力，而且极易出错，甚至无法解答。但如果我们淡化中间过程，关注最终组成，利用守恒关系进行整体分析，就会简化思维，从而快速求解。【示例4】向一定量Fe、Fe2O3的混合物中加入250mL2mol·L－1的HNO3溶液，反应完成后生成1.12LNO(标准状况)，再向反应后溶液中加入1mol·L－1NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入