初中化学计算技巧

化学计算是将基本概念、基本理论、元素、化合物知识和化学实验等综合应用的一种基本技能,它涉及到化学和数学两种知识，而通过计算，又能进一步加深理解和巩固化学基础知识。应用解题的一些技巧，不但能使解题速度加快，还能提高解题的准确性。下面列举几种最常用的解题技巧。一、巧找关系1、关系量法在化学式计算中的运用。——感受以不变应万变的从容。（1）依据：化学式表示的含义；化合物中各元素的质量比就是原子的相对原子质量总和的比；即化合物中各元素的质量比=各元素的原子（微粒）个数×该原子的相对原子质量的比。（2）典型例题：例1、相同分子个数的SO2和SO3中，O元素的质量比。解析：2O~SO2~SO3~3O2×163×16即SO2和SO3中O元素的质量比为2：3例2、相同质量的SO2和SO3分子个数比为。解析：此题仍可用关系量法。假设相同质量的SO2和SO3分子个数比χ：y，由此得关系量：χSO2~ySO364χ80y1164χ：80y=1：1答：相同质量的SO2和SO3分子个数比为5：4。χy54=例3、X元素的一个原子的质量是m克，Y元素的相对原子质量为A，化合物XY2的相对分子质量是M，则W克XY2中含有Y原子的数目是。A、2W（M-2A）/M·mB、2WA/(M-2A)C、W(M-2A)/2MmD、m(M-2A)/2Mw解析：此题在化学式的计算中，综合了原子质量，相对原子的质量、元素质量、物质质量的计算，解此题的关键是找出其中的关系量：设：W克XY2中含有a个XY2分子，则Y原子的数目为2a个由题意，得关系量aXY2~aX~2aYWamaMaM-2aA2aA所以Y原子的数目为WamaMaM-2aA=W(M-2A)M·m2W(M-2A)M·ma=化合物中各微粒的实际质量化合物中各微粒的相对质量例4、有一不纯的硫酸铵样品的含氮质量分数为20%，则该样品含硫酸铵的纯度是多少？解析：有关不纯物中某元素质量分数的计算，除了用公式的方法解决外，也可用关系量法解题。为了便于理解，我们假设该样品的质量为m克，纯度为χ。根据化学式可得关系式：(NH4)2SO4~2N13228m×χm×20%χ=94.3%答：样品中硫酸铵的纯度为94.3%。14228χ20%=小结：化学式实质上告知我们的是一个有关物质中各微粒的个数关系，从而由个数×该微粒的相对质量得到各微粒间的质量比，例出比例式求解。无论是已知微粒个数求质量，还是已知质量求微粒个数，我们都可以根据化学式列出物质中各微粒的个数比这个关系量，采用以不变应万变的策略进行求解。2、关系量法在多步化学反应一步计算中的运用。——感受简便计算的快乐。这类计算根据多步化学反应方程式中有关物质量的关系，建立起已知量和未知量之间的关系式，然后进行计算。例5、将13克锌粒投入足量的稀硫酸中，放出的氢气能跟多少克高锰酸钾完全分解时放出的氧气恰好完全反应？解析：与本题有关的化学方程式有：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑2H2+O2=====2H2O如果按常规计算，该题应先根据锌的质量求出氢气的质量，再由氢气质量求出与其反应的氧气质量，最后根据高锰酸钾的分解反应求所需的高锰酸钾质量。该题中的化学方程式计算最少得三步，而氢气和氧气的质量都不是我们的最终目标，在此只是起到了一种桥梁的关系。△点燃解：设需要KMnO4的质量为χ，由反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑2H2+O2=====2H2O得关系量：2KMnO4~O2~2H2~2Zn15865χ13158：65=χ：13χ=31.6（克）答：略△点燃小结：多步反应一步计算法中的关键：通过多步化学反应中的中间量（桥梁）建立起已知物和待求物间的关系量，再由关系量列出比例求解。二、巧用差量1、依据：质量守恒定律。2、常见类型：（1）2KClO32KCl+3O2↑CaCO3CaO+CO2↑反应后固体质量减少，其差值为生成的气体的质量。（2）H2+金属氧化物金属+水CO+金属氧化物金属+CO2反应后固体质量减少，其差值（减少量）为金属氧化物失去的氧元素的质量。（3）C+金属气化物金属+CO2反应后固体质量减少，其差值为生成CO2的质量。△△MuO2△△△（4）金属+酸盐+H2↑该反应中，金属的质量一定减少，溶液的质量一定增加，其中溶液质量的增加值等于参加反应的金属质量减去生成的氢气的质量。（5）金属+盐新盐+新金属该反应，若金属的质量增加，则溶液的质量必减少，而若金属的质量减少，则溶液的质量必增加。其差值等于参加反应的金属质量减去生成的金属质量。（6）不溶性碱碱性氧化物+H2O该反应中，固体的质量减少，其差值为生成的H2O的质量。△例6：将H2通入盛有8克CuO的试管中，加热一会儿后停止加热，继续通入H2到试管冷却，称得固体剩余物的质量为7克。求剩余物中Cu的质量为多少克？解析：该反应中试管中的固体质量减少，其减少量为参加反应的氧元素的质量。设剩余物中Cu的质量为χ克H2+CuOCu+H2O△m=CuO–Cu6480-64=16χ8-7=164：16=χ：2χ=4（克）答：略。△例7：现将一根据质量为30克的洁净的铁丝插入一硫酸铜溶液中，作用一会儿后（假设析出的铜完全附在铁丝表面），取出铁丝，洗净，干燥后称得质量为30.4克，求有多少克铜附在铁片表面？解析：该反应中溶解的铁（反应的铁）的质量比生成的铜的质量（附在铁丝上的铜）少，因而固体的质量增加，其差值为生成的铜与参加反应的铁的差值。设有χ克铜附在铁片表面Fe+CuSO4FeSO4+Cu△m=Cu–Fe6464–56=8χ30.4–30=0.464：8=χ：0.4χ=3.2（克）答：略。例8：NaCl和Na2CO3的混合物15.6克与108.8克某质量分数的盐酸恰好完全反应，蒸发反应后的溶液，得到干燥后的晶体16.7克，求原混合物中NaCl的质量？解析：此反应中NaCl不参加反应，Na2CO3与HCl反应生成NaCl，其质量增加，增量为两者的差值。设原混合物中有NaCl为χ克，则Na2CO3的质量为（15.6-χ）克Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑△m=Na2CO3–2NaCl106117–106=11（15.6-χ）16.7–15.6=1.1106：11=(15.6-χ)：1.1χ=5（克）答：略。小结：差量计算的依据还是质量守恒定律。解题的关键是要寻得造成反应前后质量改变的量的关系，列出关系量，简化计算过程，也简化了计算过程中的数据处理，从而提高解题的准确率和解题速度。三、巧作假设——补充题中似乎不足的关键量，寻求解题突破口。假设用具体物质代替题目中抽象或不定的物质1、主要类型假设用具体数据代替题目中的未知数据2、典型例题：（1）假设用具体物质代替题目中抽象或不定的物质。例9：完全中和某一强酸溶液，需要一定质量的NaOH，如改用相同质量的KOH，反应后溶液的PH（）A.大于7B.小于7C.等于7D.无法确定解析：题中给出的强酸为一种不定的酸，它可以是盐酸、硫酸、硝酸等等。这给解题带来了困难，因而我们给题中的不定物质作出假设，补充其中的不足量，简明解题过程。设题目中的强酸溶液为硫酸溶液，含H2SO498克H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O9880H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O98112现只有80克KOH与H2SO4反应，所以反应中H2SO4过量，溶液PH＜7。（2）假设具体数据代替题目中未知数据。①设：“100”法在解题中的活用例10：在化合物X2Y和化合物YZ2中，Y的质量分数分别为40%和50%求化合物X2YZ3中Y的质量分数。解析：设化合物X2Y的式量为“100”，则Y的相对原子质量为40。X的相对的原子质量=（100-40）=30根据题意，得×100%=50%=50%Z=20所以化合物中Y%=×100%=×100%=25%12YY+2Z4040+2ZYX2YZ34030×2+40+20×3例11：有质量分数为20%的NaCl溶液一瓶，倒出3/4后，加水至原来的质量，又倒出2/3求，求最后剩下的溶液的质量分数。解析：设20%的NaCl溶液一瓶的质量为“100”克，当倒出3/4后，加水到原来的质量时，其质量分数为：×100%=5%又倒出2/3后，剩下的溶液的质量分数未变，即仍为5%。答：略。100×20%×（1-3/4）100例12：已知t℃时，某硝酸钾饱和溶液的质量分数为20%，求t℃时，硝酸钾的溶解度。解析：该题可用公式法求解饱和溶液的质量分数=×100%也可用关系量法求：设该饱和溶液的质量为100克则溶质为100×20%=20克溶剂：100-20=80克m质+m剂=m饱和溶液S1002080S:100=20:80S=25（克）答：略。S100+S例13、为制取氧气，实验室里取一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物，二氧化锰在混合物中的含量为20%，加热反应一段时间后，二氧化锰在混合物中的含量为25%，求氯酸钾的分解率？解析：设原混合物总质量为100克，则MnO2的质量为100×20%=20克由题意可知：反应后残余固体质量为=80（克）由质量守恒定律可得：氧气的质量为100–80=20克设参加反应的KClO3质量为χ克2KClO32KCl+3O2↑24596χ20245:96=χ:20χ=51（克）氯酸钾的分解率为：×100%=63.75%答：略。△MnO22025%5180小结：对于设“100”方法，同样可用于设“1”，在无数据或数据不足的计算中，可以补充解题的条件，使计算过程简单、清晰。假设特殊数据(常用相对分子质量)在无数据计算题中的应用。例14、某学校的化学兴趣小组的同学在一次定量实验中发现了一个有趣的实验现象，实验室中有一份有趣的稀硫酸，无论实验时取用多少克，在与足量的氯化钡溶液反应后，所得的沉淀质量都与所取的稀硫酸的质量相等。你能根据他们的实验分析这份特殊稀硫酸的质量分数吗？解析：本题是一道典型的无数据计算题，关键在于从题中寻求相关的数据关系，并创造数据（假设特殊数据）进行有效的计算。本题如果用相对分子质量（式量）作为假设数据可以大大简化计算过程。设：同学们在实验中所取的稀硫酸的质量为233克，则根据题意可得，生成的硫酸钡沉淀的质量也是233克。根据化学方程式：H2SO4+BaCl2=BaSO4+2H2O98233可知，在233克的稀硫酸中含有98克硫酸，则该稀硫酸的质量分数为×100%==42.1%答：略98233四、巧择守恒例15、将3.8克二氧化碳和一氧化碳的混合气体，先通过足量的灼热的氧化铜充分反应，然后把生成的气体通入到足量的澄清的石灰水中，经过滤、干燥，得沉淀10克，求原混合气体中碳元素的质量分数。解析：混合气体中的碳元素发生反应后全部变成碳酸钙沉淀中的碳元素，根据碳元素守恒即可立式求解。设碳酸钙沉淀中含有x克的碳元素CaCO3~C1001210xx=1.2（克）混合气体中碳元素的质量分数为×100%=31.6%答：略1.23.8五、十字交叉法能用十字交叉法计算的化学题：（1）不同质量分数溶液混合或配制中两种溶液的质量比；（2）已知混合物中某共同元素的质量分数，求混合物中两物质的质量比。1、十字交叉法在溶液配制中的运用例16、把200克30%的硫酸溶液稀释成20%的溶液，需加水多少克？解析：可用十字交叉法解的题目都可用代数法解得，但十字交叉法较简便。设需加水χ克30（20-0）20=0（30-20）200χ答：略。Χ=100（克）例17：由MgO和Fe2O3组成的混合物，测得其中氧元素的质量分数为38%，求混合物中，Fe2O3的质量分数。解析：MgO和Fe2O3中氧元素的质量分数分别为×100%=40%×100%=30%根据十字交叉法：Fe2O3MgO则Fe2O3的质量分数为：×100%=20%答：略。1616×3401603040-38384038-30=1411+4