化学计算常用方法与技巧

化学计算常用方法与技巧11.常考知识点：有关化学式、分子式的确定；以物质的量为中心的计算；有关阿伏加德罗常数的计算与判断；溶液组成的表示方法；多步反应的计算；结合表格的计算；结合图形的计算；需要讨论的计算等。2.命题新动向：①计算题向过程简单，重能力考查方向转化；②与实际切合更紧密，通常与推断、实验、有机等结合进行考查；③结合表格和图形的计算题会逐渐增多。返回目录返回目录题型一阿伏加德罗常数的概念例1以NA代表阿伏加德罗常数，有关反应：C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)；ΔH=－1300kJ/mol下列关于此热化学方程式的说法正确的是（）A.有4NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量B.有NA个水分子生成且为液体时，吸收1300kJ的能量C.有4NA个碳氢共用电子对拆开时，放出1300kJ的能量D.有10NA个电子转移时，该反应放出1300kJ的能量[解析]题给反应中每有1molC2H2参加反应，就拆开2molC－H键，有10mol电子转移，同时生成1mol水（液态），2molCO2（共含8mol碳氧共用电子对）。注意，B答案中水分子无状态可言。返回目录返回目录25题型二气体计算例2一定条件下，4gA和14gB的混合气体体积为448mL，相同状况下，8gA和17gB的混合气体体积为672mL，A、B可能是下列各组的（）A.乙烯和乙炔B.乙炔和苯C.甲烷和甲醇D.环己烷和1—丁烯返回目录返回目录[解析]如果有8gA和28gB的混合气体，则其体积应为896mL，所以，相同条件下11gB气体的体积为224mL；所以，14gB的体积为（224/11×14）mL，所以，4gA的体积为448mL－（224/11×14）mL=224×（8/11）mL，所以，每224mLA气体的质量为：4g×11/8=（11/2）g，所以，A、B两气体的密度比即相对分子质量之比为1∶2，4个候选答案中只有甲烷和甲醇符合，所以，答案选C。例3将1molCH4、xmolO2、ymolNa2O2放入密闭容器中，在25℃时用电火花引发反应。反应完成后，反应物均无剩余，恢复到原温度后容器内压强为0。Ⅰ.已知最后产物中无NaHCO3：（1）y最大值为？此时x为？（2）y最小值为？此时x为？（3）y、x必须满足的一般关系式？Ⅱ.如果最后产物中可以出现NaHCO3，则上述（1）（2）（3）哪问答案会出现什么变化？返回目录返回目录[解析]Ⅰ.（1）y最大值出现时产物为Na2CO3和NaOH，总方程式如下：CH4+O2+3Na2O2=Na2CO3+4NaOH…①；所以,y最大值为3，21将此时x=；（2）y最小值出现时产物为Na2CO3和H2O，总方程式如下：CH4+O2+Na2O2=Na2CO3+2H2O…②；所以，y最小值为1，此时x=；（3）Na2O2生成的O2总是y/2mol，而1molCH4完全燃烧时需要的O2总是2mol，根据O2守恒有：y/2+x=2，即y=4－2x；此中也可以使用氧化还原反应的电子守恒法：1molCH4失8e－，xmolO2得4xe－，ymolNa2O2失2ye－（因为产物中氧元素化合价都为－2），所以，4x+2y=8,即y=4－2x;Ⅱ.如果Na2CO3继续吸收CO2成为NaHCO3，则CO2与Na2O2反应的总方程式为:4CO2+2Na2O2+2H2O=4NaHCO3+O2;此时,密闭容器中的反应总方程式可写为：CH4+O2+Na2O2=NaHCO3+H2O；所以，y最小值为0.5，此时，x=。返回目录返回目录23232147232147题型三守恒法、图象法等常见计算方法例4称取金属钠、铝、铁各mg，在室温下分别与VL4mol·L－1的盐酸充分反应，试判断在下列四种情况下，V值的取值范围（用含m的表达式表示）：（1）铝与盐酸反应放出的氢气最多：；（2）钠与盐酸反应放出的氢气最多：；（3）铝、铁放出的氢气一样多：；（4）钠、铝放出的氢气一样多：。返回目录返回目录[答案]Ⅰ.（1）y=3，x=；（2）y=1，x=；（3）y=4－2x；Ⅱ.(2)y最小值为0.5，此时，x=；(1)和(3)两问答案均无变化。472321返回目录返回目录[解析]先求出mg的Na、Al、Fe分别与4molL的HCl恰好完全反应所需HCl的体积V升。2Na+2HCl==2NaCl+H2↑46g2molmg4V1molV1=m/92(L)2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑54g6molm4V2V2=m/36(L)Fe+2HCl==FeCl2+H2↑56g2molmg4V3molV3=m/112(L)将所需HCl的体积由小到大在数轴上标出：分析范围讨论如下：①0V≤时；在此时Fe过量或恰好反应，而对Na和Al而言酸不足，Na和Al金属过量，根据酸的量来计算产生的H2的量。由于Fe、Na、Al消耗的酸量相同，放他们放出的H2的量也相等，但过量的Na又返回目录返回目录12m可与H2O反应放出。这三种金属放出H2的量为：VNaVAl=VFe，这与（3）的要求相同。②m/112Vm/92时；此时Fe全反应完而酸有剩余，对于Na和Al两金属而言，反应的酸不足，Na和Al两金属有余。Na、Al放出的H2比铁放出的H2多。但剩余的Na又可与酸中的H2O反应，Na放出的H2比Al放出的H2多。三种金属产生的H2的量是VNaVAlVFe，这与（2）要求相同。③V=时，此时酸量对于Fe来说为过量，铁完全反应；对于Na来说适量，Na恰好和酸完全反应完；对于Al用来说，Al过量，酸全反应。由于Na、Al消耗的酸量相同，两者放出的H2的量相同，此时三种金属放出H2的量情况是VNa=VAlVFe，这与（4）要求相同。返回目录返回目录92m④m/92V≤m/36时：此时酸量对于Na和Fe已经过量，Na和Fe相比，对Fe来说酸过量更多，即Fe放出的H2体积VFe比Na放出H2的体积小，对于Al来说，Al反应后还有剩余。此时三种金属放出H2的量是VAlVNaVFe，这情况与（1）要求相同。⑤Vm/36时；对三种金属来说酸都已过量，而金属量不足，三种金属全反应完放出H2的体积是：VAlVNaVFe，这与（1）要求相同。总结上述讨论情况得答案：（1）Vm/92；（2）m/112Vm/92；（3）V≤m/112；（4）V=m/92返回目录返回目录[答案]（1）Vm/92；（2）m/112Vm/92；（3）V≤m/112；（4）V=m/92例5将51.2gCu完全溶于适量浓硝酸溶液中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）的混合气体共amol，将这些气体完全通入足量烧碱溶液，充分反应后，共消耗NaOHbmol。（有关反应方程式：①N2O42NO2;②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O；③NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O）（1）若a=0.8，则原0.8mol混合气体能否被烧碱溶液完全吸收？；（如此处认为是不能，下问不用回答）：当b=1.0时，原0.8mol混合气体中N2O4和NO2的物质的量分别为：、；（2）若仅已知a=0.8，试求b值的范围：；返回目录返回目录[解析]（1）题中0.8molCu完全被氧化时失去电子1.6mol，所以，HNO3生成0.8molNO、N2O4、NO2的混合气体时共得电子1.6mol；所以，平均每生成1mol氮氧化物得电子2mol；但因为每生成1molN2O4时得电子2mol，每生成1molNO时得电子3mol，每生成1molNO2时得电子1mol，所以，混合物中N2O4不管有多少，NO和NO2的物质的量都必须相等，所以，它们可被NaOH溶液完全吸收；NO、N2O4、NO2被NaOH溶液吸收后所得产物中N、Na原子个数比为1∶1，所以，B=1.0即0.8mol氮氧化物中含N原子共1.0mol，因为每含1molN2O4，N原子物质的量就比气体的物质的量多1mol，所以，根返回目录返回目录（3）求a=0.8时，气体与碱反应所得溶液中NaNO3的物质的量（可用含有关字母的代数式表示）。据差量法，0.8mol氮氧化物中含的N2O4的物质的量为0.2mol；根据N原子守恒，并且NO、NO2物质的量相等，所以，NO、NO2的物质的量均为0.3mol；（2）仅已知a=0.8mol，所以，平均每生成1mol氮氧化物得电子2mol；氮氧化物混合物中N2O4不管有多少，NO和NO2的物质的量都必须相等，所以，当只含N2O4时N原子物质的量最多，为1.6mol，当只含NO、NO2时N原子最少，为0.8mol，所以，0.8＜b＜1.6；（3）显然，NO、NO2物质的量相等时所得产物中无NaNO3，所以，所有NaNO3全部来自N2O4，因为：N2O4~2NO2~NaNO3，所以，n（N2O4）=n（NaNO3），根据上述（1）中求n（N2O4）时的差量法可知，n（N2O4）=b－0.8。[答案](1)能；N2O4为0.2mol，NO2为0.3mol；(2)0.8＜b＜1.6；（3）b－0.8。返回目录返回目录[解析]如果只生成CO2，则压强应不变；如果只生成CO，则方程式为2C（s）+O2（g）=2CO（g），压强应增大1倍。题中增大0.4倍，则碳的氧化产物必同时有CO和CO2。设CO、CO2的物质的量比为x∶y,可以写出总方程式进行计算。答案：参加反应的碳的质量为4.2g。返回目录返回目录1.将一定质量的碳和8g氧气在密闭容器中高温反应后，恢复到原来温度，测得容器内压强增大0.4倍，则参加反应的碳的质量为（）A.2.4gB.4.2gC.6gD.8.4g随堂练习2.1体积SO2和3体积空气混合后，在450℃以上通过V2O5催化剂发生如下反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)，若在同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9∶1。则反应掉的SO2是原有SO2的（）A.40%B.60%C.80%D.无法计算[解析]题中密度比等于体积反比，等于物质的量反比。所以，反应前后气体的总物质的量之比为1∶0.9。设开始时体系中气体总物质的量为1mol（其中SO2物质的量为0.25mol），则平衡时气体总物质的量为0.9mol，减少0.1mol，根据差量法可知，消耗的SO2为0.2mol，所以，题中所求百分比为0.2/0.25·100%=80%。答案选C。返回目录返回目录3.已知400℃和1.01×105Pa时的气体摩尔体积为55.20L·mol－1，在该条件下有1mol气体X发生如下反应并达到平衡：2X(g)mY(g)+Z(g)，测得平衡混合气中X的体积分数为58.80％，混合气体的总质量为46.00g，混合气体的密度为0.72g·L－1。则平衡混合气体的平均相对分子质量为（）A.58.80B.46.00C.39.74D.16.13[解析]在题设条件下气体的摩尔体积为55.20L·mol－1，所以，此时气体密度的计算公式为：ρ=m/V=M/Vm=M/55.20（g·L－1），M=55.20·ρ;所以,题中平衡混合气体的平均相对分子质量=55.20×0.72=39.74。返回目录返回目录M4.一定体积的KMnO4溶液恰好能氧化一定质量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O。若用0.1000mol·L－1的NaOH溶液中和相同质量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O；所需NaOH溶液的体积恰好为KMnO4溶液的3倍，则KMnO4溶液的浓度(mol·L－1)为（）提示：①H2C2O4是二元弱酸；②10[KHC2O4·H2C2O4]+8KMnO4+17H2SO48MnSO4+9K2SO4+40CO2↑+32H2OA.0.008889B.0.08000C.0.1200D.0.2400[解析]利用关系式法，3NaOH－KHC2O4·H2C2O4－KMnO40.1mol/L×3Lc(KMnO4)×1Lc(KMnO4)=0.08mol/L。返回目录返回目录仿真练习545.等物质的量的短周期金属元素单质A