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有关化学式的计算是学习化学的基本技能,也是初中化学计算的重点,要想解题迅速准确,必须针对题目的特点选择最有效的解题方法,甚至是多种方法综合运用,以达到减少运算量、增强运算准确率的效果。下面为同学们介绍几种常用的解题方法和技巧。
一、配平法
例1要使SO2与SO3有相同质量的氧元素,则SO2与SO3的分子个数比为( )。
A. 1:1B. 3:2 C. 1:4 D. 6:5
解析:本题中SO2与SO3含有相同质量的氧元素,根据“元素质量比等于相对原子质量与原子个数乘积之比”可知,在SO2与SO3的分子中含有相同个数的氧原子;SO2与SO3分子中氧原子个数2与3的最小公倍数为6,所以我们可以配平为:3SO2和2SO3,即SO2与SO3的分子个数比为3:2。答案为B。
二、定“1”法
例2下列铁的氧化物中,铁元素的质量分数由高到低排列正确的是()。
A.FeO Fe2O3 Fe3O4 B.Fe2O3 Fe3O4 FeO
C.Fe3O4Fe2O3FeO D.FeO Fe3O4 Fe2O3
解析:本题可以利用元素质量分數的公式,常规解法是利用公式:某元素的质量分数=×100%,分别求出3种物质中铁元素的质量分数,然后比较大小,但运算麻烦。
此题可以将3种物质中铁元素的原子个数定为“1”,然后比较化学式中氧原子的个数,再比较分母的大小进行判断。先把FeO、Fe2O3、Fe3O4化学式变形为:FeO、FeO、FeO;比较氧原子的个数:1、、;铁原子的个数相同,氧原子的个数越少则铁元素的质量分数越大。答案为D。
三、平均值法
例3已知碳酸钙(CaCO3)和另一物质组成的混合物含碳量大于12%,则另一物质可能是()。
A.Na2CO3B.MgCO3 C.KHCO3D.K2CO3
解析:本题可以利用平均值法,根据题目所给的数据,此数据实际上是含杂质的混合物进行反应时测出的平均值,与假设为纯净物时所得的数据进行对比,一个数据应大于平均值,一个应小于平均值,从而判断杂质的成分。
首先计算出纯净的碳酸钙中的含碳量等于12%,根据题意,混合物中的含碳量应大于12%,则所含的另一物质含碳量必大于12%。在选项中物质含碳量情况为:Na2CO3小于12%,MgCO3大于12%,KHCO3等于12%,K2CO3小于12%。答案为B。
四、极值讨论法
例4由碳和氧两种元素组成的气体,其中碳与氧两种元素的质量比不可能是()。
A.3:4 B.3:5 C.3:8 D.3:9
解析:由碳和氧两种元素组成的气体,在初中化学中可能是CO、CO2或CO和CO2的混合气体。假设全部是CO,则碳与氧两种元素的质量比为3:4;假设全部是CO2,则碳与氧两种元素的质量比为3:8;若是CO和CO2的混合气体,则碳与氧两种元素的质量比应在3:4与3:8之间。所以碳与氧两种元素的质量比不可能是3:9。答案为D。
五、固定关系法
例5由Na2S、Na2SO3、Na2SO4 3种物质组成的混合物中,测得硫元素的质量分数为32%,则氧元素的质量分数为 。
解析:观察3种物质的化学式的特征可知,所含Na与S的原子个数比均为2:1,由此可知,Na与S两种元素有固定的质量比,其质量比等于相对原子质量与个数乘积之比,还等于质量分数比。设钠元素的质量分数为x,因此有=,解得钠元素的质量分数为46%,所以氧元素的质量分数为:1-46%-32%=22%。
六、等量代换法
例6某甲醛溶液中氢元素的质量分数为10%,则碳元素的质量分数为多少?(甲醛的化学式为HCHO)
解析:本题常规解法是:先根据溶液中氢元素的质量分数求出甲醛的质量分数,再利用甲醛化学式求出溶液中碳元素的质量分数。这种解法运算太多,容易出错。
分析甲醛化学式HCHO,我们会发现其中H、O原子个数比为2 :1,即可将甲醛的化学式写作CH2O。则此题可以巧解。
HCHO可写作CH2O,可虚拟由HCHO和H2O构成的溶液的化学式为Cm(H2O)n ,
H%=10%,则 H2O%=H%×=90%,
所以C%=1-H2O%=1-90%=10%。
一、配平法
例1要使SO2与SO3有相同质量的氧元素,则SO2与SO3的分子个数比为( )。
A. 1:1B. 3:2 C. 1:4 D. 6:5
解析:本题中SO2与SO3含有相同质量的氧元素,根据“元素质量比等于相对原子质量与原子个数乘积之比”可知,在SO2与SO3的分子中含有相同个数的氧原子;SO2与SO3分子中氧原子个数2与3的最小公倍数为6,所以我们可以配平为:3SO2和2SO3,即SO2与SO3的分子个数比为3:2。答案为B。
二、定“1”法
例2下列铁的氧化物中,铁元素的质量分数由高到低排列正确的是()。
A.FeO Fe2O3 Fe3O4 B.Fe2O3 Fe3O4 FeO
C.Fe3O4Fe2O3FeO D.FeO Fe3O4 Fe2O3
解析:本题可以利用元素质量分數的公式,常规解法是利用公式:某元素的质量分数=×100%,分别求出3种物质中铁元素的质量分数,然后比较大小,但运算麻烦。
此题可以将3种物质中铁元素的原子个数定为“1”,然后比较化学式中氧原子的个数,再比较分母的大小进行判断。先把FeO、Fe2O3、Fe3O4化学式变形为:FeO、FeO、FeO;比较氧原子的个数:1、、;铁原子的个数相同,氧原子的个数越少则铁元素的质量分数越大。答案为D。
三、平均值法
例3已知碳酸钙(CaCO3)和另一物质组成的混合物含碳量大于12%,则另一物质可能是()。
A.Na2CO3B.MgCO3 C.KHCO3D.K2CO3
解析:本题可以利用平均值法,根据题目所给的数据,此数据实际上是含杂质的混合物进行反应时测出的平均值,与假设为纯净物时所得的数据进行对比,一个数据应大于平均值,一个应小于平均值,从而判断杂质的成分。
首先计算出纯净的碳酸钙中的含碳量等于12%,根据题意,混合物中的含碳量应大于12%,则所含的另一物质含碳量必大于12%。在选项中物质含碳量情况为:Na2CO3小于12%,MgCO3大于12%,KHCO3等于12%,K2CO3小于12%。答案为B。
四、极值讨论法
例4由碳和氧两种元素组成的气体,其中碳与氧两种元素的质量比不可能是()。
A.3:4 B.3:5 C.3:8 D.3:9
解析:由碳和氧两种元素组成的气体,在初中化学中可能是CO、CO2或CO和CO2的混合气体。假设全部是CO,则碳与氧两种元素的质量比为3:4;假设全部是CO2,则碳与氧两种元素的质量比为3:8;若是CO和CO2的混合气体,则碳与氧两种元素的质量比应在3:4与3:8之间。所以碳与氧两种元素的质量比不可能是3:9。答案为D。
五、固定关系法
例5由Na2S、Na2SO3、Na2SO4 3种物质组成的混合物中,测得硫元素的质量分数为32%,则氧元素的质量分数为 。
解析:观察3种物质的化学式的特征可知,所含Na与S的原子个数比均为2:1,由此可知,Na与S两种元素有固定的质量比,其质量比等于相对原子质量与个数乘积之比,还等于质量分数比。设钠元素的质量分数为x,因此有=,解得钠元素的质量分数为46%,所以氧元素的质量分数为:1-46%-32%=22%。
六、等量代换法
例6某甲醛溶液中氢元素的质量分数为10%,则碳元素的质量分数为多少?(甲醛的化学式为HCHO)
解析:本题常规解法是:先根据溶液中氢元素的质量分数求出甲醛的质量分数,再利用甲醛化学式求出溶液中碳元素的质量分数。这种解法运算太多,容易出错。
分析甲醛化学式HCHO,我们会发现其中H、O原子个数比为2 :1,即可将甲醛的化学式写作CH2O。则此题可以巧解。
HCHO可写作CH2O,可虚拟由HCHO和H2O构成的溶液的化学式为Cm(H2O)n ,
H%=10%,则 H2O%=H%×=90%,
所以C%=1-H2O%=1-90%=10%。