论文部分内容阅读
化学计算是中学化学教学的重点和难点，许多学生对化学计算题感到十分棘手.笔者根据自己多年的教学，总结出化学计算题型中的一些规律，得出八种方法，与大家一起分享.
一、守恒法
1.物质的量守恒
在化学变化中，相应元素的物质的量或原子个数是不变的.
例1 将镁条在空气中燃烧后的全部产物溶解在50 mL 1.8 mol/L的盐酸中，以20 mL，0.9 mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸，然后向此溶液中加入过量NaOH，把全部氨蒸发出来，用足量盐酸吸收.经测定氨的质量为0.102 g.试计算镁条的质量.
解析：本题中有关物质的反应过程如图1所示.
Mg空气MgO
Mg3N2盐酸过程MgO
Mg3N2盐酸过程MgCl2
NH4Cl
HClNaOHMgCl2
NH4Cl
NaClNaOHNH2
图1
设镁条的质量为x g，根据氯气元素守恒列式如下：
n（CHCl）=2n（Mg）+n（NH4Cl）+n（NaCl）
5×10-3 L×1.8 mol/L=2×x24+20×10-3 L×0.9 mol/L+0.102 g17 g/mol，x=0.792 g.
2.得失电子守恒
在氧化还原反应中，氧化剂与还原剂得失电子书目相等，利用这些相等关系进行计算，能简化计算过程.
例2 将Mg、Cu组成的26.4 g混合物与足量稀HNO3恰好完全反应，固体完全溶解，收集NO气体体积8.96 L（标准状况下），向反应后溶液中加入足量NaOH，当金属离子恰好沉淀完全，形成沉淀质量（ ）
（A） 43.2 g （B） 46.8 g （C） 53.6 g （D） 63.8 g
解析： HNO3转移电子数：8.96 L22.4 L/mol×3=1.2 mol.由得失电子守恒知n（Mg Cu）=1.2 mol2=0.6 mol.最终沉淀Mg（OH）2、Cu（OH）2混合物质量为：m=ma1mg+mOH-=26.4 g+0.6 mol×2×17 g/mol=46.8 g.
二、归一化法
化学计算中常出现题给数据不足或没有具体数据的问题，这类习题采用日常规解法难以奏效.为了解题方便，常把被研究物质作为单位1进行解题.
例3 由CaCO3和MgCO3组成的混合物高温加热到质量不再减少时，残留物的质量是原混合物质量的一半，则残留物中钙、镁两元素的物质的量此为（ ）
（A） 3∶ 1 （B） 1∶ 3 （C） 2∶ 3 （D） 3∶ 2
解析：CaCO3=CaO+CO2↑，MgCO3=MgO+CO2↑.该残留物中钙、镁两元素的物质的量比为1∶ x，则：56+40x=41×1+44×x（残留物与放出气体质量相等），解得x=3.
三、极值法
常用于确定问题的取值区间.
例4 Mg、Al、Fe三种金属混合物与足量的稀H2SO4反应，生成H22.8 L（标准状况下），则金属混合物中三种金属物质的量之和不可能是（ ）
（A） 0.12 mol （B） 0.15 mol
（C） 0.09 mol （D） 0.1 mol
四、差量法
差量法可以是质量差、体积差、物质的量差等.
例5 在一个固定溶剂的密闭容器中放入3molX气体；2molY气体，一定条件下发生下列反应：4X（g）+4Y（g） 3Q（g）+nR（g）达平衡后，容器内温度与起始时相同，混合气体压强此原来增大10%，X减少 ，求n的值为多少？
解析： 4X（ g ）+4Y （ g ） 3Q （ g ）+nR （ g ） Δn （+）
4 n-5
3×13
（ 3+2 ） ×10%
解得 n = 7
五、终态处理法
不考虑反应的具体细节与全过程，只从反应的最终结果去解决问题.
例6 1.92 g铜片投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下气体0.672 L.将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，求通入氧气体积为多少升？
解析：CuHNO3NO2NOO2H2OHNO3，可以看成氧气氧化了铜
V（O2）=1.92 g64 g/mol×12×22.4 L/mol=0.336 L
六、中路突破法
中路突破法式用来快速处理两种物质不知按什么量相混合，而以等物质的量相混合作参照标准的一种解题方法.
例7 18.7g NaOH和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到250 ℃，经充分反应后排出气体，冷却后得剩余固体质量为16.6 g，则原混合物的组成为（ ）
（A） n（NaOH） （C） n（NaOH>n（NaHCO3）（D） 任意比混合
解析：18.4 g-16.6 g=1.8 g.它全是水，还是水和二氧化碳混合物？我们假设：n（NaOH）=n（NaHCO3）， NaOH+NaHCO3=Na2CO3，那么混合物的质量为 1.818×[84+404]=12.4 g<18.4 g，说明必有NaOH剩余，选（C）.
七、量质分析法
量质分析法是处理物质间相互作用的一种有效方法.从具体物质的性质出发，结合条件和物质的量，分析可能发生的反应，作出判断，解决问题.
例8 充分煅烧50 g硫铁矿粉末，将生成的二氧化碳跟24g氧气混合，并使其在一定条件下反应将反应后的气体先用冰水冷却，得到40 g无色晶体，再将剩余气体通入足量的氢硫酸溶液中，生成44 g淡黄色沉淀，求SO2的转化率.
解析：由FeS2→SO2→SO3，同时发生的反应还有①2H2S+O2=2S+ZH2O. ②SO2+2H2S=3S+2H2O.也即5O2在两个方面有消耗，一是转化为SO3，二是氧化硫化氢.充入的氧气也有两个途径消耗：③SO2O2SO3. ④H2SO2S+H2O.由反应③消耗的氧气量为40 g80 g/mol×16 g/mol=8 g.转化的SO2为32 g.反应④消耗的氧气为24 g-8 g=16 g.16 g的氧气氧化生成的单质硫的质量为：（16 g32 g/mol×4÷2）×32 g/mol=32 g由44 g-32 g=12 g，由②求SO2为：（16 g32 g/mol×4÷2）×32 g/mol=32 g.由44 g-32 g=12 g.由②求为：12 g32 g/mol×13×64 g/mol=8 g.SO2的转化率32 g32 g+8 g×100%=80%.
分析化学过程，指示化学计算的内涵，理顺其中的质与量以及它们之间的逻辑关系，是正确解决化学计算题的基础.
总之，化学计算考查能力要求高，要求思维能力强.相信只要我们理清了思路不难解决这类问题.
安徽省宣城市第二中学 （242000）
一、守恒法
1.物质的量守恒
在化学变化中，相应元素的物质的量或原子个数是不变的.
例1 将镁条在空气中燃烧后的全部产物溶解在50 mL 1.8 mol/L的盐酸中，以20 mL，0.9 mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸，然后向此溶液中加入过量NaOH，把全部氨蒸发出来，用足量盐酸吸收.经测定氨的质量为0.102 g.试计算镁条的质量.
解析：本题中有关物质的反应过程如图1所示.
Mg空气MgO
Mg3N2盐酸过程MgO
Mg3N2盐酸过程MgCl2
NH4Cl
HClNaOHMgCl2
NH4Cl
NaClNaOHNH2
图1
设镁条的质量为x g，根据氯气元素守恒列式如下：
n（CHCl）=2n（Mg）+n（NH4Cl）+n（NaCl）
5×10-3 L×1.8 mol/L=2×x24+20×10-3 L×0.9 mol/L+0.102 g17 g/mol，x=0.792 g.
2.得失电子守恒
在氧化还原反应中，氧化剂与还原剂得失电子书目相等，利用这些相等关系进行计算，能简化计算过程.
例2 将Mg、Cu组成的26.4 g混合物与足量稀HNO3恰好完全反应，固体完全溶解，收集NO气体体积8.96 L（标准状况下），向反应后溶液中加入足量NaOH，当金属离子恰好沉淀完全，形成沉淀质量（ ）
（A） 43.2 g （B） 46.8 g （C） 53.6 g （D） 63.8 g
解析： HNO3转移电子数：8.96 L22.4 L/mol×3=1.2 mol.由得失电子守恒知n（Mg Cu）=1.2 mol2=0.6 mol.最终沉淀Mg（OH）2、Cu（OH）2混合物质量为：m=ma1mg+mOH-=26.4 g+0.6 mol×2×17 g/mol=46.8 g.
二、归一化法
化学计算中常出现题给数据不足或没有具体数据的问题，这类习题采用日常规解法难以奏效.为了解题方便，常把被研究物质作为单位1进行解题.
例3 由CaCO3和MgCO3组成的混合物高温加热到质量不再减少时，残留物的质量是原混合物质量的一半，则残留物中钙、镁两元素的物质的量此为（ ）
（A） 3∶ 1 （B） 1∶ 3 （C） 2∶ 3 （D） 3∶ 2
解析：CaCO3=CaO+CO2↑，MgCO3=MgO+CO2↑.该残留物中钙、镁两元素的物质的量比为1∶ x，则：56+40x=41×1+44×x（残留物与放出气体质量相等），解得x=3.
三、极值法
常用于确定问题的取值区间.
例4 Mg、Al、Fe三种金属混合物与足量的稀H2SO4反应，生成H22.8 L（标准状况下），则金属混合物中三种金属物质的量之和不可能是（ ）
（A） 0.12 mol （B） 0.15 mol
（C） 0.09 mol （D） 0.1 mol
四、差量法
差量法可以是质量差、体积差、物质的量差等.
例5 在一个固定溶剂的密闭容器中放入3molX气体；2molY气体，一定条件下发生下列反应：4X（g）+4Y（g） 3Q（g）+nR（g）达平衡后，容器内温度与起始时相同，混合气体压强此原来增大10%，X减少 ，求n的值为多少？
解析： 4X（ g ）+4Y （ g ） 3Q （ g ）+nR （ g ） Δn （+）
4 n-5
3×13
（ 3+2 ） ×10%
解得 n = 7
五、终态处理法
不考虑反应的具体细节与全过程，只从反应的最终结果去解决问题.
例6 1.92 g铜片投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下气体0.672 L.将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，求通入氧气体积为多少升？
解析：CuHNO3NO2NOO2H2OHNO3，可以看成氧气氧化了铜
V（O2）=1.92 g64 g/mol×12×22.4 L/mol=0.336 L
六、中路突破法
中路突破法式用来快速处理两种物质不知按什么量相混合，而以等物质的量相混合作参照标准的一种解题方法.
例7 18.7g NaOH和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到250 ℃，经充分反应后排出气体，冷却后得剩余固体质量为16.6 g，则原混合物的组成为（ ）
（A） n（NaOH）
解析：18.4 g-16.6 g=1.8 g.它全是水，还是水和二氧化碳混合物？我们假设：n（NaOH）=n（NaHCO3）， NaOH+NaHCO3=Na2CO3，那么混合物的质量为 1.818×[84+404]=12.4 g<18.4 g，说明必有NaOH剩余，选（C）.
七、量质分析法
量质分析法是处理物质间相互作用的一种有效方法.从具体物质的性质出发，结合条件和物质的量，分析可能发生的反应，作出判断，解决问题.
例8 充分煅烧50 g硫铁矿粉末，将生成的二氧化碳跟24g氧气混合，并使其在一定条件下反应将反应后的气体先用冰水冷却，得到40 g无色晶体，再将剩余气体通入足量的氢硫酸溶液中，生成44 g淡黄色沉淀，求SO2的转化率.
解析：由FeS2→SO2→SO3，同时发生的反应还有①2H2S+O2=2S+ZH2O. ②SO2+2H2S=3S+2H2O.也即5O2在两个方面有消耗，一是转化为SO3，二是氧化硫化氢.充入的氧气也有两个途径消耗：③SO2O2SO3. ④H2SO2S+H2O.由反应③消耗的氧气量为40 g80 g/mol×16 g/mol=8 g.转化的SO2为32 g.反应④消耗的氧气为24 g-8 g=16 g.16 g的氧气氧化生成的单质硫的质量为：（16 g32 g/mol×4÷2）×32 g/mol=32 g由44 g-32 g=12 g，由②求SO2为：（16 g32 g/mol×4÷2）×32 g/mol=32 g.由44 g-32 g=12 g.由②求为：12 g32 g/mol×13×64 g/mol=8 g.SO2的转化率32 g32 g+8 g×100%=80%.
分析化学过程，指示化学计算的内涵，理顺其中的质与量以及它们之间的逻辑关系，是正确解决化学计算题的基础.
总之，化学计算考查能力要求高，要求思维能力强.相信只要我们理清了思路不难解决这类问题.
安徽省宣城市第二中学 （242000）