【巩固】
2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。
在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。
溶解28.4g上述混合物,消耗1mol/L盐酸500mL。
燃烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是
A.35gB.30gC.20gD.15g
(2)差量法根据物质发生化学反应的方程式,找出反应物与生成物中某化学量从始态到终态的差量关系进行列式,实际上是比例法。
其解题关键是正确找出化学方程式中的差量(标准差)和实际发生化学反应的差量(实际差),这些差往往是同一物理量(同一单位)的差量。
具体有①质量差;②气体体积差;③物质的量差。
另外,还有压强差、以及热量差等。
【例2】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105Pa,270C)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。
【点拨】原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减少了20毫升。
剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。
CxHy+(x+
)O2xCO2+
H2O体积减少
1 1+
10 20
计算可得y=4,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4
【巩固】
1、现有KCl、KBr的混合物3.87g,将混合物全部溶解于水,并加入过量的AgNO3溶液,充分反应后产生6.63g沉淀物,则原混合物中钾元素的质量分数为
A.0.241B.0.259C.0.403D.0.487
(3)关系式法对于多步反应体系,可找出起始物质和最终求解物质之间的定量关系,直接列出比例式进行计算,可免去中间繁琐的计算过程。
具体有:
①多步反应关系式法:
对没有副反应的多步连续反应,可利用开始与最后某一元素不变的关系,建立相应关系式解题。
②循环反应关系式法:
可将几个循环反应加和,消去其中某些中间产物,建立一个总的化学方程式,据此总的化学方程式列关系式解题。
另外,在混合物的计算中、复杂的化学反应计算中均可建立起相关量的关系式,这也是化学计算中的普遍方法。
【例3】为了预防碘缺乏病,国家规定每千克食盐中应含有40~50毫克的碘酸钾。
为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐,某同学取食盐样品428克,设法溶解出其中全部的碘酸钾。
将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液,溶液呈蓝色,再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定,用去18.00mL时蓝色刚好褪去。
试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。
有关反应如下:
IO3-+5I-+6H+→3I2+3H2O
I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
【点拨】本题为多步反应的计算,可根据反应方程式直接建立IO3-和S2O32-的关系式进行求解。
解:
6S2O32--------IO3-
6mol1mol
0.030mol/L×18.00mL×10-3n
n(I2)==0.09×10-3mol
每千克食盐中含KIO3:
∴该加碘食盐是合格的
【巩固】3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。
以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。
称取某动物骨灰样品0.103g,用硝酸处理,使磷转化成磷酸根。
再加入某试剂,使磷酸根又转化成沉淀。
沉淀经灼烧后得到组成为P2Mo24O77的固体(其式量以3.60×103计)0.504g。
试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。
(磷的相对原子质量以31.0计。
)
(4)平均值法
【例4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升,则混和物中一定含有的金属是
A.锌B.铁C.铝D.镁
【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解,据10克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升可得金属平均摩尔电子质量为10g/mol。
四种金属的摩尔电子质量分别为:
Zn:
32.5g/mol、Fe:
28g/mol、Al:
9g/mol、Mg:
12g/mol,其中只有Al的摩尔电子质量小于10g/mol,故答案为C。
【规律总结】
所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。
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,就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围,再结合题给条件即可迅速求出正确答案。
常见方法有:
求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。
【巩固】
4、由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应,产生CO20.1mol,则此样品中可能含有的杂质是
A.KHCO3和MgCO3B.MgCO3和SiO2
C.K2CO3和SiO2D.无法计算
(5)极端假设法当两种或多种物质混合无法确定其成分及其含量时,可对数据推向极端进行计算或分析,假设混合物质量全部为其中的某一成分,虽然极端往往不可能存在,但能使问题单一化,起到了出奇制胜的解题效果。
常用于混合物与其他物质反应、化学平衡混合体系等计算。
【例5】将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应,生成H22.8L(标准状况),原混合物的质量可能是
A.2gB.4gC.8gD.10g
【点拨】本题给出的数据不足,故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。
三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌,质量最小的为铝。
故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g,假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g,金属实际质量应在2.25g~~8.125g之间。
故答案为B、C。
【规律总结】
“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法,一般解答有关混合物计算时采用,可分别假设原混合物是某一纯净物,进行计算,确定最大值、最小值,再进行分析、讨论、得出结论。
【巩固】
5、0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。
该混合气体的平均相对分子质量可能是
A.30B.46C.50D.66
(该混合气体的平均相对分子质量可能是:
(A)30,(B)46,(C)50,(D)66可用极限法求解:
(1)假设混合气体中无NO,则混合气体的平均相对分子质量为最大值。
设NO2、N2O4的物质的量分别为x、y,由电子守恒和原子守恒得方程组:
x+2y=0.06,x+y=0.05
解之,得x=0.04mol,y=0.01mol
则,混合气体的平均相对分子质量M=(46*0.04+92*0.01)/0.05=55.2
(2)假设混合气体中无N2O4,则混合气体的平均相对分子质量为最小值。
设NO、NO2的物质的量分别为x、y,由电子守恒和原子守恒得方程组:
3x+y=0.06,x+y=0.05
解之,得x=0.005mol,y=0.045mol
则,混合气体的平均相对分子质量M=(30*0.005+46*0.045)/0.05=44.4
(3)所以,44.4<M<55.2,选(B)(C)
6)讨论法
有一类化学计算题,由于某一条件的不确定,结果可能是两个或两个以上,也可能在某个范围内取值,这类题需要用讨论的方法求解。
常见的类型:
1、讨论反应发生的程度;2、讨论反应物是否过量;3、讨论反应物或生成物的组成范围;4、讨论不定方程的解。
解题思路:
①写方程式,找完全点。
即写出因反应物相对量不同而可能发生的化学反应方程式,并分别计算,找出二者恰好完全反应时的特殊点。
②确定范围、计算、判断。
即以恰好完全反应的特殊点为基准,讨论大于、小于或等于的情况,从而画出相应的区间,确定不同的范围,然后在不同范围内推测并判断谁过量,从而找出计算依据,确定计算关系,得出题目的答案。
【例6】向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体,充分反应后,在减压低温下蒸发溶液,得到白色固体。
请回答下列问题:
(1)由于CO2通入量不同,所得到的白色固体的组成也不同,试推断有几种可能的组成,并分别列出。
(2)若通入CO2气体为2.24L(标准状况下),得到11.9g的白色团体。
请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?
所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少
【点拨】
(1)由于CO2和KOH反应时物质的量之比不同则产物不同,故可根据CO2和KOH反应时物质的量之比对产物进行讨论。
由:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3可知n(CO2)/n(KOH)=1/2时产物为K2CO3,n(CO2)/n(KOH)=1时产物为KHCO3,所以n(CO2)/n(KOH)<1/2时,KOH过量则产物为K2CO3+KOH;1/21时,二氧化碳过量,则固体产物为KHCO3。
答案为:
①K2CO3+KOH②K2CO3③K2CO3+KHCO3④KHCO3
(2)由:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3
22.4L(标态)138g22.4L(标态)100g
2.24L(标态)13.8g2.24L(标态)10.0g
∵13.8g>11.9g>10.0g
∴得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。
设白色固体中K2CO3xmol,KHCO3ymol,即
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3
xmol2xmolxmolymolymolymol
xmol+ymol=2.24L/22.4mol•L—1=0.100mol(CO2)
138g•mol—1×xmol100g•mol—1×ymol=11.9g(白色固体)
解此方程组,得
x=0.0500mol(K2CO3)
y=0.0500mol(KHCO3)
∴白色固体中,K2CO3质量为138g•mol—1×0.0500mol=6.90g
KHCO3质量为100g•mol—1×0.0500mol=5.00g
消耗KOH物质的量为
2xmol+ymol=2×0.0500mol+0.0500mol=0.150mol
∴所用KOH溶液物质的量浓度为
0.150mol/0.300L=0.500mol•L—1
【巩固】
6、常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中,当向其中缓缓通入O2一段时间后,试管内残留有2mL气体,则通入O2的体积可能为多少升?
三、化学基本计算形式
一、有关化学量与化学式的计算
有关物质的量、质量、气体体积、微粒数间的换算
分子式相对分子质量、各元素的质量分数
考查热点分子式(化学式)、元素的质量分数化合物中某元素的相对原子质量
有机物的通式
有机物的分子式、结构式
有机反应中量的关系及性质
阿伏加德罗定律及其推论的应用
解题策略
掌握基本概念,找出各化学量之间的关系
加强与原子结构、元素化合物性质、有机物结构性质等相关知识的横向联系
找出解题的突破口,在常规解法和计算技巧中灵活选用
二、有关溶液的计算
有关溶液浓度(溶液的溶质质量分数和物质的量浓度)的计算
考查热点有关溶液pH的计算
有关溶液中离子浓度的计算
解题策略
有关溶液浓度的计算,关键要正确理解概念的内涵,理清相互关系一般可采用守恒法进行计算
有关溶液pH及离子浓度大小的计算,应在正确理解水的离子积、pH概念的基础上进行分析推理。
解题时,首先明确溶液的酸(碱)性,明确c(H+)或c(OH-)
三、有关化学反应速率、化学平衡的计算
利用化学反应速率的数学表达式进行计算
考查热点各物质反应速率间的换算
有关化学平衡的计算
加强对速率概念、平衡移动原理的理解
解题策略将等效平衡、等效转化法等分析推理方法与数学方法有机结合,在采用常规解法的同时,可采用极值法、估算法等解题技巧
四、有关氧化还原反应以及电化学的计算
氧化产物、还原产物的确定及量的计算,有关氧化还原反应的其他典型计算
考查热点转移电子数、电荷数的计算
电极析出量及溶液中的变化量的计算
解题策略关键在于根据得失电子总数相等,列出守恒关系式求解
五、有关化学方程式的计算
考查热点运用计算技巧进行化学方程式的有关计算
热化学方程式中反应热、中和热、燃烧热的计算
解题策略深刻理解化学方程式、热化学方程式的含义,充分利用化学反应前后的有关守恒关系、搞清各解题技巧的使用条件和适用范围,读懂题目,正确选择
六、有关综合计算
过量计算问题的分析讨论
混合物计算和解题技巧
复杂化学式的确定方法
考查热点无数据计算的解决方法
数据缺省型的计算方法
讨论型计算的解题思路
隐含条件题的解决方法
化学图象题的解题技巧
认真审题,明确常见综合计算的类型,寻求解决的合理思路和解决方法
解题策略善于抓住化学与数学知识间的交叉点,运用所掌握的数学知识,通过对化学知识的分析,建立函数关系
考点突破
考点
以化学常用计量为切入点的计算
阿伏加德罗常数与物质的量是中学化学的主要的基本知识,是每年高考的必考内容之一,能很好考查学生对知识的掌握程度。
例题1用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.1molNa2O2与足量水反应,转移的电子数为2NA
B.常温、常压下,6.72LN2中所含的共同电子对数小于0.9NA
C.含0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数为0.1NA
D.常温下,1LpH=2的盐酸与1LpH=12的一元碱混合(假设混合后溶液的体积为2L),反应后溶液的H+的数目大于2×10-7NA
【解析】Na2O2在反应中氧元素的化合价-1价升高至0价,由-1价降低为-2价,故1molNa2O2与足量水反应,转移的电子数为NA,故选项A不正确;N2中含N≡N,常温下6.72LN2的物质的量小于0.3mol,故共用电子对数小于0.9mol,B正确;浓硫酸与足量的铜反应H2SO4,并不能完全反应,因为随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸和铜不反应,所以SO2小于0.1mol,C错误;D中反应后溶液呈中性或碱性,则H+的数目小于或等于2×10-7NA,D错误。
【答案】B
【点评】本题考查阿伏加德罗常数。
此题型考查的知识点多,覆盖面大,一直备受高考青睐。
它仍将成为2010年高考命题的热点,考查角度主要有:
气体摩尔体积、阿伏加德罗定律的应用、物质的量浓度、溶液中粒子有关计算、原子结构(量的关系、成键情况)、氧化还原反应(电子转移数目)等。
高考对气体摩尔体积的考查仍有两种方式:
一是以它为工具,计算标况下气体的物质的量;二是考查对概念的理解,如研究对象一定为气体,可以是单一气体也可是混合气体等。
◆演练1 用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A.500mL0.2mol·L-1的Na2S溶液中含S2-0.1NA
B.44g丙烷所含的共价键数为9NA
C.25℃,1.01×105Pa时,4g氦气所含原子数为NA
D.标准状况下,1.12L氢气(DT)所含的中子数为0.15NA
【解析】A项,因S2-水解,故S2-的物质的量小于0.1NA。
B项,烷烃的共价键数为:
3n+1,因此44g丙烷(1mol)的共价键数为10NA。
C项,4g氦气(1mol)d原子数为NA,与外界条件无关。
D项,DT含中子数为3,标准状况下,1.12L氢气(DT)(0.05mol)所含的中子数为0.15NA
【答案】AB
考点
以热化学和电化学为切入点的计算
这类题目往往有一定的综合性。
主要涉及对热化学方程式的理解和盖斯定律的运用、电池反应方程式的书写及盐溶液中粒子浓度大小的比较等知识,多以能源问题等社会背景为载体,既要掌握核心知识,又要能从化学视角观察社会热点问题,能准确接受新的信息,具备用分析的方法解决简单化学问题的能力。
例题2北京奥运会火炬“祥云”所用的环保燃料为丙烷(C3H8),悉尼奥运会火炬所用燃料为65%的丁烷(C4H10)和35%的丙烷,亚特兰大奥运火炬燃料是丙烯(C3H6)。
已知:
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△H1=-2220.0kJ·mol-1
C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l);△H2=-2059kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H3=-571.6kJ·mol-1
(1)丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为:
_________________。
(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。
该电池的负极反应式为________________。
(3)常温下,0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c(H2CO3)______c(CO32-)(填“<”“>”或“=”),原因是______________(用离子方程式和必要的文字说明)。
【解析】
(1)由盖斯定律可知:
△H1-△H2-
△H3=-2220.0kJ·mol-1-(-2059kJ·mol-1)-
×(-571.6kJ·mol-1)
=124.8kJ·mol-1
(2)负极反应式为:
C3H8+10CO32--20e-=13CO2+4H2O
(3)由于0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH>8,说明溶液呈碱性,进一步推测可知,HCO3-的水解程度大于HCO3-有电离程度。
【答案】
(1)C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g);△H=+124.8mol·L-1
(2)C3H8+10CO32--20e-=13CO2+4H2O
(3)>;HCO3-
CO32-+H+,HCO3-+H2O
H2CO3+OH-,HCO3-的水解程度大于电离程度。
【点评】试题设计采取围绕一个主题多点设问的方法,在全面考查学生基础知识的同时,也体现了以能力立意的特点。
◆演练2下图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A、B是两块纯铜片,插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为X、Y。
(1)当以I=0.21A的直流电电解60分钟后,测得铜片A的质量
增加了0.25g,则图中的X端应与直流电的___极相连,
它是电解池的___极。
(2)电解后铜片B的质量___(答“增加”“减少”或“不变”)
(3)列式计算实验测得阿伏加德罗常数NA。
(已知电子电量
e=1.60×10-19C)
【解析】通电后铜片A的质量增加,说明A为阴极,它应与电源负极相连;此时铜片B为阳极,其质量减少;由Q=It=
×2×NA×e,可得:
NA=
。
【答案】
(1)负极;
(2)减少;
(3)NA=
=6.0×1023mol-1
考点
以化学反应速率和化学平衡为切入点的计算
例题3将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,5