高考化学计算方法与技巧例析

计算确定计算推断2011届高三化学培优专题一高考化学计算方法与技巧例析武汉市第十四中学李远更高考中化学计算主要包括以下类型：①有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式计算；②有关物质的量的计算；③有关气体摩尔体积的计算；④有关溶液浓度（质量分数和物质的量浓度）；⑤利用化学方程式的计算；⑥有关物质溶解度的计算；⑦有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算；⑧有关燃烧热的简单计算；⑨以上各种化学计算的综合应用。常见题型为计算选择题，计算填空题、实验计算题、计算推断题和综合计算题，而计算推断题和综合计算题，力求拉开学生的层次。近年高考化学计算题主要有以下特点：（1）注意速算巧解一般在第Ⅰ卷中会出现五到七个左右要计算的量很少或者根本不需要计算的试题。其命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。【例】在一定体积的密闭容器中放入3LR气体和5LQ气体，在一定条件下发生反应：2R(g)+5Q(g)==4X(g)+nY(g)反应完全后，维持温度不变，容器内的压强是反应前的87.5%，则n等于（）A.2B.3C.4D.5（2）起点高、落点低这方面主要是第Ⅱ卷中的计算题。试题常以信息给予题的形式出现，但落点仍是考查基本计算技能。（3）综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。一、化学计算的基本类型与解题策略1．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分子式、结构式有机物的通式掌握基本概念，找出各化学量之间的关系解题策略加强与原子结构、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2．有关溶液的计算有关溶质溶解度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）的计算有关溶液pH的计算有关溶液中离子浓度的计算有关溶解度和溶液浓度的计算，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、解题策略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-）3．有关反应速率、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4．有关氧化还原、电化学的计算氧化产物、还原产物的确定及量的计算转移电子数、电荷数的计算考查热点电极析出量及溶液中的变化量的计算有关氧化还原反应的其他典型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5．有关化学方程式的计算运用计算技巧进行化学方程式的有关计算考查热点热化学方程式中反应热、中和热、燃烧热的计算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解题策略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6．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是常见综合计算中的哪种类型，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，建立函数关系二、化学计算的常用方法与规律一、守恒法利用电荷守恒和原子守恒为基础，就是巧妙地选择化学式中某两数(如化合价数、正负电荷总数)始终保持相等，或几个连续的化学方程式前后某微粒(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变，作为解题的依据，这样不用计算中间产物的数量，从而提高解题速度和准确性。（一）原子个数守恒【例题1】某无水混合物由硫酸亚铁和硫酸铁组成，测知该混合物中的硫的质量分数为a，求混合物中铁的质量分数。（二）电荷守恒——即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。【例题2】在Na2SO4和K2SO4的混和溶液中，如果[Na+]=0.2摩／升，[SO42-]=x摩／升，[K+]=y摩／升，则x和y的关系是（）（A）x=0.5y(B)x=0.1+0.5y(C)y=2(x－0.1)(D)y=2x－0.1（三）电子守恒——是指在发生氧化—还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。【例题3】将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中，在加热条件下，用2.53克KNO3去氧化溶液中亚铁离子，待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化，写出硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式。（四）质量守恒——质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。【例题4】将4.66gBrCln(卤素互化物)与过量SO2溶于水，发生如下反应：BrCln+SO2+(n+1)H2O==HBr+nHCl+H2SO4将所得溶液调至pH=7，加入过量Ba(NO3)2溶液，在除去沉淀的溶液中再加入过量AgNO3溶液，得到15.46g，试确定BrCln中的n（提示:不考虑操作过程中溶液的损耗和沉淀的分解）。（五）原子的物质的量守恒——即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。【例题5】有一在空气中放置了一段时间的KOH固体，经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3%取1克该样品投入25毫升2摩／升的盐酸中后，多余的盐酸用1.0摩／升KOH溶液30.8毫升恰好完全中和，蒸发中和后的溶液可得到固体()（A）1克（B）3.725克（C）0.797克（D）2.836克（六）化合价数值守恒【例题6】某元素X的氧化物含氧44.0％，已知该元素的相对原子质量为51，则该氧化物的化学式为（）（A）XO（B）X3O5（C）XO3（D）X2O5二、差量法差量法是依据化学反应前后的某些“差量”（固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等）与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项，将已知差量（实际差量）与化学方程式中的对应差量（理论差量）列成比例，其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。（一）质量差法【例题1】在1升2摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的铜粉，充分反应后溶液的质量增加了13.2克，问：（1）加入的铜粉是多少克？（2）理论上可产生NO气体多少升？（标准状况）【例题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。（三）物质的量差法【例题3】白色固体PCl5受热即挥发并发生分解：PCl5（气）=PCl3（气）+Cl2现将5.84克PCl5装入2.05升真空密闭容器中，在2770C达到平衡时，容器内的压强为1.01×105Pa，经计算可知平衡时容器内混和气体物质的量为0.05摩，求平衡时PCl5的分解百分率。三、十字交叉法十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。凡可按M1n1+M2n2=M－－（n1+n2）计算的问题，均可用十字交叉法计算的问题，均可按十字交叉法计算，算式如右图为：十字交叉法常用于求算：混和气体平均分子量及组成、混和烃平均分子式及组成、同位素原子百分含量、溶液的配制、混和物的反应等。（一）混和气体计算中的十字交叉法M1M2n2=（__M-M1）n1=（M2-__M）__M【例题1】在常温下，将1体积乙烯和一定量的某气态未知烃混和，测得混和气体对氢气的相对密度为12，求这种烃所占的体积。（二）同位素原子百分含量计算的十字叉法【例题2】溴有两种同位素，在自然界中这两种同位素大约各占一半，已知溴的原子序数是35，原子量是80，则溴的两种同位素的中子数分别等于（）（A）79、81（B）45、46（C）44、45（D）44、46（三）溶液配制计算中的十字交叉法【例题3】某同学欲配制40%的NaOH溶液100克，实验室中现有10%的NaOH溶液和NaOH固体，问此同学应各取上述物质多少克？（四）混和物反应计算中的十字交叉法【例题4】现有100克碳酸锂和碳酸钡的混和物，它们和一定浓度的盐酸反应时所消耗盐酸跟100克碳酸钙和该浓度盐酸反应时消耗盐酸量相同。计算混和物中碳酸锂和碳酸钡的物质的量之比。四、关系式法实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。（一）物质制备中的关系式法【例题1】含有SiO2的黄铁矿试样1克，在O2中充分灼烧后残余固体为0.76克，用这种黄铁矿100吨可制得98%的浓硫酸多少吨？（设反应过程有2%的硫损失）（二）物质分析中的关系式法测定漂白粉中氯元素的含量，测定钢中的含硫量，测定硬水中的硬度或测定某物质组成等物质分析过程，也通常由几步反应来实现，有关计算也需要用关系式法。【例题2】让足量浓硫酸与10克氯化钠和氯化镁的混合物加强热反应，把生成的氯化氢溶于适量的水中，加入二氧化锰使盐酸完全氧化，将反应生成的氯气通入KI溶液中，得到11.6克碘，试计算混和物中NaCl的百分含量。五、估算法（一）估算法适用于带一定计算因素的选择题，是通过对数据进行粗略的、近似的估算确定正确答案的一种解题方法，用估算法可以明显提高解题速度。【例题1】有一种不纯的铁，已知它含有铜、铝、钙或镁中的一种或几种，将5.6克样品跟足量稀H2SO4完全反应生成0.2克氢气，则此样品中一定含有（）（A）Cu（B）Al（C）Ca（D）Mg（二）用估算法确定答案是否合理，也是我们检查所做题目时的常用方法，用此法往往可以发现因疏忽而造成的计算错误。【例题2】24毫升H2S在30毫升O2中燃烧，在同温同压下得到SO2的体积为（）（A）24毫升（B）30毫升（C）20毫升（D）18毫升六、平均值法可利用分子量或原子量的平均值，体积平均值，组成平均值来确定混合物的组成。【例题1】0.1mol由两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后，得到0.16molCO2和3.6g水，混合气体中（）（A）可能有甲烷（B）一定是甲烷和乙烯（C）一定没有乙烷（D）一定有乙炔七、始终态法始终态法是以体系的开始状态与最终状态为解题依据的一种解题方法。有些变化过程中间环节很多，甚至某些中间环节不太清楚，但始态和终态却交待得很清楚，此时用“始终态法”往往能独辟蹊径，出奇制胜。【例题1】把适量的铁粉投入足量的盐酸中，反应完毕后，向溶液中通入少量Cl2，再加入过量烧碱溶液，这时有沉淀析出，充分搅拌后过滤出沉淀物，将沉淀加强热，最终得到固体残留物4.8克。求铁粉与盐酸反应时放出H2的体积（标准状况）。八、等效思维法对于一些用常规方法不易解决的问题，通过变换思维角度，作适当假设，进行适当代换等使问题得以解决的方法，称为等效思维法。等效思维法的关键在于其思维的等效性，即你的假设、代换都必须符合原题意。等效思维法是一种解题技巧，有些题只有此法可解决，有些题用此法可解得更巧更快。【例题1】在320C时，某+1价金属的硫酸盐饱和溶液的浓度为36.3%，向此溶液中投入2.6克该无水硫酸盐，结果析出组成为R2SO4·10H2O的晶体21.3克。求此金属的原子量。九、讨论法（一）不定方程讨论法当一个方程式中含有两个未知数