高中化学41种巧解方法总论

高中化学41种巧解方法总论前言授人以鱼，只供一饭只需；授人以渔，则一生受用无穷。---------------------------题记本总论介绍了41种高中化学巧解的方法。里面有大家比较熟悉的守恒法，十字交叉法等，也有比较少用的残基法和均摊法等，大家可以有取舍的进行学习。本总论适合大多数高中学生，题目不难，但很基础，如是参加竞赛的，里面的题目就过于简单了，请竞赛的同学另做其他的题。如能学习掌握总论中的方法，定能提高自己的化学水平，做题速度和准确性也会有相应的提高。该总论采用先给出解题名称，再解释名字含义的方式，并给出相应例题，还有一些自己对方法的想法。仅用来交流学习，望大家不要拿来做其他用途。该文档只介绍5种方法，如仍想继续学习，可以加本人QQ，欢迎提出建议。如有意见可以向我反映说明，+Q269405328，CtrlAltDele~下面先列出这41种解题方法，方便大家有取舍的进行学习：(1)守恒法(2)十字交叉法(3)关系式法(4)差量法(5)和量法(6)化学式变形法(7)变式求同法(8)放缩法(9)等效代换法(又称换元法)(10)平均值法(11)摩尔电子质量法(12)极值法(又称极端假设法)(13)特殊值法(又称特殊赋值法、辅量法)(14)设1法(15)奇偶法(16)具体法(17)淘汰法(又称筛选法、排除法)(18)估算法(19)验证法(又称代入法)(20)定位法(21)图表法(又称图示法)(22)配平法(又称直平法)(23)假设法(24)规律法(含公式法)(25)化学反应式叠加法(26)待定系数法(27)终态法(又称终态分析法)(28)数轴法(又称区间法)(29)中介法(又称中值法)(30)逆推法(31)分割法(32)虚拟法(33)整体法(34)讨论法(35)商余法(36)残基法(37)均摊法(38)杠杆原理法(39)区间公式法(40)弯箭头法(41)切割法一、守恒法守恒法在初中和高中都有学习，是比较常用的解题方法。化学变化中包含有各种守恒，比如：质量守恒，元素守恒，原子守恒，浓度守恒，电子守恒，体积守恒等等，学会守恒法的运用就找到了打开化学之门的钥匙。①质量守恒质量守恒就是指化学反应前后各物质的质量总和不变。【例题】在臭氧发生器中装入氧气100mL，经反应3O2==2O3，最后气体体积变为95mL(均在标准状况下测定)，则混合气体的密度是()A.1.3g/LB.1.5g/LC.1.7g/LD.2.0g/L【巧解】根据质量守恒可以知道，反应前后容器内的气体质量不变，即为100mL的O2的质量，则n(O2)=V(O2)/22.4=0.1L/(22.4L/mol)=1/22.4mol，m(O2)=(1/22.4)×32g/mol=32/22.4g，所以混合气体的密度ρ=m(O2)/V=(32/22.4)/0.095L=1.5g/L【答案】B②元素守恒元素守恒就是指化学反应前后组成物质的元素种类不变，原子个数比变。【例题1】30mL一定浓度的硝酸溶液与5.12g铜片反应，当铜片全部反应完毕后，共收集到气体2.24L(S.T.R)，则该硝酸溶液的物质的量浓度至少为()A.9mol/LB.8mol/LC.5mol/LD.10mol/L【巧解】收集到的气体是NO或NO2或两者的混合物，因此用NOx表示气体的成分，那么n(NOx)=2.24/22.4=0.1mol，根据N元素守恒，则做氧化剂的HNO3的物质的量就等于NOx的物质的量等于0.1mol，又∵n(Cu)=5.12/64=0.08mol，根据Cu元素守恒得：n(Cu)=n[Cu(NO3)2]=0.08mol，根据NO3-守恒得：n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2=2×0.08=0.16mol，则：反应共消耗HNO3为0.1mol+0.16mol=0.26mol，c(HNO3)=0.26mol/0.03L=8.67mol/L，因此c(HNO3)至少为9mol/L【答案】A【例题2】在CO和CO2的.混合气体中，氧元素的质量分数为64%，将该混合气体5g通过足量的灼热的CuO粉末，充分反应后，气体再全部通入足量的澄清石灰水，得到白色沉淀的质量是()A.5gB.10gC.15gD.20g【巧解】∵m(CO)+m(CO2)=5g，w(O)%=64%，则：w(C)%=1-64%=36%，那么：m(C)=5×36%=1.8g，所以n(C)=1.8/12=0.15mol，根据碳元素守恒得n(C)=n(CaCO3)=0.15mol，则m(CaCO3)=0.15mol×100g/mol=15g【答案】C③电子守恒电子守恒是在氧化还原反应中运用的，根据氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。该方法在氧化还原反应方程式的配平中应用很多。【例题】某强氧化剂[XO(OH)2]+被Na2SO3还原到较低价态。若还原2.4×10^-3mol的[XO(OH)2]+到最低价态，需要20mL0.3mol/L的Na2SO3溶液，则X元素的最终价态为()A.+2B.+1C.0D.-1【巧解】根据电子守恒，反应中Na2SO3失去电子的物质的量等于[XO(OH)2]+得到电子的物质的量。设X元素的最终价态为a，则：Na2SO3→Na2SO4那么Na2SO3失去电子的物质的量为20×10^-3×0.3×(6-4)=0.006×2=0.012mol；因为[[XO(OH)2]+中X的化合价为+5价，则XO(OH)2]+得到电子的物质的量为2.4×10^-3×(5-a)=0.012mol，解得a=0【答案】C④电荷守恒电荷守恒说得通俗易懂就是在化学反应中反应物的电荷总数等于生成物的电荷总数(在写离子反应时需要遵循的原则)，或者是电解质溶液中阴离子所带的负电荷总数等于阳离子所带的正电荷总数。【例题】已知Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2。现将燃烧后的产物溶解在60mL2.0mol/L的盐酸中，再用20mL0.5mol/L的NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加入过量的碱，把氨全部蒸出去，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重0.17g，求Mg的质量？【巧解】由已知可以写出如下的反应流程：Mg+空气(O2和N2)→MgO和Mg3N2—①HCl②NaOH→MgCl2，NH4Cl，NaCl—NaOH，△→NH3—HCl→NH4Cl根据电荷守恒得：n(Mg2+)×2+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)，代入数据得：n(Mg2+)×2+0.17/17+0.5×0.02=2.0×0.06，解得：n(Mg2+)=0.05mol，则：n(Mg)=n(Mg2+)=0.05mol∴m(Mg)=0.05mol×24g/mol=1.2g答：Mg的质量为1.2g【答案】1.2g⑤化合价守恒化合价守恒是指化合物或者混合物中，正负化合价的绝对值相等或者说正负化合价相加等于0，在电解过程中各电极上析出物质的总价数也是守恒的。【例题】一种含Mg和Mg3N2的混合物，若其中Mg的质量分数为62.4%，则氮的质量分数为多少？【巧解】设混合物的质量为100g，m(N)为xg，则镁元素的质量就为100×62.4%=62.4g，那么m(O)=100-62.4-x=(37.6-x)g，根据化合价守恒得：62.4×2÷24=3x÷14+(37.6-x)×2÷16，解得：x=5.6g∴w(N)%=5.6÷100×100%=5.6%答：氮的质量分数为5.6%(此题还可以使用设两个未知数，十字交叉等方法解题，具体哪种方法适合自己，请大家自己摸索，笔者就介绍到这里了)【答案】5.6%⑥能量守恒在任何一个反应体系中，体系的能量一定是守恒的。在回答此类型的题目时，抓住能量守恒，即可解题成功。【例题】已知KNO3晶体溶解于水中时需要吸收热量，从溶液中析出晶体会放出热量，若在室温下，有饱和的KNO3溶液20mL，向其中加入1g的KNO3晶体，充分搅拌后，这时()A.溶液的质量会减少B.溶液的温度会降低C.溶液的温度无变化D.溶液的温度先降低后升高【巧解】由题意可以知道：KNO3晶体溶解于水时需吸收热量，从溶液中析出晶体时会放出热量，因此溶液所吸收的热量就应该等于结晶所放出的热量，此为能量守恒，因此答案选择C【答案】C通过学习以上的守恒法，我们可以试做下面这题，该题属于高中比较爱考的题型，如下：【巧练】往100mL的FeBr3溶液中缓慢通入2.24L的Cl2(标况下)，结果溶液中有1/3的Br-被氧化成Br2，求原FeBr2溶液的物质的量浓度？解：由反应2Fe2++Br2==2Fe3++2Br-可以知道，还原性大小为Fe2+Br-，因此可以判定，有Br2生成时，Fe2+全部转化成了Fe3+设原溶液中FeBr2的物质的量为xmol，则n(Fe3+)=n(Fe2+)=xmol(Fe元素守恒)剩余n(Br-)=2x×(1-1/3)=4x/3mol，生成n(Cl-)=(2.24/22.4)×2=0.2mol根据电荷守恒得：3x=4x/3+0.2，解得x=0.12mol∴c(FeBr2)=0.12mol/0.1L=1.2mol/L答：原FeBr2溶液的物质的量浓度为1.2mol/L练习守恒法的题还有很多，建议课后自己多做练习进行体会，该方法就告一段落了二、十字交叉法十字交叉法是进行两组分混合物平均量与组分量计算的一种简便方法。只要能使用M1·n1+M2·n2=M·(n1+n2)的计算，都可以使用该方法，由M1·n1+M2·n2=M·(n1+n2)这个式子可以得到M1·n1+M2·n2=M·n1+M·n2(假设M2大于M，M1小于M)整理得：(M2-M)·n2=(M-M1)·n1，则：n1/n2=(M2-M)/(M-M1)，即：n1：M1M2-M\/M/\n2：M2M-M1之所以把十字交叉法的原形和推导写出来，是为了让大家能更好的了解该方法是如何推出的，知道什么样的题可以使用该方法，因为有些人知道这个方法，但对该方法的掌握却不是很好，知道就这么用，但说不出理由。其实这就是一个很简单的数学式子的变形而已。十字交叉法可以应用于：(1)质量分数的计算(2)平均相对分子质量的计算(3)平均相对原子的计算(4)平均分子式的计算(5)反应热的计算(6)混合物反应的计算由于篇幅有限，下面只介绍上述应用的其中两个【例题1】实验室用密度为1.84g/cm³98%的浓H2SO4与密度为1.1g/cm³15%的稀H2SO4混合配制密度为1.4g/cm³59%的H2SO4溶液，取浓、稀H2SO4的体积比最接近的值是()A.1：2B.2:1C.3：2D.2:3【巧解】设取用98%的浓H2SO4xg，取用15%的稀H2SO4yg，根据质量守恒得：98%·x+15%·y=59%·(x+y)，x/y即是溶液质量之比，用十字交叉法得出溶液质量比为44:39，即：x：9859-15=44\/59-------------------------x/y=44/39/\y：1598-59=39∴体积比为44/1.84：39/1.1≈2：3(此题的解题方式不止一种)【答案】D【例题2】在20℃，标准大气压下，1LA、B两种烷烃组成的混合气体在足量O2中充分燃烧后得到同温同压下2.5LCO2和3.5LH2O(g)，且A分子中比B少2个碳原子，试确定A和B的分子式和体积比(A、B两种烷烃在常温下为气态)？【巧解】根据题意可以知道：1L混合气体与O2反应后生成2.5LCO2和3.5LH2O(g)，因此可以得到，1mol混合气体中含有2.5mol碳原子和7mol氢原子，则混合物的平均分子式可以写成C2.5H7，故混合气体的组成情况有两种，分别是(1)A是CH4，B是C3H8；(2)A是C2H6，B是C4H10(A、B两种烷烃在常温下为气态，这句话说明A、B的碳原子数小于等于4)讨论：(1)A是CH4，B是C3H8时，依据C原子数得：10.5\/2.5---------V(CH4)/V(C3H8)=0.5/1.5=1/3/\31.5下面再用相同的方法验证H，由H得出的V(CH4)：V(C3H8)也等于1：3时，就成立，即