高中化学计算周周练1

【化学同步教育信息】一.本周教学内容：初升高化学衔接：中学化学计算题常见方法及策略二.知识要点及例题：（一）化学计算中的转化策略1.由陌生转化为熟悉。在解题过程中，当接触到一个难以解决的陌生问题时，要以已有知识为依据，将所要求解的问题与已有知识进行比较、联系，异中求同，同中求异，将陌生转化为熟悉，再利用旧知识，解决新问题。[例1]现有25℃的硫酸铜饱和溶液300克，加热蒸发掉80克水后，再冷却到原来的温度，求析出CuSO4·5H2O多少克（已知25℃时，CuSO4的溶解度为20克）。解析：结晶水合物的析晶计算难度大，是由于带有结晶水晶体的析出，会导致溶剂水量的减少，从而使结晶水合物继续从饱和溶液中析出，这样依次重复，最终使晶体的总量趋向于定值。由此可见，结晶水合物的析出过程实质上是无数次结晶的总结果。作为一个数学问题，这类题目可以应用无穷递缩等比数列求和知识解决，但初中学生尚未学过，故对于学生来说是陌生的。若仔细分析题意，可抓住析晶后的溶液仍为饱和溶液求解。原饱和溶液中溶质CuSO4的质量=300g×20g/120g=50g。水的质量=300g－50g=250g。设析出CuSO4·5H2O质量为x.CuSO4·5H2O~CuSO4~5H2O25016090x160/250x90/250x20g/100g=（50g－160/250x）/（250g－80g－90/250x）解得x=28.2克[例2]溶质质量分数为3x％和x％的两种硫酸等体积混合后，混合液中溶质的质量分数是（）A.2x％B.大于2x％C.小于2x％D.无法计算解析：溶液等体积混合，求混合后溶液中溶质的质量分数，课本上无例题，教师授课时也未必补充，题目新颖，陌生度大，似有无从下手之感。若把题中两种硫酸等体积混合想象成熟知的等质量混合（化陌生为熟悉），则混合后溶液中溶质的质量分数为2x％。硫酸越浓，密度越大，故等体积混合时，较浓硫酸的质量比混合溶液的质量一半要多，所以混合后溶液中溶质的质量分数应大于2x％。答案：B。2.由局部转化为整体。复杂的化学问题，往往是由几个小问题组合而成，若将这些小问题孤立起来，逐个分析解决，不但耗时费力，且易出错。如能抓住实质，把所求问题转化为某一整体状态进行研究，则可简化思维程序，收到事半功倍之效。[例3]有一包FeSO4和Fe2（SO4）3的固体混合物，已测得含铁元素的质量分数为31％，则混合物中硫元素的质量分数是____。解析：这是一道利用化学式计算物质中某元素质量分数的常见题。学生熟知的解题模式是先分别求出两化合物中硫元素的质量，再相加得到混合物中硫元素的质量，进而算出硫元素在混合物中的质量分数，但运算复杂，计算量大。如果克服思维定势，开拓思路，把S和O组成的原子团（SO4）看成一个整体（化局部为整体），由于铁元素占混合物的质量分数为31％，则另一部分（即SO4），质量分数为69％，由于SO4~S963269%？所以硫元素占混合物的质量分数为69％×32/96=23％。[例4]有一放置在空气中的KOH固体，经测定，其中含KOH84.9％，KHCO35.1％，K2CO32.38％，H2O7.62％。将此样品若干克投入98克10％的盐酸中，待反应完全后，再需加入20克10％的KOH溶液方能恰好中和。求蒸发中和后的溶液可得固体多少克。解析：此题信息量大，所供数据多。根据有关化学反应方程式逐一分步求解，计算繁杂，失误率高。如果抛开那些纷繁的数据和局部细节，将溶液看成一个整体（化局部为整体），则无论是KOH、K2CO3还是KHCO3，与盐酸反应最终均生成KCl。由于KCl中的Cl-全部来自于盐酸，故可得关系式：HCl~KCl36.574.598克×10％？所以蒸发中和后的溶液可得固体质量=98克×10％×74.5/36.5=20克3.由复杂转化为简单著名数学家华罗庚教授曾经说过：“把一个较复杂的问题‘退’成最简单、最原始的问题，把这最简单、最原始的问题想通了，想透了……”然后各个击破，复杂问题也就迎刃而解，不攻自破了。华罗庚教授所说的“退”，就是“转化”，这种“退”中求进的思维策略常被用于解决复杂的化学问题。[例5]向1000克未知溶质质量分数的硫酸铜溶液中加入一定量的氢氧化钠溶液，过滤、干燥后得到蓝色固体19.6克。在所得滤液中加入过量铁粉，充分反应后，再加入足量盐酸，最后得到6.4克固体，求原溶液中硫酸铜的质量分数。解析：这是一道综合性题目，根据题意，可将该题分解成容易作答的四个小题（化复杂为简单）：（1）得到19.6克氢氧化铜，有多少克硫酸铜参加了反应？（32克）（2）与铁粉反应生成6.4克铜，有多少克硫酸铜参加了反应？（16克）（3）（1）、（2）中硫酸铜的总质量是多少克？（48克）（4）根据（3）的结果，原溶液中硫酸铜的质量分数是多少？（4.8％）将一定难度的综合题分解为数个简单题，实现由繁到简，由难到易的转化，使本来感觉很难的题目转化成了简单易做的题目。这样做，易学易懂，不仅学会了思考问题的方法，更重要的是增强了克服困难的勇气和信心，对后继化学课程的学习将产生深远的影响。4.由隐含转化为显露。有些题目从表面看来似缺条件而无法求解，实际上解题条件就隐含在语言叙述、化学现象、化学原理之中。解答此类题目的关键，是充分挖掘题中的隐含条件，化隐为显，架设由未知到已知的“桥梁”。[例6]将镁粉和碳酸镁的混合物置于氧气中灼烧，直至质量不再改变为止。经测定，灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同，求原混合物中镁粉和碳酸镁的质量比。解析：整个题目全用文字叙述，没有一个可供直接利用的具体数据。仔细审视题意，抓住关键词语，将“灼烧后所得固体质量与原混合物质量相同”转化为（化隐含为显露）“Mg吸收的O2质量等于MgCO3分解放出的CO2质量”，即可由2Mg～O2和MgCO3～CO2，导出44Mg～16MgCO3。这一关系式表明，在原混合物中镁粉与碳酸镁的质量比是44×24:16×84＝11:14。5.由文字转化为图示。有些化学计算题，叙述冗长，信息点多，一时难以理顺各种关系。若能将文字信息转化为图示信息，则可使题意简明清晰，过程具体形象，从而发现解题的途径。[例7]把47克氧化铜与炭的混合物充分加热后冷却。已知反应中炭已消耗完，剩余固体的质量为36克。向此固体中加入100克4.9％的稀硫酸恰好完全反应，过滤后，将滤液蒸发掉46克水，再冷却到t℃时，溶液恰好饱和（无晶体析出）。求：（1）原混合物中含多少克炭；（2）t℃时，CuSO4在水中的溶解度。解析：此题主要考查质量守恒定律及其应用、根据化学方程式的计算和关于溶解度计算三个重要知识点，头绪多，综合性强，思维能力要求高。若将文字信息转换成图示信息，则能帮助我们理清脉络，找到解题的关键点。图示如下：CuOCuCOCuOC2克水，冷却稀硫酸，蒸发46CuSO4饱和溶液设原混合物中含炭质量为x，参加反应的氧化铜的质量为y。2CuO+C高温2Cu+CO2↑1601244yx47g－36g=11gx=12×11g/44=3g，y=160×11g/44=40g所以剩余氧化铜的质量=47g－3g－40g=4g。设反应生成的CuSO4质量为zCuO+H2SO4=CuSO4+H2O80981604g100克×4.9％zz=4g×160/80=8g设t℃时，CuSO4在水中的溶解度为S。S/100g=8g/[100克×（1－4.9％）—46g]S=16.3g（二）化学计算中的常用解题方法和技巧1.守恒法[例8]某种含有MgBr2和MgO的混合物，经分析测得Mg元素的质量分数为38.4%，求溴（Br）元素的质量分数。解析：在混合物中，元素的正价总数=元素的负价总数，因此，Mg原子数×Mg元素的化合价数值=Br原子数×Br元素的化合价数值+O原子数×O元素的化合价数值。设混合物的质量为100克，其中Br元素的质量为a克，则2164.381001802244.38aa40a（克）故Br%=40%。[例9]将44.4克碱式碳酸铜粉末加热一段时间，经测定铜元素的质量占试管内的80℅.试求（1）求此时试管中氧化铜的质量?（2）若将试管内的剩余固体全部溶于100克盐酸溶液,求所得溶液中溶质的质量分数解析：根据铜元素质量守恒计算出固体剩余物的质量，与原固体的质量之差即为产生的气体（二氧化碳和水）的质量，由此可根据化学方程式计算试管中氧化铜的质量等。答：44.4克碱式碳酸铜中铜元素的质量=44.4克×128/222=25.6克，当其质量占试管内的80℅时，固体剩余物的质量=25.6克/80%=32克。则产生的气体的质量=44.4克－32克=12.4克。设此时试管中氧化铜的质量为x。x=32g说明此时试管中的固体都是氧化铜。将其全部溶于100克盐酸溶液中设所得溶液中溶质的质量为y。CuO+2HCl=CuCl2+H2O8013532gyy=54g所以所得溶液中溶质的质量分数=54g/（32g+100g）×100%=40.9%[例10]有氮气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体12g,其中碳元素的质量分数为30%，使该混合气体通过足量的灼热氧化铜充分反应后，再将气体通入过量的石灰水中，能得到白色沉淀（）A.10gB.15gC.30gD.20g解析：根据一定质量的氮气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体中碳元素的质量分数可计算出碳的质量，这些碳最终都进入白色沉淀中的，根据元素质量守恒和关系式可计算白色沉淀的质量。碳元素的质量=12g×30%=3.6gC~CaCO3121003.6gm=30g答：选C。2.巧设数据法[例11]将w克由NaHCO3和NH4HCO3组成的混合物充分加热，排出气体后质量变为w/2克，求混合物中NaHCO3和NH4HCO3的质量比。解析：由2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑和NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑可知，残留固体仅为Na2CO3，可巧设残留固体的质量为106克，则原混合物的质量为106克×2=212克，故m（NaHCO3）=168克，m（NH4HCO3）=212克－168克=44克。114244168343克克HCONHNaHCOmm3.极值法[例12]取3.5克某二价金属的单质投入50克溶质质量分数为18.25%的稀盐酸中，反应结束后，金属仍有剩余；若2.5克该金属投入与上述相同质量、相同质量分数的稀盐酸中，等反应结束后，加入该金属还可以反应。该金属的相对原子质量为（）A.24B.40C.56D.65解析：盐酸溶液中溶质的质量为50克×18.25%=9.125克，9.125克盐酸溶质最多产生H2的质量为73125.92克=0.25克。由题意知，产生1克H2需金属的平均质量小于3.5克×4=14克，大于2.5克×4=10克，又知该金属为二价金属，故该金属的相对原子质量小于28，大于20。答案选A。4.十字交叉法[例13]取100克胆矾，需加入多少克水才能配成溶质质量分数为40%的硫酸铜溶液?解析：结晶水合物(CuSO4·5H2O)可看成CuSO4的溶液，其溶质质量分数为×100%=×100%=64%。设加水（溶质质量分数可看成0%）的质量为x，则x=60克[例14]向100g8%的NaOH溶液中通入CO2气体，所得溶液经小心蒸干后，所得固体的质量为13.7g，则通入CO2气体的质量。解析：CO2与NaOH反应可能NaOH过量生成Na2CO3尚余NaOH，随CO2的通入量不同还可生成NaHCO3或Na2CO3或Na2CO3与NaHCO3混和物，设全部生成Na2CO3，则m(Na2CO3)=10.6g13.7g，若全部生成NaHCO3，则m(NaHCO3)=16.8g13.7g，则二者均有，，可求CO2，质量为：)21687.1310627.13()(6.444g答案：4.6g5.估算法有些选择题涉及计算，像这类计算题大多不用计算出确切的数值，只要大约估算一下，再依据题目中的条件，就可得出答案，这