《化学计算中的五种方法》

1《化学计算中的五种方法》【方法一】电解质溶液的计算法宝——电荷守恒法巧用电荷守恒求解离子浓度任何电解质溶液中均存在电荷守恒，即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。如Al2(SO4)3溶液中的电荷守恒式为：3c(Al3＋)＋c(H＋)＝2c(SO2－4)＋c(OH－)，知其中三种离子的浓度，即可求剩余一种离子的浓度。[注意]一般情况下，列电荷守恒等式时不能忽略H＋、OH－，但在计算时，酸性溶液中常可忽略OH－，碱性溶液中常可忽略H＋。例1．某硫酸铝和硫酸镁的混合液中，c(Mg2＋)＝2mol·L－1，c(SO2－4)＝6.5mol·L－1，若将200mL的此混合液中的Mg2＋和Al3＋分离，至少应加入1.6mol·L－1的氢氧化钠溶液()A．0.5LB．1.625LC．1.8LD．2L【方法二】化学方程式计算中的巧思妙解——差量法1、应用原理:差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是某些特定状态物质质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应理论差量（与方程式的计量数有关）跟实际差量（与方程式的计量数无关，与题给数据有关）列成比例,然后求解。如:2C(s)+O2(g)2CO(g)Δm(固),Δn(气),ΔV(气)2mol1mol2mol24g1mol22.4L(标准状况)2、使用差量法的注意事项①所选用物理量差值要与有关物质的物理量数值成正比例或反比例关系。②有关物质的物理量及其单位都要正确地使用(上下单位一致，左右相当)。例2．为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度(质量分数)是()A.84w2－53w131w1B.w1－w231w1C.73w2－42w131w1D.115w2－84w131w12例3．16mL由NO与NH3组成的混合气体在催化剂作用下于400℃左右可发生反应：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)，达到平衡时在相同条件下气体体积变为17.5mL，则原混合气体中NO与NH3的物质的量之比有四种情况：①5∶3、②3∶2、③4∶3、④9∶7。其中正确的是()A．①②B．①④C．②③D．③④【方法三】解答连续反应类型计算题的捷径——关系式法（找中介得关系）【规律】多步反应中建立关系式的方法:1、叠加法(如利用木炭、水蒸气制取氨气):（注意：中间物计量数化为相同后才能相加）由木炭、水蒸气制取NH3的关系为:3C∽4NH3。2、元素守恒法(如氨氧化法制硝酸):4NH3+5O24NO+6H2O，2NO+O22NO2，3NO2+H2O2HNO3+NO经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:NH3∽HNO3。3、电子转移守恒法(如氨氧化法制硝酸):NH3HNO3,O222O,由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成HNO3,NH3和O2的关系为:NH3∽2O2。（1）在多步连续进行的化学反应中――→考虑关系式法（即物质间的计量数之比）。在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为（2）在涉及反应较多的化工流程或反应过程中――→考虑特定关系式法。在化工流程题中，计算某种物质的质量分数或在多步复杂的反应过程中进行某个特定量的计算，可以考虑利用某种微粒(或原子)的守恒关系或物质的特定组成关系建立关系式解题。3例4．用CO还原10.0g某磁铁矿石样品(所含的杂质不参加反应)，生成的CO2再跟过量的石灰水反应，得到12.8g沉淀。求该磁铁矿石中Fe3O4的质量分数。例5.取KI溶液25mL,向其中滴加0.4mol/L的FeCl3溶液135mL,I-完全反应生成I2:2I-+2Fe3+I2+2Fe2+。将反应后的溶液用CCl4萃取后分液,向分出的水溶液中通入Cl2至0.025mol时,Fe2+恰好完全反应。则KI溶液的物质的量浓度是mol/L。【方法四】混合物类计算的“简化高手”——平均值法和极端假设法（端点法）1、平均值规律及应用(1)依据:若XAXB则XAXXB,X代表平均相对原子(分子)质量、平均浓度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。(2)应用:已知X可以确定XA、XB的范围;或已知XA、XB可以确定X的范围。解题的关键是要通过平均值确定范围,很多考题的平均值需要根据条件先确定下来再作出判断。实际上,它是极值法的延伸。例6.两种金属混合物共15g,投入足量的盐酸中,充分反应后得到11.2LH2(标准状况),则原混合物的组成肯定不可能为()A.Mg和AgB.Zn和CuC.Al和ZnD.Al和Cu【解析】本题可用平均摩尔电子质量(即提供1mol电子所需的质量)法求解。反应中H+被还原生成H2,由题意可知15g金属混合物可提供1mole-,其平均摩尔电子质量为15g·mol-1。选项中金属Mg、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12g·mol-1、32.5g·mol-1、9g·mol-1,其中不能与盐酸反应的Ag和Cu的摩尔电子质量可看做∞。根据数学上的平均值原理可知,原混合物中一种金属的摩尔电子质量大于15g·mol-1,另一金属的摩尔电子质量小于15g·mol-1。例7．把含有某一种氯化物杂质的MgCl2粉末95g溶于水后，与足量AgNO3溶液反应，测得生成的AgCl为300g，则该MgCl2中的杂质可能是()A．NaClB．AlCl3C．KClD．CaCl24【提示】提供1molCl－所需各物质的质量(即平均摩尔Cl－质量)分别为：物质的化学式MgCl2NaClAlCl3KClCaCl2平均摩尔Cl－质量47.558.544.574.555.52.极端假设法（端点法）极端假设就是先将思路引向极端状态,使错综复杂的问题极端化、简单化,使之变成单一问题来求解。极端假设法常常用于求解范围类的试题,其基本思路常常有以下三种:(1)把可逆反应假设成向左或向右进行完全的反应;(2)把混合物假设成纯净物;(3)把平行反应分别假设成单一反应。例8．在含有agHNO3的稀硝酸中,加入bg铁粉充分反应,铁粉全部溶解并生成NO,有4agHNO3被还原,则a∶b不可能为()A.2∶1B.3∶1C.4∶1D.9∶2例9．一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为（）A．9.0LB．13.5LC．15.7LD．16.8L【方法五】淡化中间过程，关注最终组成——终态分析法例10．在15g铁和氧化铁混合物中，加入稀硫酸150mL，能放出H21.68L(标准状况)。同时铁和氧化铁均无剩余，向反应后的溶液中滴入KSCN溶液，未见颜色变化。为了中和过量的H2SO4，且使Fe2＋完全转化成Fe(OH)2，共消耗3mol·L－1的NaOH溶液200mL，则原硫酸的物质的量浓度是()A．1.5mol·L－1B．2mol·L－1C．2.5mol·L－1D．3mol·L－1