专题讲座(一) 化学计算中的常用方法

化学专题讲座(一)化学计算中的常用方法化学一、差量法1.差量法的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差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例,然后求解。常用于反应物没有完全反应的相关计算。2.解题的一般步骤(1)准确写出有关反应的化学方程式。(2)深入细致地分析题意,关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”。(3)根据反应方程式,从“实际差量”寻找比例关系,列比例式求解。3.使用差量法的注意事项(1)所选用差值要与有关物质的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,即“上下一致,左右相当”。化学典例共研1.(2014·全国Ⅱ卷,9)下列反应中,反应后固体物质增重的是()A.氢气通过灼热的CuO粉末B.二氧化碳通过Na2O2粉末C.铝与Fe2O3发生铝热反应D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液解析:差量法有质量的差量Δm、体积的差量ΔV、物质的量的差量Δn,本题涉及的类型为质量的差量。H2+CuOCu+H2O,氧化铜变为铜,固体质量减少,A错误;2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,在这个体系中,若反应88gCO2,则放出32gO2,故固体质量增加56g,B正确;2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应前后固体质量不发生变化,C错误;Zn+Cu2+Zn2++Cu,若反应65gZn,则析出64gCu,固体质量减少,D错误。答案:B化学解析:根据反应前后气体的总体积,可用差量法直接求解。6NO+4NH35N2+6H2O(g)ΔV(气体的体积差)6mL4mL5mL6mL（11-10）mL=1mL(理论差量)9mL6mL（17.5-16）mL=1.5mL(实际差量)由此可知共消耗15mL气体,还剩余1mL气体,假设剩余的气体全部是NO,则V(NO)∶V(NH3)=(9mL+1mL)∶6mL=5∶3,假设剩余的气体全部是NH3,则V(NO)∶V(NH3)=9mL∶(6mL+1mL)=9∶7,但因该反应是可逆反应,剩余气体实际上是NO、NH3的混合气体,故V(NO)∶V(NH3)介于9∶7与5∶3之间,对照所给的数据知3∶2与4∶3在此区间内。2.(2016·安徽名校联考)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答案:C化学训练突破1.将aLNH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为bL(气体体积均在同温同压下测定),该bL气体中NH3的体积分数是()A.2abaB.babC.2abbD.baa解析:设参加反应的氨气的体积为x,则2NH3N2+3H2ΔV2L2Lx(b-a)L解得x=(b-a)L所以该bL气体中NH3的体积分数为LLLLabab=2abb。C化学2.25℃和101kPa时,乙烷、乙炔和丙烯组成的混合烃32mL与过量氧气混合并完全燃烧,除去水蒸气,恢复到原来的温度和压强,气体的总体积缩小了72mL,原混合烃中乙炔的体积分数为()A.12.5%B.25%C.50%D.75%解析:由乙烷、乙炔和丙烯燃烧的方程式可知,除去水蒸气,恢复到原来的温度和压强,C2H6+72O22CO2+3H2OΔV1mL72mL2mL2.5mLC2H2+52O22CO2+H2OΔV1mL52mL2mL1.5mLB化学C3H6+92O23CO2+3H2OΔV1mL92mL3mL2.5mL则C2H6和C3H6反应后体积缩小的量是相同的,故可将两者看成是一种物质即可,设C2H6和C3H6一共为xmL,C2H2为ymL,则有32,2.51.572xyxy,解得y=8,混合烃中乙炔的体积分数为832×100%=25%。化学3.导学号16972029白色固体PCl5受热即挥发并发生分解:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。现将5.84gPCl5装入2.05L真空密闭容器中,在277℃达到平衡,容器内压强为1.01×105Pa,经计算可知平衡时容器内混合气体的物质的量为0.05mol,则平衡时PCl5的分解率为()A.76.7%B.40.0%C.80.0%D.78.6%D解析:原n(PCl5)=15.84g208.5gmol≈0.028mol设分解的PCl5的物质的量为xmolPCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)物质的量增加(Δn)1mol1mol1mol1molxmol0.05mol-0.028mol=0.022mol所以x=0.022PCl5的分解率=0.022mol0.028mol×100%≈78.6%。化学二、关系式法多个反应连续发生时,起始物与目标产物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式,找出连续反应的过程中,不同反应步骤之间反应物、生成物“物质的量”的关系,最后确定已知物和目标物之间“物质的量”的关系,列式求解,从而简化运算过程。化学典例共研1.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下:软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4;滤去MnO2沉淀,浓缩滤液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是。(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是。(3)KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式是。化学解析:(1)由题干信息在高温下,MnO2与KClO3、KOH反应生成K2MnO4和KCl,由42MnO、624KMnO和53KClO1KCl,结合电子守恒,则MnO2前配3,KClO3前配1,由此再结合原子守恒,其化学方程式为3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O,用同样的方法可写出(2)、(3)的离子(化学)方程式。答案:(1)3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O(2)324MnO+4H+MnO2↓+24MnO+2H2O(3)2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+10CO2↑+8H2O化学(4)若用16.3g软锰矿(含MnO280%)进行上述实验最终生成的KMnO4与Na2C2O4反应,则消耗Na2C2O4的物质的量为。解析:(4)根据得出的三个反应方程式,找出关系式:3MnO2～3K2MnO4～2KMnO4～5Na2C2O4所以3MnO2～5Na2C2O43mol5mol116.3g80%87gmoln(Na2C2O4)n(Na2C2O4)=53×116.3g80%87gmol≈0.25mol。答案：(4)0.25mol化学2.黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.100g样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.020mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。已知:SO2+2Fe3++2H2O24SO+2Fe2++4H+227CrO+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)。化学解析:(1)据方程式4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SO2+2Fe3++2H2O24SO+2Fe2++4H+227CrO+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O得关系式:227CrO～6Fe2+～3SO2～32FeS21mol32mol0.020mol·L-1×0.025L21FeS120gmolmm(FeS2)=0.090g样品中FeS2的质量分数为0.090g0.100g×100%=90.00%答案:(1)90.00%化学(2)煅烧10t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况)为L,制得98%的硫酸质量为t。解析:(2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO24mol8mol×22.4L·mol-1610100.9120molV(SO2)V(SO2)=3.36×106Ln(SO2)=613.3610L22.4Lmol=1.5×105mol由SO2～SO3～H2SO41mol98g1.5×105molm(H2SO4)×98%得m(H2SO4)=1.5×107g=15t答案：(2)3.36×10615化学训练突破1.用足量的CO还原13.7g某含铅氧化物,把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为8.0g,则此含铅氧化物的化学式是()A.PbOB.Pb2O3C.Pb3O4D.PbO2解析:设此含铅氧化物的化学式为PbxOy,PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO316yg100ygm(O)=1.28g8.0g所以m(Pb)=13.7g-1.28g=12.42g,所以x∶y=PbPbmM∶OOmM=3∶4。C化学2.Ba2+是一种重金属离子,对环境有污染,有一环境监测小组欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2+的物质的量浓度。取废水50.00mL,控制适当的酸度,加入足量的K2Cr2O7溶液,得到BaCrO4沉淀;沉淀经过滤洗涤后,用适量的稀盐酸溶解,此时24CrO全部转化为227CrO;再加入过量KI溶液进行反应,然后在反应液中滴加0.100mol·L-1标准Na2S2O3溶液,反应完全时,消耗Na2S2O3溶液36.00mL。已知有关反应的离子方程式为:①227CrO+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O;②I2+2223SO2I-+246SO。则该工厂废水中Ba2+的物质的量浓度为。化学解析:设Ba2+的物质的量为x,则Ba2+～BaCrO4～12227CrO～32I2～3223SO1mol3molx36.00×10-3×0.100molx=336.00100.100mol1mol3mol=1.20×10-3mol,所以c(Ba2+)=331.2010mol5010L=0.0240mol·L-1。答案:0.0240mol·L-1化学3.已知:①I2+2223SO246SO+2I-②相关物质的溶度积常数见下表:物质CuClCuIKsp1.7×10-71.3×10-12某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。(1)可选用作滴定指示剂,滴定终点的现象是。(2)CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为。解析:(1)由题意可知在滴定过程中有I2反应,可用淀粉溶液作为指示剂,终点现象为蓝色褪去且半分钟内不复色。(2)根据溶度积Ksp(CuI)Ksp(CuCl)可知白色沉淀为CuI,其离子方程式为2Cu2++4I-I2+2CuI↓。答案:(1)淀粉溶液蓝色褪去,半分钟内不复色(2)2Cu2++4I-2CuI↓+I2化学(3)该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为。解析：(3)由离子方程式:2Cu2++4I-I2+2CuI↓、I2+2223SO246SO+2I-可得关系式2Cu2+～I2～2223SO则推出n(CuCl2·2H2O)=n(223SO)=0.10