高三化学设一法

设一法是赋值法的一种，是解决无数值或缺数值计算的常用方法。现向1.06g含杂质的碳酸钠样品中加入过量的氯化氢溶液，得到标准状况下干燥纯净的气体2.20L，则该碳酸钠样品中所含杂质可能是A.碳酸钡和碳酸钾B.C.碳酸氢钠和碳酸氢钾D.［例题］吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。(1)吗啡中含碳0.7158(质量分数，下同)、氢0.0667、氮0.0491，其余为氧。已知其相对分子质量不超过300，试求：①吗啡的相对分子质量；②吗啡的分子式。(2)已知海洛因是吗啡的二乙酸酯，试求：①海洛因的相对分子质量；②海洛因的分子式。命题意图：考查学生根据物质内所含元素质量分数，确定物质化学式的能力。知识依托：元素的质量分数与化学式的关系。错解分析：不注意有效数字的位数，有效数字取舍不合理，再根据原子个数比列式就会得出错误的结果。解题思路：(1)由吗啡中各元素的含量和相对分子质量，可以断定吗啡分子中所含N原子数最少，设吗啡分子中含有1个N原子，则：Mr(吗啡)=14.0/0.0491=285＜300符合题意；若吗啡分子中含有2个N原子，则：Mr(吗啡)=28.0/0.0491=570＞300不符合题意。吗啡分子中含有2个以上的N原子更不可能，可见吗啡分子中只含有一个N原子，且吗啡的相对分子质量为285。吗啡分子中所含C、H、O原子个数分别为：N(C)=285×0.7158÷12.0=17.0N(H)=285×0.0667÷1.00=19.0N(O)=285(1.0000－0.7158－0.0667－0.0491)÷16.0=3.00吗啡的分子式为：C17H19NO3。(2)生成二乙酸酯的反应可表示为：R(OH)2＋2HOOCCH3R(OOCCH3)2＋2H2O显然，海洛因分子比吗啡分子多了2个C2H2O基团，则海洛因的分子式为：C17H19NO3＋2C2H2O====C21H23NO5海洛因的相对分子质量为：Mr(海洛因)=12×21＋1×23＋14×1＋16×5=369。答案：(1)①285；②C17H19NO3。(2)①369；②C21H23NO5。●锦囊妙计遇到下列情况，可用设一法：1.c、w、ρ间的相互转化；2.根据质量分数确定化学式；3.确定样品中杂质的成分。●歼灭难点训练1.(★★★)某硫酸溶液的物质的量浓度为cmol·L－1，溶质的质量分数为w，试求此溶液的密度。2.(★★★)已知某硫酸铜溶液的物质的量浓度为0.050mol·L－1，密度为1.08g·cm－3，试求该溶液的质量分数。3.(★★★★)称取可能含有Na、Mg、Al、Fe的金属混合物12g，放入足量盐酸中，可得到标准状况下H2的体积为11.2L，据此回答下列问题：(1)以上四种金属，一定含有的是__________________；(2)以上四种金属，可能含有的是__________________；(3)能否确定一定不含有某种金属？4.(★★★★★)1924年，我国药物学家从中药麻黄中提出了麻黄素，并证明麻黄素具有平喘作用。将其予以合成，制作中成药，可解除哮喘病人的痛苦。取10.0g麻黄素完全燃烧可得到26.67gCO2和8.18gH2O，并测得麻黄素中含N：8.48%。(1)试确定麻黄素的最简式__________________。(2)若确定麻黄素的分子式还缺少一个条件，该条件是__________________。附：参考答案难点磁场解析：若为1.06g纯净的碳酸钠经题设过程可得到标准状况下干燥纯净的气体2.24L；而题设条件下，1.06g含杂质的碳酸钠样品仅得到标准状况下干燥纯净的气体2.20L，可见，等质量的碳酸钠和杂质分别与过量盐酸作用，碳酸钠产生二氧化碳多，杂质产生二氧化碳少；则题设条件下产生等量的二氧化碳气体所需碳酸钠的质量小，所需杂质质量大。为方便计算，设生成1mol二氧化碳，则需要题中所列物质的质量分别是：Na2CO3~CO2BaCO3~CO2K2CO3~CO2NaHCO3~CO2106g1mol197g1mol138g1mol84g1molKHCO3~CO2CaCO3~CO2ZnCO3~CO2100g1mol100g1mol125g1mol所需碳酸钡和碳酸钾的质量都大于碳酸钠的质量，A项可选；所需碳酸氢钠和碳酸氢钾的质量都小于碳酸钠的质量，C项不可选；生成1mol二氧化碳所需碳酸钾和碳酸氢钠混合物的质量介于84g~138g之间，所需碳酸钙和碳酸锌混合物的质量介于100g~125g之间，都有小于106g的可能，故B、D项都不可选。答案：A歼灭难点训练1.提示：设H2SO4(aq)的体积为1L，则：m(硫酸溶液)=cmol·L－1×1L×98g·mol－1÷w=98c/wg硫酸溶液的密度为：ρ(硫酸溶液)=98c/wg÷1000mL=0.098c/wg·cm－3答案：wc098.0g·cm－32.提示：为方便计算，设有硫酸铜溶液1L，则硫酸铜的质量为：m(硫酸铜)=0.050mol·L－1×1L×160g·mol－1=8.0g硫酸铜溶液的质量为：m(硫酸铜溶液)=1.08g·cm－3×1000mL=1.08×10－3g硫酸铜的质量分数为：w(硫酸铜)=8.0g÷(1.08×103g)=0.0074(或0.0073)。答案：0.0074(或0.0073)3.提示：摩尔电子质量法(设一法的一种)：金属的摩尔电子质量是指金属在反应中失去单位物质的量的电子的质量，其单位通常用g·mol－1表示。由题意：n(H2)=1molL22.4L11.2-=0.500mol反应中得失电子的物质的量为：n(e－)=1.00mol则：物质NaMgAlFe混合物1molg-摩尔电子质量231292812混合物的平均摩尔电子质量为12g·mol－1，则一定含有比其摩尔电子质量小的物质(Al)，也一定含有比其摩尔电子质量大的物质(Na或Fe，不能确定)，是否含Mg也不能确定。答案：(1)Al(2)Mg、Fe、Na(3)不能4.提示：设麻黄素分子中含有1个N原子，则：M(麻黄素)=0848.0molg0.141-=165g·mol－1由于：n(CO2)=1molg44.00g26.67-=0.6061moln(H2O)=1molg18.0g8.18-=0.454mol则1mol麻黄素中：n(C)=g10.0mol6061.0×165g=10.0mol，n(H)=g10.0mol4541.0×165g×2=15.0mol再设麻黄素的分子式为：C10H15NOx，则x=1111molg16.0mol1.00molg14.0mol15.0molg1.00mol10.0molg12.0g165=1.000mol最简式可得。借鉴例题可知(2)答案，但已知麻黄素的式量范围不一定能求出麻黄素的化学式。答案：(1)C10H15NO(2)M(麻黄素)(即麻黄素的式量)