1、1第 1 章专题-化学计算的常用方法李仕才专题讲座一 化学计算的常用方法方法一 电解质溶液的计算法宝电荷守恒法涉及溶液中离子浓度的计算时常需用到电荷守恒，首先找出溶液中所有阳离子和阴离子，再根据阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数列等式。如 Al2(SO4)3、NH 4NO3混合溶液的电荷守恒为3c(Al3 ) c(NH ) c(H )2 c(SO ) c(NO ) c(OH )。 4 24 3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 。针对训练1(2017开封模拟)在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中，Al 3
2、的物质的量浓度为0.2molL1 ，SO 为 0.4molL1 ，溶液中 Na 的物质的量浓度为( )24A0.1molL 1 B0.2molL 1C0.3molL 1 D0.4molL 1答案 B解析 在任何溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，则有3c(Al3 ) c(Na )2 c(SO )，解得 c(Na )0.2molL 1 。242(2018阜阳质检)某硫酸铝和硫酸镁的混合液中， c(Mg2 )2molL 1 ， c(SO )246.5molL 1 ，若将 200mL 的此混合液中的 Mg2 和 Al3 分离，至少应加入 1.6molL1的氢氧化钠溶液( )A0
3、.5LB1.625LC1.8LD2L答案 D解析 根据电荷守恒得：2c(Mg2 )3 c(Al3 )2 c(SO )，24c(Al3 )26.5molL 1 22molL 133molL 1 ，加入氢氧化钠溶液使 Mg2 、Al 3 分离，此时 NaOH 转化为 Na2SO4和 NaAlO2，由电荷守恒得：2V(NaOH)2nSO24 nAlO 2cNaOH26.5molL 10.2L 3molL 10.2L1.6molL 12L。方法二 化学方程式计算中的巧思妙解差量法化学反应前后物质的量发生变化时均可用差量法。解题的一般步骤为(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
4、键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量” 。该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等，且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比；(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。针对训练3将 12gCO 和 CO2的混合气体通过足量灼热的氧化铜后，得到气体的总质量为 18g，求原混合气体中 CO 的质量分数。答案 原混合气体中 CO 的质量分数为 87.5%。解析 设原混合气体中 CO 的质量分数为 x。CuO CO CuCO 2 气体质量增加(差量)= = = = = 28g44g44g28g16g12xg18g12g6g ，解得 x0.875。28
5、16 12x64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. B.84w2 53w131w1 84w1 w231w1C. D.73w2 42w131w1 115w2 84w131w1答案 A解析 由题意知( w1 w2)g 应为 NaHCO3分解生成的 CO2和 H2O 的质量，设样品中 NaHCO3质量为 xg，由此可得如下关系：3284 62x w1 w2则 x ，84w1 w231故样品纯度为 。mNa2CO3m样 品 w1 xw1 84w2 53w131w15(2018山东省实验中学高三模拟
6、)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：6NO4NH 3?5N26H 2O(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：53 32 43 97。其中正确的是( )ABCD答案 C解析 根据反应前后气体的总体积，可用差量法直接求解。6NO4NH 3?5N26H 2O(g) V(气体的体积差)6mL 4mL 5mL 6mL (56)(46)1mL(理论差量)9mL6mL17.5161.5mL(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
7、V(NO)V(NH3)(9mL1mL)6mL53，假设剩余的气体全部是 NH3，则 V(NO) V(NH3)9mL(6mL1mL)97，但因该反应是可逆反应，剩余气体实际上是 NO、NH 3的混合气体，故 V(NO) V(NH3)介于 53 与 97 之间，对照所给的数据知 32 与 43 在此区间内。方法三 解答连续反应类型计算题的捷径关系式法关系式法是一种巧妙利用已知物与未知量之关系进行解题的一种方法，一般适用于多步进行的连续反应，因前一个反应的产物是后一个反应的反应物，可以根据中间物质的传递关系，找出原料和最终产物的相应关系式。它是化学计算中的基本解题方法之一，利用关系式法可以将多步计算
8、转化为一步计算，免去逐步计算中的麻烦，简化解题步骤，减少运算量，且计算结果不易出错，准确率高。(一)根据原子守恒找关系式6(2017西安模拟)碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解 28.4g 上述混合物，消耗 1molL1 盐酸 500mL。煅烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是( )A35gB30gC20gD15g答案 C4解析 碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜，溶解 28.4g 混合物，消耗1molL1 盐酸 500mL，HCl 的物质的量为 0.5mol，根据氯元素守恒则 CuCl2的物质的量为0.25mol。根据 Cu
9、 元素守恒可知，原混合物中含有 Cu 元素的物质的量为 0.25mol，灼烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的物质的量为 0.25mol，则 m(CuO)0.25mol80gmol 1 20g。7有一在空气中暴露过的 KOH 固体，经分析知其内含水 7.12%，K 2CO32.88%，KOH90%，若将此样品 1g 加入到 46.00mL 的 1molL1 盐酸中，过量的酸再用 1.07molL1 KOH 溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体_g。答案 3.427解析 此题中发生的反应很多，但仔细分析可知蒸发溶液后所得固体为 KCl，其 Cl 全部来自于盐酸中的 Cl ，在整个过程中 Cl 守恒，
10、即 n(KCl) n(HCl)；故 m(KCl)0.046 L1molL1 74.5 gmol1 3.427 g。(二)根据电子守恒找关系式如：NH 3 HNO3，O 2 2 失 去 8e 得 4e O 2 由得失电子总数相等知，NH 3经氧化等一系列过程生成 HNO3，NH 3和 O2的关系为 NH32O 2。8将 1.08gFeO 完全溶解在 100mL1.00molL1 硫酸中，然后加入 25.00mLK2Cr2O7溶液，恰好使 Fe2 全部转化为 Fe3 ，且 Cr2O 中的铬全部转化为 Cr3 。则 K2Cr2O7的物质的量27浓度是_。答案 0.100molL 1解析 由电子守恒知
11、，FeO 中2 价铁所失电子的物质的量与 Cr2O 中6 价铬所得电子27的物质的量相等， (32)0.025 00 Lc(Cr2O )(63)2，得1.08 g72 gmol 1 27c(Cr2O )0.100 molL 1 。279铜和镁的合金 4.6g 完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原，只产生 4480mL 的 NO2气体和 336mL 的 N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )A9.02gB8.51gC8.26gD7.04g答案 B解析 最后沉淀为 Cu(OH)2和 Mg(OH)2，Cu 和 Mg 共 4.6g，关键是求增
12、加的 n(OH )， n(OH )等于金属单质所失电子的物质的量，即 n(OH ) 1mol 2mol0.23mol，故448022400 33622400沉淀的质量为 4.6g0.2317g8.51g。(三)根据相关反应找关系式如：4NH 35O 2 4NO6H 2O= = = = =催 化 剂 52NOO 2=2NO23NO2H 2O=2HNO3NO经多次氧化和吸收，由 N 元素守恒知：NH 3HNO 3。10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 0.1000g 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0.020
13、00molL1 的 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗 K2Cr2O7标准溶液 25.00mL。已知：SO 22Fe 3 2H 2O=SO 2Fe 2 4H 24Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O27(1)样品中 FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_(保留 1 位小数)。(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。答案 (1)90.0% (2)3.3610 6 15解析 (1)据方程式：4FeS 211O 2 2Fe2O38SO 2= = = = =高 温 SO22Fe 3 2H 2O=SO
14、 2Fe 2 4H 24Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O27得关系式：Cr2O 6Fe 2 3SO 2 FeS227321 320.02000molL1 0.02500L mFeS2120gmol 1m(FeS2)0.09000g样品中 FeS2的质量分数为 90.0%。(2)4FeS211O 2 2Fe2O38SO 2= = = = =高 温 4mol 8molmol n(SO2)101060.9120n(SO2)1.510 5molV(SO2)3.3610 6L由 SO2 SO 3 H 2SO41mol 98g1.510 5mol m(H2SO4)98%得
15、m(H2SO4)1.510 7g15t。611金属锡的纯度可以通过下述方法分析：将试样溶于盐酸，反应的化学方程式为Sn2HCl= =SnCl2H 2，再加入过量的 FeCl3溶液，发生如下反应：SnCl22FeCl 3=SnCl42FeCl 2，最后用已知浓度的 K2Cr2O7溶液滴定生成的 Fe2 ，反应的化学方程式为 6FeCl2K 2Cr2O714HCl= =6FeCl32KCl2CrCl 37H 2O。现有金属锡试样0.613g，经上述反应后，共用去 0.100molL1 K2Cr2O7溶液 16.0mL。求试样中锡的百分含量(假定杂质不参加反应)。答案 Sn 与 K2Cr2O7的物质量的关系：3Sn3SnCl 26FeCl 2K 2Cr2O73119g1molx0.10.016molx 0.5712g3119g0.10.016mol1molSn% 100%93.2%。0.57120.613
