1、化学竞赛计算题的解题方法和技巧初中化学竞赛试题中常设置新颖、灵活的计算题，借以考查学生的灵活性和创造性。为了提高解题速率，提高学生的逻辑、抽象思维能力和分析、解决问题的能力，掌握化学计算的基本技巧非常必要。现将化学竞赛计算题的解题方法和技巧归纳如下，供参考。1.守恒法例 1 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
2、素的质量为 a 克，则2= 1+ 2 a=40(克)故 Br%=40%。2.巧设数据法例 2 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 mNaHCO3=168 克，mNH 4HCO3=212 克-168 克=44 克。=3.极植法例 3 取 3.5 克某二价金属的单质投
3、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.24 B.40 C.56 D.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 =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 4 取 100 克胆矾，
4、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(CuSO 4*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5.估算法例 5 将 13.2 克可能混有下列物质的(NH 4)2SO4 样品，在加热的条件下，与过量的 NaOH反应，可收集到 4.3 升 NH3(密度为 17 克/22.4 升)，则样品中不可能含有的物质是( )A.NH4HCO3、NH 4NO3 B.(NH4)2CO3、NH 4NO3C.NH4HCO3、NH 4Cl D.NH4Cl、(NH 4)2CO3解
5、析：假设样品为纯(NH 4)2SO4，则由(NH 4)2SO42NH 3 可知，能产生 4.48 升 NH3，大于4.3 升。因此样品中的杂质造成样品 NH4+的含量小于纯(NH 4)2SO4 中 NH4+的含量。这就要求选项的两种物质中至少有一种物质的 NH4+含量小于(NH 4)2SO4 中 NH4+的含量，都大于是不可能的。可将备选答案化学式变形后进行估算：NH 4HCO3(NH 4)2(HCO3)2,NH4NO3(NH 4)2(NO3)2，NH 4Cl(NH 4)2Cl2.部分“式量”：(HCO 3)=122,(NO3)2=124,Cl2=71,CO3=60，而(NH 4)2SO4 中
6、，SO 4=96，故答案选 D。6.差量法例 6 4.0 克+2 价金属的氧化物与足量的稀盐酸反应后，完全转化为氯化物，测得氯化物的质量为 9.5 克，通过计算指出该金属的名称。解析：反应后物质质量增加是由于参加反应氧化物的质量小于生成氯化物的质量。设金属氧化物化学式为 RO，式量为 m，则 RORCl 2 质量增加m 554.0 克 (9.5-4.0) 克m=40。故金属的相对原子质量为 40-16=24，属于镁元素。分子结构本节主要讲述典型分子的空间构型，分子和键的极性关系以及酸的元数如何确定问题。在竞赛中此类问题出现渐多。【内容综述】本期主要讲述典型分子的空间构型、分子的极性与键的极性的
7、关系以及酸的元数如何确定的问题。常见的分子的空间构型有四面体型（CH 4、CCl 4、P 4等）、三角锥型（NH 3、PH 3等）、直线型（CO 2、C 2H2等）、平面型（C 2H4、BF 3、C 6H6等），掌握其结构对推断复杂分子的结构非常重要。极性键构成的双原子分子一定为极性分子，多原子分子大多为极性分子，但也有非极性分子，主要取决于分子组成和结构的对称性，即分子中的正电荷重心与负电荷重心重合为非极性分子。酸的元数并非依据酸中氢原子的个数，而是根据其结构式来确定。这些内容的考察近几年来在高考和竞赛中难度和数量都有所增加，应引起我们的充分重视。【要点讲解】分子的极性与键的极性例 1PtC
8、l 2(NH3)2为平面正方形结构，它可以形成两种固体：一种为淡黄色，在水中的溶解度小；另一种为黄绿色，在水中的溶解度大。请画出这两种分子的几何图形。注明其相应颜色。H 2O 分子是极性分子，根据相似相溶原理，在水中溶解度小的淡黄色固体为非极性分子，其分子的对称性好，其结构为 。另一种为黄绿色在水中的溶解度大的为极性分子，其分子的对称性差，其结构为 二、酸的元数如何确定例 2已知磷酸分子 中的三个氢原子都可以跟重水中的 D 原子发生氢交换。又知亚磷酸（H 3PO3）也可以与重水中的 D 原子发生氢交换，但亚磷酸一氢钠（Na 2HPO3）却不能。由此推断亚磷酸的结构式。并判断亚磷酸属于几元酸，它
9、有哪些正盐哪些酸式盐？磷酸作为三元酸，结构中的三个-OH 中的 H 原子都可以跟重水中的 D 原子发生氢交换，亚磷酸也可以，说明亚磷酸中有-OH，亚磷酸一氢钠不能，推断其结构中已经无-OH。由此推断亚磷酸中只有两个-OH，根据 P 原子成键规律，不难得出亚磷酸的结构式由此可见，H 3PO3分子中虽有三个 H 原子，但只有两个-OH，只有-OH 中的 H原子才能电离出来显酸性，故 H3PO3属于二元酸。二元酸应有两种盐一种正盐一种酸式盐，即亚磷酸二氢钠（NaH 2PO3）酸式盐和亚磷酸一氢钠（Na 2HPO3）正盐。小结：酸的元数由酸中-OH 的个数来确定。只知分子式不知结构式无法确定酸的元数。
10、而酸所对应的酸酐则是酸中的-OH 脱水的产物，对于只有一个-OH的一元酸来说则是进行分子间脱水才能得到相应的酸酐，例如：乙酸 CH3COOH的酸酐为三、如何判断原子的共线与共面例 4：在分子中，处于同一平面上的原子数最多可能是：A 12 个 B 14 个 C 18 个 D 20 个根据简单分子空间结构可推测此分子结构为：（&H 表示在此平面上的 H 原子；H 表示在此平面下的 H 原子）。由此可见，处于同一平面上的原子共有 20 个。此题要注意思维的全面性，不能忽略位于分子两端的 -CH 3中的三个氢原子中有一个 H 可与其余的 18 个原子共面。 【能力训练】1下列各组物质中，都是由极性键构
11、成为极性分子的是：A CH 4和 Br2 B NH3和 H2O C H 2S 和 CCl4 D CO2和 HCl2氰气分子式为(CN) 2，结构式为 NC -CN，性质与卤素相似。下列叙述正确的是：A 在一定条件下可与烯烃加成B 分子中的碳 氮键的键长大于碳 碳键的键长C 不和氢氧化钠溶液发生反应D 氰化钠、氰化银都易溶于水3某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的 4 个氮原子排列成内空的四面体结构，且每两个氮原子间都有一个碳原子，而无 C C 单键、C=C双键、CC 叁键，则它的分子式为：A C 6H12N4 B C4H8N4 C C6H10N4 D C6H8N44通常把原子数和电
12、子数相同的分子或离子称之为等电子体，人们发现等电子体间的结构相同（即等电子原理）。B 3N3H6与 C6H6是等电子体，则下列说法正确的是：A B 3N3H6能发生加成反应和取代反应B B 3N3H6各原子不在同一平面上C B 3N3H6具有碱性D B 3N3H6不能使酸性 KMnO4溶液褪色5三氯化氮（NCl 3）常温是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于 NCl3说法中正确的是：A分子中 N Cl 键是非极性键B分子中不存在孤对电子C它的沸点比 PCl3沸点低D因 N Cl 键键能大，它的沸点高62 个原硅酸分子中-OH 原子团可以相互作用而脱去 1 分子水：2H4SiO4H 6
13、Si2O7+H2O，原硅酸结构为：，则在所得的 H6Si2O7分子中，含有的硅氧键的数目为：A5 B6 C7 D87据权威刊物报道，1996 年科学家在宇宙中发现了 H3分子。请回答：(1)H 3和 H2是：A氢的同位素 B氢的同素异形体 C同系物 D同分异构体( 2)甲、乙、丙、丁四位学生对上述认识正确的是：甲认为上述发现绝对不可能，因为 H3的分子违背了共价键理论乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然会有三种同素异形体丙认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待继续发展丁认为 H3分子实质上是 H2分子与 H+离子以配位键结合的产物，应写成 H3
14、+ 8下列叙述正确的是：A丙烷分子中的 3 个碳原子一定在同一条直线上B甲苯分子中对个碳原子不可能在同一平面上C乙烷分子中的全部原子可能在同一平面上D2-丁烯分子中的 4 个碳原子不可能在同一直线上9经研究发现，有一种磷分子具有链状结构。结构如图所示。下列说法正确的是：A它是一种高分子化合物B它是一种极性分子，易溶于水C分子中每个磷原子以 3 个共价键结合 3 个磷原子D分子量是白磷的 8 倍 E与白磷互为同素异形体 10磷酸的结构可以表示为。将磷酸强热时可发生分子间脱水生成焦磷酸（H 4P2O7）、三磷酸以至高聚磷酸。（1）焦磷酸的结构式为 。（ 2）当高聚磷酸中磷原子数为 20 时，其化学
15、式为 。（3）有机物中烷烃分子通式是 CnH2n+2，则磷酸、焦磷酸、高聚磷酸这一系列化合物的分子通式为。11化工行业已合成一种硬度比金刚石还大的晶体 氮化碳，若已知氮在此化合物中显-3 价，推断：（1）它的化学式 。（ 2）分析其硬度比金刚石大的原因。121932 年捷克可 Landa 等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现一种烷（代号 A），次年用 X 射线技术证实了其结构，竟是有一个叫 Lukes 的人早就预言过的。后来 A 被大量合成，并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活性而开发为常用药。下图给出三种已经合成的有 2，3，4 个 A 为基本结构单元“模块”象搭积木一样“搭”成
16、的较复杂的笼状烷。根据上述条件推断并填空：（1）B 的分子式为 。（ 2）若在 D 上继续增加一“块”A“模块”，得到 E，则 E 的分子式为 。（3）A 中含有的六元环数为 个，其中有 个碳原子为三个环所共有，这几个碳原子所围城的空间几何体形状为 。答案：1B2A3A。提示：根据 C、N 原子的成键规律：C 原子四键稳定，N 原子三键稳定，故每个 C 原子除与 2个 N 原子形成共价键，还需 2个 H 原子才能达稳定结构。4AD5C6D7（1）B；（2）C8D9DE10（1）。 (2)H 22P20O61。提示：20 个磷酸分子进行分子间脱水脱去 19 个水分子。(3)Hn+ 2PnO3n+
17、1。提示：n 个磷酸分子进行分子间脱水脱去 n-1 个水分子。11（1）C 3N4。 （2）碳氮键的键长小于碳碳键的键长。1 2（1）C1 4H20 ； （2）C 26H32；（3）4，4，正四面体。提示：根据B、C、D 分子结构可推知其最小的重复单元 A 的分子结构是由四个六边形形成的笼状结构（如图所示）。此系列化合物的系差为 C4H4，可推知 E 的分子式。综合计算【内容综述】综合计算是从定量的角度，考查学生对物质的性质及变化规律综合知识的掌握；考查学生在计算方面的综合能力的运用，解题方法的技巧和灵活。这种题一般有较大的阅读量、思维量和书写量，有相当的难度，因此希望学生有必备的化学知识和一
18、定的数学思想，并能将二者有机的结合起来。【要点讲解】数学中的函数思想如何应用到化学计算当遇到由于反应物的配比量不同，反应后生成不同的产物时，就会产生函数关系。就会出现某个变量（反应物）的取值范围和建立函数的问题。这类把数学的函数思想应用到化学计算的讨论，主要要抓住有关的化学反应方程式中反应物的相关量，由相关量出发，确定变量的取值范围，以及变量与题设问题的函数关系。在确定变量的取值范围时，还应注意反应方程式的意义，才能正确地得出答案。例 1 写出 H2S 燃烧的化学方程式。1.0LHS 气体和 aL 空气混合后点燃，若反应前后气体的温度和压强都相同（20、1.01105Pa），讨论当 a 的取值
19、范围不同时，燃烧后气体的总体积 V（用含 a 的表达式表示，假定空气中氮气和氧气的体积比为 4:1，其它成分可忽略不计）。解题思路：此题将数学的函数知识和思想引入到化学领域中。题中所涉及的化学知识是 H2S 的燃烧反应：2H 2S+O2=2S+2H2O2H 2S+3O2=2SO2+2H2O。从这两个反应可以看出，当反应物用量不同时，会发生不同的反应。题中H2S 的体积是一定值 1.0L，空气中的 O2的体积为一变量 a/5L，以两个反应式为依据，讨论 a 的取值范围，并建立空气 a 与反应后总体积 V 的函数关系。反应后总体积 V 可通过反应前后气体体积的变化量来推算，即：V=1.0L+aL-
20、V。解答：O 2不足，从式：2H 2S+O2=2S+2H2O V2L 1L 3La/5L 3a/5L当 VH2S=1.0L，VO2：a/5L0.5L，a2.5 时那么，反应后总体积 V=1.0L+aL3a/5L。O 2过量从式：2H 2S+3O2=2SO2+2H2O V2L 3L 2L 3L1.0L 1.5L当 VH2S=1.0L，VO 2：a/5L1.5L，a7.5 时那么，反应后总体积 V=1.0L+aL1.5L。当 7.5a2.5 时，发生反应：2H 2S+O2=2S+2H2O V2L 1L 3L1.0L 1.5LS+O 2=SO2 V1L 1L O那么，反应后总体积 V=1.0L+aL
21、1.5L。答：a2.5 时，V=1.0L+2a/5L。a2.5 时，V=aL0.5L配有函数图象的综合计算题对试题中的函数图象要做到“一看面”、“二看线”、“三看点”的具体分析。“一看面”即横纵坐标的函数关系；“二看线”即坐标中曲线的变化；“三看点”即曲线上的原点、交点、拐点、特殊点的含义，从而帮助解题。【能力训练】1将 amolH2S 和 1molO2置于一个可变的容器内进行反应，维持容器内气体的压强不变（101kPa），这 120下测得反应前后容器内气体的密度为 d1 和d2。若 a 的取值不同，则 H2S 的氧化产物可能有如下三种情况：全部是 SO2时，此时 a 的取值范围是；全部是 S
22、 时，此时 a 的取值范围是；并且 d1d2（填大于、小于、等于）。部分是 SO2时，部分是 S 时，此时 a 的取值范围是；反应所生成的 SO2的物质的量是 mol，容器内气体的物质的量之和为 mol（以含的代数式表示）。2现有 AlCl3 和 FeCl3 混合溶液，其中 Al3+、Fe 3+的物质的量之和为0.1mol，在此溶液加入 90mL4molL-1 的 NaOH 溶液，使其充分反应，设 Al3+物质的量与总物质的量的比值为 x。根据反应的化学方程式计算 x=0.4 时，溶液中产生的沉淀是什么？物质的量有多少？计算沉淀中只有 Fe(OH)3的 x 取值范围。0.10请在图中画出沉淀总
23、量（mol）随 x（01）变化的曲线。若 Al3+和 Fe3+的物质的量之和为 Amol（A 为合理数值），其他条件不变时，求沉淀中 01.0同时有 Fe（OH） 3、Al（OH） 3的 x 取值范围和各沉淀的物质的量（用含有A、x 的式子表示）。3将 nmol 的木炭粉和 1mol 氧化亚铁在反应器中混合，隔绝空气加强热。可能发生的化学反应有FeO+C=Fe+CO2FeO+C=2Fe+CO 2FeO+CO=Fe+CO2 和。若 n4，充分反应后，反应器中的固体物质是，气体产物是。若反应的气体产物是混合物，n 的取值范围是。若反应的气体产物是混合物，且混合物 CO 中 CO2的物质的量相等，则
24、 n的值为。答案和提示1a2/3a2；大于2/325 C、b，待反应：2HI（气）=H 2（气）I 2（气），达到平衡时，下列说法正确的是A、从反应开始到达到平衡，所需时间 tAtBB、平衡时 I2的浓度I 2AI 2BC、平衡时 I2蒸气在混合气体中的体积分数 A 容器中的大于 B 容器D、HI 的分解率 a Aa B12、一定混合气体在密闭容器中发生下列反应：mA(气)nB（气）=pC(气)，达到平衡后，于温度一定时，将气体体积缩小到原来的 1/2，当达到新的平衡时，C 的浓度为原来的 1.9 倍，若压缩过程中保持温度不变，则下列说法中正确的是A、m+np B、A 的转化率降低 C、平衡向
25、逆反应方向移动D、C 的体积分数增加13 、在一个活塞式的反应容器中，通入 2molSO2和 1molO2，于 500下发生化合反应并达到平衡，在保持恒温、恒压的条件下，再通入通入 2molSO2和1molO2，下列叙述的内容完全正确的是A、V 正增大，V 逆减小，平衡向正反应方向移动，SO 3的百分含量增加B、V 正增大，V 逆不变，平衡向正反应方向移动，SO 3的百分含量增加C、V 正增大，V 逆增大，平衡向正反应方向移动，SO 3的百分含量增加D、开始时 V 正增大，V 逆减小，平衡向正反应方向移动；随后又逐渐恢复到原反应速率和原平衡状态，SO 3的百分含量保持不变14、在一真空恒容容器
26、中盛有 1 mol PCl5,加热到 200时发生如下反应，PCl 5（气）=PCl 3（气）Cl 2（气），反应达到平衡时，PCl 5所占体积分数为 m%,若在同一容器同一温度下，最初投入的是 2 mol PCl5，反应达平衡后PCl5 所占体积分数为 n%，则 m 与 n 的关系正确的是A、mn B、mWZY。W 原子的最外层没有 p 电子，X 原子核外 s 电子与 p 电子数之比为 1：1，Y 原子最外层 s 电子与p 电子数之比为 1：1，Z 原子核外电子中 p 电子数比 Y 原子多 2 个。则：（1）四种元素原子半径大小依次为： 。（2）W、X 元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为
27、 。（用分子式表示）答案和提示 1C2.B3D。提示：此题的关键是寻找元素 x 的同位素原子。根据其组成双原子分子的种类和式量可推知 x 有两种同位素，即 35x 和 37x。4A。提示：此题需辨析同位素原子量、同位素近似原子量以及元素原子量和元素近似原子量四个概念。因题目只给出该元素的一种原子的质子数和中子数，故只能确定该原子的近似原子量，即质量数为 m+n，并不能确定该元素的原子量。5B6D所有原子最外层满足 8e 结构的有：PCl 3、N 2、COCl 2SO 32-。提示：先计算四核的 质子数之和为 40。据题意有：（1）Am+Bn=40 ；（2）m+n=4；（3）A-B=8。（A、B
28、 分别为两原子的质子数，m，n 分别为该阴离子中 A、B 原子个数）将三个方程联立可解得：4A=8n+40（n=1，2，3）讨论 n=3 时有解。10（1）O +6 、且 B b (B)ab (C)a=b (D)不能肯定11，分别表示在相同状况下的两杯甲酸溶液的物质的量浓度、电离度，若已知2=，则下列关系中正确的是（ ）（A）第一杯甲酸溶液大于第二杯甲酸溶液（C）溶液的浓度不变，有晶体析出（D）第一杯溶液中是第二杯溶液的倍。12用水稀释 0.1mol氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的是（ ）（A）/NH 3H2O （B）NH 3H2O/答案和提示1A 2B3BD4BC5C6D7A8在 CH3COOH 溶液中滴入紫色石蕊试液，呈红色，在其中加入少量CH3COONH4固体，充分振荡后，溶液颜色明显变浅。说明醋酸溶液中存在着CH3COOH的电离平衡，因为加入 CH3COONH4后，CH 3COONH4=，增大了，使上述电离平衡向左移动，使变小。9B 10.A 11.BD 12.BC 水的电离与溶液的酸碱性【内容综述】
