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化学计算是高中化学的重要内容,也是常规考点,它贯穿高中化学的始终。掌握化学计算的常用方法对学好化学十分重要。现就多步计算的常用计算方法简介如下:
多步计算的常用方法有:关系式法、守恒法、差量法、极值法、终态法、平均值法、赋值法、公式法、化学式变形法、综合分析法等等。在五花八门的方法中,以前三种出现的几率大一些。
关系式法
关系式是化学计算中用来表示已知量与未知量成比例关系的式子。根据关系式确定的数量关系进行计算的方法叫关系式法。在化工生产中或化学实验中,要制得某一产品常常涉及多步化学反应,若要计算产物与原料之间的质量关系,不需要逐步计算,为了简便起见,可以根据化学方程式找出在连续反应过程中不同步骤之间反应物、生成物之间物质的量之间的关系,最后以起始反应物与最终生成物之间量的关系进行一次性计算。由于关系式法抓住了物质变化过程中已知量与未知量之间的数量关系这一主要矛盾,故能有效提高解题速度和准确性。我们以例题的形式来熟悉这一方法:
【例1】在氧气中灼烧0.44g硫和铁组成的化合物,使其中的硫全部转变为二氧化硫,把这些二氧化硫全部氧化并转变为硫酸。这些硫酸可以用20ml0.50mol/L氢氧化钠完全中和。则原化合物中硫的质量分数为( )
A、18% B、46%C、53%D、36%
解析 根据关系式:S~H2SO4~2NaOH
可求n(S)=0.5n(NaOH) =0.5×0.50mol/L×20×
10-3L=5×10-3 mol
M(S) =5×10-3 mol×32g/mol=0.16g
S%=0.16÷0.44×100%=36.4%
答案 D
守恒法
守恒法是巧妙的选取守恒对象,如化学反应中质量守恒、原子个数守恒、化学式中的正负化合价代数和为零、溶液中电荷守恒、物料守恒等依据守恒关系列等式求解。守恒法是解复杂计算题的捷径,它不必纠缠过程的细节,只注意有关问题始态与终态之间的某种守恒关系,可以避免诸多的化学反应方程式和简化烦琐的计算,难点是守恒对象的选择。
【例2】将mgAl2O3、Fe2O3的混合物溶解在过量的100mlpH为1的硫酸中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀,用去NaOH溶液100ml,则NaOH溶液的浓度为( )
A、0.2mol/LB、0.05mol/L
C、0.1mol/LD、无法计算
解析此为混合物的多步反应题,如果用关系式解,则化学反应多,计算复杂.但是从守恒角度讲,溶液中SO42-和Na+的物质的量始终不变且恰好生成Na2SO4.所以有 2n(NaOH)=n(H2SO4)
又知道pH=1即 C(H2SO4) =0.05 mol/L
所以有100ml×10-3×0.05 mol/L=100ml×10-3×C(NaOH)
C(NaOH) =0.1 mol/L
答案 C
差量法
差量法是最常用的解题方法之一,所谓差量是指一个过程中某始态量与终态量之间的差值。这个差量可以是质量、物质的量、气体物质的体积、压强、反应过程中的热量等。这种差量跟化学方程式中各物质的对应量成比例关系。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟已知差量(实际差量)列成比例,然后求解。该法的运用可以省去烦琐的中间过程,使复杂的问题简单化、快捷化。
【例3】将KBr和KCl的混合物13.4g溶于水配成500ml溶液,通入过量Cl2,反应后将溶液蒸干,得固体11.75g,则原配溶液中K+、Cl-、Br-物质的量浓度之比为( )
A、3∶2 ∶1 B、1∶2 ∶3C、1∶3 ∶2D、2∶3 ∶1
解析2KBr+Cl2=KCl+Br2↑ △m
2×119g89 g
m(KBr) 13.4g-11.75g
m(KBr)=5.95g
m(KCl)=13.4g-5.95g=7.45g
n(K+)=n(KBr)+n(KCl)=0.15mol
n(Cl-)=n(KCl)=0.1mol
n(Br-)=n(KBr)=0.05mol
因为在同一溶液中,溶液体积相同,三种离子物质的量浓度之比即为离子物质的量之比,所以选A。
其实,最好的计算方法是不计方法。因为化学计算的题目多变,每一道习题又会有多种解法,也不一定局限在某个固定的框框内。下面这道习题就方法多变,值得一试。
铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生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()
A、9.02g B、8.51gC、8.26gD、7.04g
答案B
作者单位:河南省周口市第三高级中学
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
多步计算的常用方法有:关系式法、守恒法、差量法、极值法、终态法、平均值法、赋值法、公式法、化学式变形法、综合分析法等等。在五花八门的方法中,以前三种出现的几率大一些。
关系式法
关系式是化学计算中用来表示已知量与未知量成比例关系的式子。根据关系式确定的数量关系进行计算的方法叫关系式法。在化工生产中或化学实验中,要制得某一产品常常涉及多步化学反应,若要计算产物与原料之间的质量关系,不需要逐步计算,为了简便起见,可以根据化学方程式找出在连续反应过程中不同步骤之间反应物、生成物之间物质的量之间的关系,最后以起始反应物与最终生成物之间量的关系进行一次性计算。由于关系式法抓住了物质变化过程中已知量与未知量之间的数量关系这一主要矛盾,故能有效提高解题速度和准确性。我们以例题的形式来熟悉这一方法:
【例1】在氧气中灼烧0.44g硫和铁组成的化合物,使其中的硫全部转变为二氧化硫,把这些二氧化硫全部氧化并转变为硫酸。这些硫酸可以用20ml0.50mol/L氢氧化钠完全中和。则原化合物中硫的质量分数为( )
A、18% B、46%C、53%D、36%
解析 根据关系式:S~H2SO4~2NaOH
可求n(S)=0.5n(NaOH) =0.5×0.50mol/L×20×
10-3L=5×10-3 mol
M(S) =5×10-3 mol×32g/mol=0.16g
S%=0.16÷0.44×100%=36.4%
答案 D
守恒法
守恒法是巧妙的选取守恒对象,如化学反应中质量守恒、原子个数守恒、化学式中的正负化合价代数和为零、溶液中电荷守恒、物料守恒等依据守恒关系列等式求解。守恒法是解复杂计算题的捷径,它不必纠缠过程的细节,只注意有关问题始态与终态之间的某种守恒关系,可以避免诸多的化学反应方程式和简化烦琐的计算,难点是守恒对象的选择。
【例2】将mgAl2O3、Fe2O3的混合物溶解在过量的100mlpH为1的硫酸中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀,用去NaOH溶液100ml,则NaOH溶液的浓度为( )
A、0.2mol/LB、0.05mol/L
C、0.1mol/LD、无法计算
解析此为混合物的多步反应题,如果用关系式解,则化学反应多,计算复杂.但是从守恒角度讲,溶液中SO42-和Na+的物质的量始终不变且恰好生成Na2SO4.所以有 2n(NaOH)=n(H2SO4)
又知道pH=1即 C(H2SO4) =0.05 mol/L
所以有100ml×10-3×0.05 mol/L=100ml×10-3×C(NaOH)
C(NaOH) =0.1 mol/L
答案 C
差量法
差量法是最常用的解题方法之一,所谓差量是指一个过程中某始态量与终态量之间的差值。这个差量可以是质量、物质的量、气体物质的体积、压强、反应过程中的热量等。这种差量跟化学方程式中各物质的对应量成比例关系。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟已知差量(实际差量)列成比例,然后求解。该法的运用可以省去烦琐的中间过程,使复杂的问题简单化、快捷化。
【例3】将KBr和KCl的混合物13.4g溶于水配成500ml溶液,通入过量Cl2,反应后将溶液蒸干,得固体11.75g,则原配溶液中K+、Cl-、Br-物质的量浓度之比为( )
A、3∶2 ∶1 B、1∶2 ∶3C、1∶3 ∶2D、2∶3 ∶1
解析2KBr+Cl2=KCl+Br2↑ △m
2×119g89 g
m(KBr) 13.4g-11.75g
m(KBr)=5.95g
m(KCl)=13.4g-5.95g=7.45g
n(K+)=n(KBr)+n(KCl)=0.15mol
n(Cl-)=n(KCl)=0.1mol
n(Br-)=n(KBr)=0.05mol
因为在同一溶液中,溶液体积相同,三种离子物质的量浓度之比即为离子物质的量之比,所以选A。
其实,最好的计算方法是不计方法。因为化学计算的题目多变,每一道习题又会有多种解法,也不一定局限在某个固定的框框内。下面这道习题就方法多变,值得一试。
铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生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()
A、9.02g B、8.51gC、8.26gD、7.04g
答案B
作者单位:河南省周口市第三高级中学
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”