高考化學(xué)計算常用的幾種方法
高考化學(xué)計算的計算方法有很多種,那么大家是否有記憶全呢?下面就是小編給大家?guī)淼母呖蓟瘜W(xué)計算常用的幾種方法,希望能幫助到大家!
一.差量法
(1)不考慮變化過程,利用最終態(tài)(生成物)與最初態(tài)(反應(yīng)物)的量的變化來求解的方法叫差量法。無須考慮變化的過程。只有當(dāng)差值與始態(tài)量或終態(tài)量存在比例關(guān)系時,且化學(xué)計算的差值必須是同一物理量,才能用差量法。其關(guān)鍵是分析出引起差量的原因。
(2)差量法是把化學(xué)變化過程中引起的一些物理量的增量或減量放在化學(xué)方程式的右端,作為已知量或未知量,利用各對應(yīng)量成正比求解。
(3)找出“理論差量”。這種差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強(qiáng)、反應(yīng)過程中的熱量等。用差量法解題是先把化學(xué)方程式中的對應(yīng)差量(理論差量)跟實際差量列成比例,然后求解。
如:
-12C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol Δm(固),Δn(氣),ΔV(氣)
2 mol 1 mol 2 mol 221 kJ 24 g 1 mol 22.4 L(標(biāo)況)
1.固體差量
例1.將質(zhì)量為100克的鐵棒插入硫酸銅溶液中,過一會兒取出,烘干,稱量,棒的質(zhì)量變?yōu)?00.8克。求有多少克鐵參加了反應(yīng)。(答:有5.6克鐵參加了反應(yīng)。)
解:設(shè)參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 棒的質(zhì)量增加(差量)
56 6464-56=8x 100.8克-100克=0.8克
56:8=x:0.8克
答:有5.6克鐵參加了反應(yīng)。
2.體積差法
例2.將a L NH3通過灼熱的裝有鐵觸媒的硬質(zhì)玻璃管后,氣體體積變?yōu)閎 L(氣體體積均在同溫同壓下測定), 該b L氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是(C )
2a-bb-a2a-bb-aA. C. abba
設(shè)參加反應(yīng)的氨氣為x ,則
2NH3N2+3H2 ΔV
2 2
x b-a
x=(b-a) L
所以氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)
3.液體差量
例3.用含雜質(zhì)(雜質(zhì)不與酸作用,也不溶于水)的鐵10克與50克稀硫酸完全反應(yīng)后,濾去雜質(zhì),
所得液體質(zhì)量為55.4克,求此鐵的純度。
解:設(shè)此鐵的純度為x。
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 溶液質(zhì)量增加(差量)
56 256-2=54
10x克55.4克-50克=5.4克 a L-b-ab L2a-b b
56:54=10x克:5.4克
二.關(guān)系式法
建立關(guān)系式一般途徑是:(1)利用微粒守恒建立關(guān)系式;(2)利用化學(xué)方程式之間物質(zhì)的量的關(guān)系建立關(guān)系式;(3)利用方程式的加和建立關(guān)系式等
三.守恒法
(1)化合物中元素正負(fù)化合價總數(shù)守恒。
(2)電解質(zhì)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)與陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)守恒。
(3)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量守恒。
(4)化學(xué)反應(yīng)前后同種元素的原子個數(shù)守恒。
(5)氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)守恒。
(6)溶液稀釋、濃縮、混合前后溶質(zhì)量(質(zhì)量或物質(zhì)的量)守恒
由于上述守恒關(guān)系不隨微粒的組合方式或轉(zhuǎn)化歷程而改變,因此可不追究中間過程,直接利用守恒關(guān)系列式計算或觀察估算的方法即為守恒法。運(yùn)用守恒法解題既可以避免書寫繁瑣的化學(xué)方程式,提高解題的速度,又可以避免在紛繁復(fù)雜的解題背景中尋找關(guān)系式,提高解題的準(zhǔn)確度。
1.元素守恒法
催化劑例1.4NH3+5O2=====△4NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO
經(jīng)多次氧化和吸收,由N元素守恒知:NH3~HNO3
2.電子轉(zhuǎn)移守恒法
--失去8e得4e2-例2.NH3――→HNO3, O2――→2O
由得失電子總數(shù)相等知,NH3經(jīng)氧化等一系列過程生成HNO3,NH3和O2的關(guān)系為NH3~2O2。
例3.黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時,取0.100 0 g樣品在空氣中充分灼燒,將生成的SO2
-1氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后,用濃度為0.020 00 mol·L的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶
3+2-2++2-2++3+3+液25.00 mL。已知:SO2+2Fe+2H2O===SO4+2Fe+4H Cr2O7+6Fe+14H===2Cr+6Fe+7H2O
求樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))________________
高溫解析
(1)據(jù)方程式4FeS2+11O2=====2Fe2O3+8SO2
3+2-2++SO
2+2Fe+2H2O===SO4+2Fe+4H
2-2++3
+3+Cr2O7+6Fe+14H===2Cr
+6Fe+7H2O
32-2+得關(guān)系式:Cr2O7~6Fe~3SO2~2 2
32
0.020 00 mol·L×0.025 00 -1m
1202 m(FeS2)=0.090 00 g 樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.00%
四.極值法(也稱為極端假設(shè)法)
①把可逆反應(yīng)假設(shè)成向左或向右進(jìn)行的完全反應(yīng)。
?、诎鸦旌衔锛僭O(shè)成純凈物。
?、郯哑叫蟹磻?yīng)分別假設(shè)成單一反應(yīng)。
例1.在一容積固定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2(g)+O23(g)。已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3
-1-1-1的濃度分別為0.2 mol·L、0.1 mol·L、0.2 mol·L。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,各物質(zhì)的濃度可能存在的數(shù)據(jù)是(B )
-1-1 -1A.SO2為0.4 mol·L,O2為0.2 mol·LB.SO2為0.25 mol·L
-1 -1C.SO2和SO3均為0.15 mol·LD.SO3為0.4 mol·L
-1
解析 :本題可根據(jù)極端假設(shè)法進(jìn)行分析。若平衡向正反應(yīng)方向移動,達(dá)到平衡時SO3的濃度最大為0.4 mol·L,
而SO2和O2的濃度最小為0;若平衡向逆反應(yīng)方向移動,達(dá)到平衡時SO3的濃度最小為0,而SO2和O2的最大濃度分
-1-1別為0.4 mol·L、0.2 mol·L,考慮該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)不能向任何一個方向進(jìn)行到底,因此平衡時SO3、
-1,-1,-1O2、SO2的濃度范圍應(yīng)分別為0
-1-1-1SO3,而SO3分解則生成SO2,那么c(SO3)+c(SO2)=0.2 mol·L+0.2 mol·L=0.4 mol·L。對照各選項,只
有B項符號題意。
例2. 在含有a g HNO3的稀硝酸中,加入b g鐵粉充分反應(yīng),鐵全部溶解并生成NO,有 g HNO3被還原,則a∶b不可4
能為( A ) A.2∶1B.3∶1 C.4∶1 D.9∶2
解析: Fe與HNO3反應(yīng)時,根據(jù)鐵的用量不同,反應(yīng)可分為兩種極端情況。
(1)若Fe過量,發(fā)生反應(yīng):3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
a
baa3則有=此為a∶b的最小值。 5663b1
(2)若HNO3過量,發(fā)生反應(yīng):Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
baa9則有:∶此為a∶b的最大值。 5663b2
3a9所以a∶b,即a∶b的比值在此范圍內(nèi)均合理。 1b2
五.平均值規(guī)律及應(yīng)用
(1)依據(jù):若XA>XB ,則XA>X>XB,X代表平均相對原子(分子)質(zhì)量、平均濃度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。
(2)應(yīng)用:已知X可以確定XA、XB的范圍;或已知XA、XB可以確定X的范圍。
解題的關(guān)鍵是要通過平均值確定范圍,很多考題的平均值需要根據(jù)條件先確定下來再作出判斷。實際上,它是極值法的延伸。
例1.兩種金屬混合物共15 g,投入足量的鹽酸中,充分反應(yīng)后得到11.2 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則原混合物的組成肯定不可能為( B ) A.Mg和Ag B.Zn和Cu C.Al和ZnD.Al和Cu+解析 本題可用平均摩爾電子質(zhì)量(即提供1 mol電子所需的質(zhì)量)法求解。反應(yīng)中H被還原生成H2,由題意可知15 g
--1金屬混合物可提供1 mol e,其平均摩爾電子質(zhì)量為15 g·mol。選項中金屬M(fèi)g、Zn、Al的摩爾電子質(zhì)量分別為12 g·mol
-1-1-1、32.5 g·mol、9 g·mol,其中不能與鹽酸反應(yīng)的Ag和Cu的摩爾電子質(zhì)量可看做∞。根據(jù)數(shù)學(xué)上的平均值原理
-1-1可知,原混合物中一種金屬的摩爾電子質(zhì)量大于15 g·mol,另一金屬的摩爾電子質(zhì)量小于15 g·mol。答案 B
例2.實驗室將9 g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發(fā)生鋁熱反應(yīng)之后,所得固體中含金屬單質(zhì)為18 g,則該氧化物粉末可能是(C )
①Fe2O3和MnO2 ②MnO2和V2O5 ③Cr2O3和V2O5 ④Fe3O4和FeO
A.①② B.②④C.①④D.②③
9 g11解析 n(Al)==,Almol×3=1 mol,則生成金屬的摩爾電子質(zhì)量-127 g·mol33
--1(轉(zhuǎn)移1 mol e生成金屬的質(zhì)量)為18 g·mol。
56 g55 g-1-1①項生成Fe的摩爾電子質(zhì)量為,生成Mn的摩爾電子質(zhì)量為,根據(jù)平均3 mol4 mol
51 g-1-1值規(guī)律,①正確;②生成Mn的摩爾電子質(zhì)量為13.75 g·mol,生成V的摩爾電子質(zhì)量為g·mol,根據(jù)5 mol
平均值規(guī)律,②不可能生成單質(zhì)18 g;同理,③也不可能生成金屬單質(zhì)18 g;④Al完全反應(yīng)時生成Fe的質(zhì)量大于18 g,當(dāng)氧化物粉末不足量時,生成的金屬可能為18 g,④正確。答案 C