学案6 化学计算中常用的几种方法
解题虽然没有一成不变的方法模式,但应建立解题的基本思维模式:题示信息+基础知识+逻辑思维。掌握正确的解题方法能简化解题过程,提高解题能力,常用的解题技巧有:
1.差量法
(1)差量法的应用原理
差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例,然后求解。如:
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ•mol-1 Δm(固),Δn(气),ΔV(气)
2 mol 1 mol 2 mol 221 kJ 24 g 1 mol 22.4 L(标况)
(2)使用差量法的注意事项
①所选用差值要与有关物质的数值成正比例或反比例关系。
②有关物质的物理量及其单位都要正确地使用。
(3)差量法的类型及应用
①质量差法
典例导悟1 为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1 g样品加热,其质量变为w2 g,则该样品的纯度(质量分数)是( )
A.84w2-53w131w1 B.84w1-w231w1
C.73w2-42w131w1 D.115w2-84w131w1
解析 样品加热发生的反应为:
2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ Δm
168 106 62
m(NaHCO3) g (w1-w2) g
质量差为(w1-w2) g,故样品中NaHCO3质量为:168w1-w262 g,Na2CO3质量为w1 g-168w1-w262 g,其质量分数为mNa2CO3m样品=w1g-168w1-w262gw1g=84w2-53w131w1。
当然,本题也可用常规方法,依据化学方程式直接求解。
另解:
假设样品有x mol NaHCO3固体,则有:
2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O
x mol 0.5x mol
据样品加热前后固体质量的关系,有w1g-x mol×84 g•mol-1+0.5x mol×106 g•mol-1=w2g,解得x=(w1-w2)/31,那么NaHCO3的质量为m(NaHCO3)=(w1-w2)/31 mol×84 g•mol-1=84(w1-w2)/31 g,从而推知Na2CO3的质量为m(Na2CO3)=w1g-84(w1-w2)/31 g=(84w2-53w1)/31 g,因此Na2CO3样品的纯度为w(Na2CO3)=m(Na2CO3)/m(样品)=84w2-53w131w1。
答案 A
②体积差法
典例导悟2 (2006•北京理综•9)将a L NH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为b L(气体体积均在同温同压下测定),该b L气体中NH3的体积分数是( )
A.2a-ba B.b-ab
C.2a-bb D.b-aa
解析 本题主要考查学生利用“差量法”进行灵活计算的能力。
设参加反应的氨气为x ,则
2NH3 N2+3H2 ΔV
2 2
x b-a
x=(b-a) L
所以气体中NH3的体积分数为
a L-b-a Lb L=2a-bb。
特别提醒 解答此类题的关键是分析引起差量的原因,只有当差值与始态量或终态量存在比例关系,且化学计量的差值必须是同一物理量时,才能用“差量法”解题。
答案 C
2.关系式法
物质间的一种简化的式子,解决多步反应,计算最简捷。多步反应中建立关系式的方法:
(1)叠加法(如利用木炭、水蒸气制取氨气)
C+H2Og=====高温CO+H2CO+H2Og=====高温CO2+H2⇒
由木炭、水蒸气制取NH3的关系为:3C~4NH3。
(2)元素守恒法
4NH3+5O2=====催化剂△4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:
NH3~HNO3
(3)电子转移守恒法
NH3――→失去8e-HNO3,O2――→得4e-2O2-
由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成HNO3,NH3和O2的关系为NH3~2O2。
典例导悟3 (2009•海南,7)用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物,把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为8.0g,则此铅氧化物的化学式是( )
A.PbO B.Pb2O3
C.Pb3O4 D.PbO2
答案 C
解析 设此铅氧化物的化学式为PbxOy,