高中化学计算选择题巧解方法及例题大全.docx

高中化学计算选择题巧解方法及例题大全.docx

《高中化学计算选择题巧解方法及例题大全.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学计算选择题巧解方法及例题大全.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学计算选择题巧解方法及例题大全

一、差量法

　　差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓"理论差量"，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差或物质的量之差等。

该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。

　　例1将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21.0g，加热至质量不再变化时，称得固体质量为12.5g。

求混合物中碳酸钠的质量分数。

　　解析混合物质量减轻是由于碳酸氢钠分解所致，固体质量差21.0g-14.8g=6.2g，也就是生成的CO2和H2O的质量，混合物中m（NaHCO3）=168×6.2g÷62=16.8g，m（Na2CO3）=21.0g-16.8g=4.2g,所以混合物中碳酸钠的质量分数为20%。

　　二、守恒法

　　化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：

质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。

质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。

原子守恒即反应前后主要元素的原子的个数不变，物质的量保持不变。

元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。

电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。

电子得失守恒是指在发生氧化-还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化-还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此。

　　1.原子守恒

　　例2有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固体沉淀物，这种铁的氧化物的化学式为（）

　　A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe4O5

　　解析由题意得知，铁的氧化物中的氧原子最后转移到沉淀物CaCO3中。

且n（O）=n（CaCO3）=0.0075mol，m（O）=0.0075mol×16g/mol=0.12g。

m（Fe）=0.4g-0.12g=0.28g，n（Fe）=0.005mol。

n（Fe）∶n（O）=2:

3，选B

　　2.元素守恒

　　例3将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol?

L―1的盐酸中。

氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56L（标况）氯气时，恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+，则该混合物中铁元素的质量分数为（）

　　A.72.4%B.71.4%C.79.0%D.63.6%

　　解析铁的氧化物中含Fe和O两种元素，由题意，反应后，HCl中的H全在水中，O元素全部转化为水中的O，由关系式：

2HCl~H2O~O，得：

n（O）=，m（O）=0.35mol×16g?

mol―1=5.6g；

　　而铁最终全部转化为FeCl3，n（Cl）=0.56L÷22.4L/mol×2+0.7mol=0.75mol，n（Fe）=，m（Fe）=0.25mol×56g?

mol―1=14g，则，选B。

　　3.电荷守恒法

　　例4将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68LH2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。

则原硫酸的物质的量浓度为（）

　　A.1.5mol/LB.0.5mol/LC.2mol/LD.1.2mol/L

　　解析粗看题目，这是一利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐蔽条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO42―并无损耗，根据电中性原则：

n（SO42―）=n（Na+），则原硫酸的浓度为：

2mol/L，故选C。

　　4.得失电子守恒法

　　例5某稀硝酸溶液中，加入5.6g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，生成NO，溶液质量增加3.2g，所得溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比为（）

　　A.4∶1　　　B.2∶1　　　C.1∶1　　　D.3∶2

　　解析设Fe2+为xmol，Fe3+为ymol，则：

　　x+y==0.1（Fe元素守恒）

　　2x+3y=（得失电子守恒）

　　得：

x=0.06mol，y=0.04mol。

则x∶y=3∶2。

故选D。

　　三、关系式法

实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：

从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。

对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为"关系式"法。

利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。

用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：

1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。

例6工业上制硫酸的主要反应如下：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO22SO2+O2=2SO3SO3+H2O=H2SO4

煅烧2.5t含85％FeS2的黄铁矿石（杂质不参加反应）时，FeS2中的S有5.0％损失而混入炉渣，计算可制得98％硫酸的质量。

解析根据化学方程式，可以找出下列关系：

FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4，本题从FeS2制H2SO4，是同种元素转化的多步反应，即理论上FeS2中的S全部转变成H2SO4中的S。

得关系式FeS2～2H2SO4。

过程中的损耗认作第一步反应中的损耗，得可制得98％硫酸的质量是=3.36。

　　四、方程式叠加法

　　许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应，这一类计算，如果逐步计算比较繁。

如果将多步反应进行合并为一个综合方程式，这样的计算就变为简单。

如果是多种物质与同一物质的完全反应，若确定这些物质的物质的量之比，也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式，可以使这类计算变为简单。

例7将2.1g由CO和H2组成的混合气体，在足量的O2充分燃烧后，立即通入足量的Na2O2固体中，固体的质量增加

　　A.2.1gB.3.6gC.4.2g　　D.7.2g

　　解析CO和H2都有两步反应方程式，量也没有确定，因此逐步计算比较繁。

Na2O2足量，两种气体完全反应，所以将每一种气体的两步反应合并可得H2+Na2O2=2NaOH，CO+Na2O2=Na2CO3，可以看出最初的气体完全转移到最后的固体中，固体质量当然增加2.1g。

选Ａ。

此题由于CO和H2的量没有确定，两个合并反应不能再合并!

　　五、等量代换法

　　在混合物中有一类计算：

最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。

这类试题的特点是没有数据，思考中我们要用"此物"的质量替换"彼物"的质量，通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式，求出结果。

　　例8有一块Al-Fe合金，溶于足量的盐酸中，再用过量的NaOH溶液处理，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧完全变成红色粉末后，经称量，红色粉末的质量恰好与合金的质量相等，则合金中铝的质量分数为（）

　　A.70％B.30％C.47.6％D.52.4％

　　解析变化主要过程为：

　　由题意得：

Fe2O3与合金的质量相等，而铁全部转化为Fe2O3，故合金中Al的质量即为Fe2O3中氧元素的质量，则可得合金中铝的质量分数即为Fe2O3中氧的质量分数，O%=×100%=30%，选B。

　　六、摩尔电子质量法

　　在选择计算题中经常有金属单质的混合物参与反应，金属混合物的质量没有确定，又由于价态不同，发生反应时转移电子的比例不同，讨论起来极其麻烦。

此时引进新概念"摩尔电子质量"计算就极为简便，其方法是规定"每失去1mol电子所需金属的质量称为摩尔电子质量"。

可以看出金属的摩尔电子质量等于其相对原子质量除以此时显示的价态。

如Na、K等一价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量，Mg、Ca、Fe、Cu等二价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以2，Al、Fe等三价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以3。

　　例9由两种金属组成的合金10g投入足量的稀硫酸中，反应完全后得到氢气11.2L（标准状况下），此合金可能是（）

　　A.镁铝合金B.镁铁合金C.铝铁合金D.镁锌合金

解析。

由题意，生成0.5molH2，金属失去的电子即为1mol，即合金的平均摩尔电子质量为10g/mol，镁、铝、铁、锌的摩尔电子质量分别为：

12、9、28、32.5（单位：

g/mol），由平均值可知，混合物中一种金属的摩尔电子质量小于10g/mol，另一种大于10g/mol。

故选A、

　　七、极值法

　　"极值法"即"极端假设法"，是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用。

可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。

　　例10将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H22.8L（标准状况），原混合物的质量可能是（）

A.2gB.4gC.8gD.10g

解析本题给出的数据不足，故不能求出每一种金属的质量，只能确定取值范围。

三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌，质量最小的为铝。

故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g，假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g，金属实际质量应在2.25g～8.125g之间。

故答案为B、C。

　　八、优先原则

　　关于一种物质与多种物质发生化学反应的计算，首先要确定反应的先后顺序：

如没有特殊要求，一般认为后反应的物质在先反应物质完全反应后再发生反应。

计算时要根据反应顺序逐步分析，才能得到正确答案。

　　例11在含有Cu（NO3）2、Fe（NO3）3和AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入铁粉，经反应未见气体放出，当析出3.2g铜时，溶解的铁粉的质量是（）

　　A.5.6gB.2.8gC.14gD.8.4g

解析氧化性的强弱为：

Cu2+

九、十字交叉法

十字交叉法又称对角线法,也叫混合规则.作为一种简化的解题方法,是实际计算方程式图解形式，应用于二元混合体系具有平均值的计算问题,它具有简化思路、简便运算、计算速度快等显著优点.近年来,十字交叉法在中学化学计算中广泛使用,通过十字交叉得到差值的比值的含义如何确定,如果没有真正理解十字交叉法含义,在使用该方法时将没有真正达到简化思路、快速准确求解的目的,从而限制了该方法的推广和应用.“十字交叉法”是通常中学化学计算必需掌握的一种计算方法,因为用此法解题实用性强、速度快.学生若能掌握此方法解题,将会起到事半功倍的效果.以下是我几年来对“十字交叉法”理解及体会.

1 十字交叉法的原理:

A×a%+B×b%=（A+B）×c%  整理变形得:

A/B=（c-b）/（a-c ）                      ① 

如果我们以100 g溶液所含的溶质为基准 

上式表示溶液混合时它们的质量比与有关质量分数比的关系. 可得如下十字交叉形式 

a           c-b ①

﹨／

 c                                          

 ／﹨

b          a-c ②

对比①,②两式不难看出:

十字交叉关系中（c-b）/（a-c）为组分A和组分B混合时的质量比.推广到二组分混合体系中,当以一定质量的混合体系为基准所得十字交叉关系,其比值为质量比（例如,质量分数是以质量为基准）;若有c-b比a-c的化学意义由平均值c决定,则比值就表示组分A中c-b和组分B中a-c所表示的量的比值.如c为质量或质量分数,则（c-b）/（a-c）表示组分A和组分B溶液的质量之比.若c为密度,则（c-b）/（a-c）就表示组分A和组分B的溶液体积之比.若c为摩尔质量,则（c-b）/（a-c） 就表示组分A和组分B的物质的量比;此时可用十字交叉法求混合物中各组分的含量.

9.1 用于混合物中质量比的计算 

例1 将铝铁合金18.5克溶于足量的盐酸中产生标准状况下的氢气11.2升,求合金中铝铁的质量之比是多少？

解：

在标准状况下，求出氢气的质量M=1g,以混合物总质量18.5g作为基准物再根据镁铝与盐酸的关系列出十字交叉式如下：

Al37/18﹨／19/56

1

Fe37/56／﹨19/18求得铝与铁质量的比是9/28

例2镁和铝的混合物10g,与足量的稀硫酸充分反应,生成1.0g氢气,混合物中镁和铝的质量比为多少?

解：

在标准状况下，以混合物总质量10g作为基准物再根据镁铝与盐酸的关交叉式如下：

Mg5/6﹨／1/9

1

Al10/9／﹨1/6

求得镁与铝的质量比是2/3

例3KHCO3和CaCO3的混合物和等质量的NaHCO3分别与盐酸完全反应时,所消耗的酸的量相等,则混合物中KHCO3与CaCO3的质量比是多少?

解析:

由化学反应方程式:

KHCO3+HCl=KCl+H2O+CO2↑CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑以消耗HCl物质的量1mol作为基准物,求出反应掉KHCO3、CaCO3、NaHCO3的质量的数值分别为100g、50g、84g，依题意KHCO3和CaCO3的混合物84g与NaHCO384g均消耗1molHCl，即两个分量值分别为100和50,平均值为84,用十字交叉法图解如下:

KHCO3100﹨／34

84

CaCO350／﹨16

因为是以物质消耗HCl的物质的量1mol为基准物,所以比值34/16=17/8为碳酸氢钾与碳酸钙消耗HCl的物质的量之比,故原混合物中碳酸氢钾与碳酸钙的物质的量之比为17/4,即质量比也为17/4（因它们的相对分子质量相等）.

2.2用于混合物中物质的量比的计算

例4在标准状况下，测得空气和HCl混合气体对氢气的相对密度为17，求空气和HCl气体的物质的量之比解:

混合气体的平均式量为17×2=34,以1mol混合物为基准物则十字交叉法如下:

空气29﹨／2.5

34

HCl36.5／﹨5

求出空气与HCl气体的物质的量比是1/2

例5某Na2SO3已部分氧化成Na2SO4,经测定该混合物中硫的质量分数为25%,求混合物中Na2SO3和Na2SO4的物质的量之比 （整数比）？

 解：

由平均质量分数25%，列出十字交叉法如下：

Na2SO3 中 S %   25.397 %   ﹨         ／ 2.465 %                           

25%

Na2SO4 中 S %    22.535 % ／            ﹨0.397 % 

求得Na2SO3与Na2SO4 的物质的量比是6/1

2.3 用于混合物中体积比的计算 

例6已知CH4, C2H4及其混合气体在同温同压下分别为 0.71 g / L 、1.25 g / L 、1.16 g / L.求混合气体CH4和C2H4的体积比是多少？

解：

以1mol 混合气体密度1.16 g / L作为基准物 则十字交叉法如下：

CH4  0.71 ﹨           ／ 0.09           

1.16

C2H4 1.25 ／            ﹨ 0.45

 求得CH4与C2H4 的体积比是1/3

2.4 用于混合物中原子个数比的计算 

例9 已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素,而铱的相对分子质量为192.22,求这两种同位素原子个数比. 

解：

以1 mol铱的相对分子质量为192.22为基准则十字交叉法如下：

191

Ir   191   ﹨       ／0.78 

        199.2           191Ir / 193Ir = 0.78 / 1.22 

193

Ir   193 ／         ﹨1.22 

求得191Ir  与193Ir 物质的量比39/61 也是它们原子个数比.

2.5 用于混合物中质量分数和体积分数的计算 

例10 把0.200gNaCl和KI混和物溶于水后加入过量AgN03溶液析出0.449 g， 求原混和物中NaCl和KI的质量百分数. 

解：

分别计算产生沉淀物的质量,根据化学方程式得：

0.200gNaCl生成0.490gAgCl0.200gNaI生成0.283gAgI

则十字交叉法如下：

NaCl  0.490 / 0.200 ﹨                    ／0.166  

                  0.449/0.200               m（ NaCl ） / m（KI） =0.166/ 0.041 

KI    0.283 / 0.200 ／                     ﹨0.041 

求得NaCl 和 KI 的质量比是4/1，即他们的质量分数分别为80% ，20%

例11在标准状况下氢气和一氧化碳的混合气体7L，质量为2.25g，求H2和CO的体积分数？

解：

设混合气体的摩尔质量为M2.25/M=7/22.4L/molM=7.29列出十字交叉法如下：

CO28﹨／5.2

7.2V（CO）/V（H2）=5.2/20.8

H22／﹨20.8

求得CO与H2体积比是1/4 即它们体积分数分别是25% ,75%

例12 已知Fe2O3在高炉中发生反应Fe2O3+CO = 2FeO+CO2,反应形成的固体混合物Fe2O3、FeO中,元素铁和氧的质量之比用m（Fe）∶m（O）表示.若m（Fe）∶m（O）=21∶8,计算Fe2O3被CO还原的质量分数. 

解析:

此题用方程式法甚为烦琐,用十字交叉法则非常简单.即:

若Fe2O3全部被还原,则m（Fe）∶m（O）=21∶6;若Fe2O3未被还原,则m（Fe）∶m（O）=21∶9.列出十字交叉法如下：

未被还原Fe2O3  9 / 21 ﹨       ／2 / 21 

                  8/21             

被还原Fe2O3    6 / 21  ／      ﹨1 / 21 

则未被还原的氧化铁与被还原的氧化铁的物质的量之比为2∶1,所以被还原的氧化铁的质量分数为13×100%=33.3%.

通过上面的论述,我们可以看出,十字交叉法确实简单、方便、容易操作,但值得一提的是,在应用十字交叉法进行运算时,必须满足它的运算基础.十字交叉法应用于处理两组分（或相当于两组分）的混合物的组成计算十分方便.不断积累、总结、发掘新的解题方法，可促进知识的有效迁移、同化和深化对问题的理解，提高解题的效率与正确率.

练习

例1.在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：

A（气）+2B（气）===2C（气），反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为（）

　　A.50%　　B.60%　　C.40%　　D.70%

　　常规思维：

根据化学平衡的一般计算方法，设A、B、C三种物质的变化浓度分别为x、2x、2x，然后利用“A和B的物质的量之和与C相等”，列出方程式，解出A的变化浓度x，从而求出A的转化率。

　　另类思维：

按非可逆反应考虑，设均为1mol的A、B，则只有0.5molA参加反应，转化率为50%，但由于是可逆反应，所以A的转化率应小于50%，选C。

　　例2.R2O8n-在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO4-，若反应后R2O8n-变为RO42-，又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:

2，则n的值为（）

　　A.1　　B.2　　C.3　　D.4

　　常规思维：

根据氧化还原反应中，得失电子数守恒的原则，2mol还原剂Mn2+氧化成MnO4-，失去电子的总数为10mol，那么5mol氧化剂R2O8n-变为RO42-，应得到电子为10mol，由此解出n值。

　　另类思维：

由于氧化剂R2O8n-还原为RO42-，R2O8n-中R的化合价要降低，已知RO42-中的化合价为+6，所以R2O8n-中R的化合价>+6、且<+8，选B。

　　例3.相同温度压强下，1体积HCl和9体积H2O（气）组成的混合气体，经完全冷凝后，所得盐酸的质量百分比浓度为（）

　　A.10%　　B.18.4%　　C.4.9×10-4%　　D.80.2%

　　常规思维：

根据阿伏加德罗定律，1体积HCl和9体积H2O（气）可以看作1molHCl和9molH2O（气），利用溶液中溶质的质量分数的计算公式来进行计算。

　　另类思维1：

在发现了HCl和H2O的式量比约为2:

1后，可将溶质的质量分数的计算，改换为的HCl分子个数比的计算。

即：

1/（1+4.5），估算得B。

　　另类思维要依据坚实的化学知识

　　另类思维强调的是思维换位，需要对思维对象的融会贯通的理解。

下面几道例题的解法，是从数学的思维角度转换到概念的思维角度，因此必须以坚实的化学知识为基础，否则易繁琐或出现失误。

　　例4.向50mL18mol·L-1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量是（）

　　A.小于0.45mol　　　　　　　　　B.0.45mol

　　C.在0.45mol和0.90mol之间　　　D.大于0.90mol

　　一般思维：

根据铜与浓硫酸反应的化学方程式：

Cu+2H2SO4==CuSO4+SO2+

　　H2O，2molH2SO4中有1molH2SO4作氧化剂被还原，50mL18mol·L-1H2SO4溶液中有H2SO40.9mol，则被还原的H2SO4为0.45mol。

但答案错误，是由于思维不到位。

　　另类思维：

随着浓硫酸与铜反应的进行，溶液的浓度不断稀释，而稀硫酸不与铜反应。

则被还原的H2SO4一定小于0.45mol。

选A。

　　例5.密度为0.91g·cm-3的氨水，质量分数为25%，该氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的质量分数为（）

　　A.等于12.5%　　　　B.大于12.5%

　　C.小于12.5%　　　　D.无法确定

　　常规思维：

按100g氨水计算，其中NH3为25g。

加水稀释后，NH3的质量不变，利用稀释公式或溶质的质量分数公式来计算。

如用溶质的质量分数公式，方法如下：

氨水的体积为100g/0.91g·cm-3，与氨水等体积的水的质量为

　　1.00g·cm-3×100g/0.91g·cm-3，则稀释后的氨水中溶质的质量分数

　　另类思维：

可假设向氨水中加入等质量的水，溶质的质量分数等于25%的一半为12.5%。

但由于氨水和水的密度不同，且rNH3

　　[能力训练]

　　1.将Mg、Z