【规律总结】
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、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。
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—还原反应还是原电池或电解池中均如此。
【巩固】
2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。
在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。
溶解28.4g上述混合物,消耗1mol/L盐酸500mL。
燃烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是
A.35gB.30gC.20gD.15g
题型三:
关系式法的应用
【例3】为了预防碘缺乏病,国家规定每千克食盐中应含有40~50毫克的碘酸钾。
为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐,某同学取食盐样品428克,设法溶解出其中全部的碘酸钾。
将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液,溶液呈蓝色,再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定,用去18.00mL时蓝色刚好褪去。
试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。
有关反应如下:
IO3-+5I-+6H+→3I2+3H2O
I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
【点拨】本题为多步反应的计算,可根据反应方程式直接建立IO3-和S2O32-的关系式进行求解。
解:
6S2O32--------IO3-
6mol1mol
0.030mol/L×18.00mL×10-3n
n(I2)==0.09×10-3mol
每千克食盐中含KIO3:
∴该加碘食盐是合格的
【规律总结】
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。
【巩固】
3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。
以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。
称取某动物骨灰样品0.103g,用硝酸处理,使磷转化成磷酸根。
再加入某试剂,使磷酸根又转化成沉淀。
沉淀经灼烧后得到组成为P2Mo24O77的固体(其式量以3.60×103计)0.504g。
试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。
(磷的相对原子质量以31.0计。
)
题型四:
平均值法的应用
【例4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升,则混和物中一定含有的金属是
A.锌B.铁C.铝D.镁
【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解,据10克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升可得金属平均摩尔电子质量为10g/mol。
四种金属的摩尔电子质量分别为:
Zn:
32.5g/mol、Fe:
28g/mol、Al:
9g/mol、Mg:
12g/mol,其中只有Al的摩尔电子质量小于10g/mol,故答案为C。
【规律总结】
所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。
它所依据的数学原理是:
两个数Mr1和Mr2(Mr1大于Mr2)的算术平均值Mr,一定介于两者之间。
所以,只要求出平均值Mr,就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围,再结合题给条件即可迅速求出正确答案。
常见方法有:
求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。
【巩固】
4、由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应,产生CO20.1mol,则此样品中可能含有的杂质是
A.KHCO3和MgCO3B.MgCO3和SiO2
C.K2CO3和SiO2D.无法计算
题型五:
极端假设法的应用
【例5】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
【点拨】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。
【规律总结】
“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。
【巩固】
5、0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。
该混合气体的平均相对分子质量可能是
A.30B.46C.50D.66
题型六:
讨论法的应用
【例6】向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体,充分反应后,在减压低温下蒸发溶液,得到白色固体。
请回答下列问题:
(1)由于CO2通入量不同,所得到的白色固体的组成也不同,试推断有几种可能的组成,并分别列出。
(2)若通入CO2气体为2.24L(标准状况下),得到11.9g的白色团体。
请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?
所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少
【点拨】
(1)由于CO2和KOH反应时物质的量之比不同则产物不同,故可根据CO2和KOH反应时物质的量之比对产物进行讨论。
由:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3可知n(CO2)/n(KOH)=1/2时产物为K2CO3,n(CO2)/n(KOH)=1时产物为KHCO3,所以n(CO2)/n(KOH)<1/2时,KOH过量则产物为K2CO3+KOH;1/21时,二氧化碳过量,则固体产物为KHCO3。
答案为:
①K2CO3+KOH②K2CO3③K2CO3+KHCO3④KHCO3
(2)由:
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3
22.4L(标态)138g22.4L(标态)100g
2.24L(标态)13.8g2.24L(标态)10.0g
∵13.8g>11.9g>10.0g
∴得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。
设白色固体中K2CO3xmol,KHCO3ymol,即
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3
xmol2xmolxmolymolymolymol
xmol+ymol=2.24L/22.4mol•L—1=0.100mol(CO2)
138g•mol—1×xmol100g•mol—1×ymol=11.9g(白色固体)
解此方程组,得
x=0.0500mol(K2CO3)
y=0.0500mol(KHCO3)
∴白色固体中,K2CO3质量为138g•mol—1×0.0500mol=6.90g
KHCO3质量为100g•mol—1×0.0500mol=5.00g
消耗KOH物质的量为
2xmol+ymol=2×0.0500mol+0.0500mol=0.150mol
∴所用KOH溶液物质的量浓度为
0.150mol/0.300L=0.500mol•L—1
【规律总结】
有一类化学计算题,由于某一条件的不确定,结果可能是两个或两个以上,也可能在某个范围内取值,这类题需要用讨论的方法求解。
常见的类型:
1、讨论反应发生的程度;2、讨论反应物是否过量;3、讨论反应物或生成物的组成范围;4、讨论不定方程的解。
【巩固】
6、常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中,当向其中缓缓通入O2一段时间后,试管内残留有2mL气体,则通入O2的体积可能为多少升?
【随堂作业】
一、选择题(每题有1~2个答案)
1.密度为1.45g/cm3的硫酸溶液中,逐滴加入BaCl2溶液,直到沉淀完全为止,已知沉淀的质量与原硫酸溶液相等,则原硫酸溶液的浓度为
A.29.6%B.42.1%C.14.8mol/LD.6.22mol/L
2.在MgCl2、KCl、K2SO4三种盐的混合溶液中,若K+、Cl-各为1.5mol,Mg2+为0.5mol,则SO42-的物质的量为
A.0.1molB.0.5molC.0.15molD.0.25mol
3.将3.20gCu跟30.0mL10.0mol/L的硝酸反应,产物只有NO和NO2。
若反应后溶液中有amolH+,则此时溶液中含有NO3-离子的物质的量为
A.a/2molB.2amolC.0.1amolD.(a+0.1)mol
4.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合气体中氨气的体积分数为0.25。
若反应前后条件不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物的体积比值是
A.1/5B.1/4C.1/3D.1/2
5.3g镁、铝合金与100mL稀硫酸恰好完全反应,将反应后所得溶液蒸干,得到无水硫酸盐17.4g,则原硫酸溶液的物质的量浓度为
A.1mol/LB.1.5mol/LC.2mol/LD.2.5mol/L
6.在碳酸钾中含有纯碱、硝酸钾、硝酸钡中的杂质一种或两种。
将7.8g试样溶于水、得到澄清溶液,再加入过量的CaCl2溶液得到沉淀5.0g,对原样品中的杂质的判断正确的是
A.一定没有Na2CO3和Ba(NO3)2B.一定有Na2CO3而没有Ba(NO3)2
C.没有Ba(NO3)2但有KNO3,可能还有Na2CO3
D.没有Na2CO3但有Ba(NO3)2和KNO3
7.1摩CO与2摩H2O(气)在一定条件下发生可逆反应:
CO+H2O(气)CO2+H2,反应达到平衡时生成0.6摩CO2。
若在相同条件下将H2O(气)由2摩改为4摩,反应达到平衡时生成的CO2的物质的量为
A.0.3molB.0.6molC.0.9molD.1.2mol
8.质量为25.6g的KOH和KHCO3混合物在250oC的密闭容器中充分煅烧后排出气体,冷却,残留固体20.7g,原混合物中KOH和KHCO3的物质的量关系正确的是
A.大于B.小于C.等于D.任意比
9.有一氧化铁样品,用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解,所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气,亚铁离子全部转变为铁离子,则该氧化物可能的化学式为
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7
10.合成氨过程中将N2和H2按1:
3体积比混合后通过合成塔。
若合成塔排出的混合气体中NH3占12%,则N2所占的体积分数应为(气体在同温同压条件测得)
A.12%B.6%C.22%D.44%
二、计算题
11、氢气和氧气的混合气体为120℃和一定压强下物质的量为amol,点燃后发生反应,待气体恢复到原来的温度和压强时,测得气体的物质的量为bmol,求原昆合气体中氢气和氧气的物质的量各是多少?
12、工业上利用氨催化氧化法可制取硝酸,加入脱水剂后制得较高浓度的硝酸。
现以17吨氨作为原料,假设NH3全部转化为HNO3。
(1)写出NH3完全转化为HNO3的总化学反应方程式
(2)生产过程中需加水吸收,如果加入脱水剂后脱去水的量相等,则所得硝酸溶液的质量分数为多少?
(3)如果生产中同时制得50%的硝酸m1吨和90%的硝酸m2吨(脱去的水可循环使用,制得教低浓度的稀硝酸),若共加入27吨水,则m1与m2的质量比为多少?
13、现有等物质的量的NaHCO3、KHCO3的混合物ag与100mL盐酸反应。
题中涉及的气体体积均以标准状况计,填空时可以用带字母的公式表示。
(1)该混合物中NaHCO3与KHCO3的质量比为。
(2)如碳酸氢盐与盐酸恰好完全反应,则盐酸的物质的量浓度为mol·L-1。
(3)如果盐酸过量,生成CO2的体积为L。
(4)如果反应后碳酸氢盐有剩余,盐酸不足量,要计算生成CO2的体积,还需要知道
。
(5)若NaHCO3和KHCO3不是以等物质的量混合,则ag固体混合物与足量的盐酸完全反应时生成CO2的体积范围是。
14、标准状况下1.68L无色可燃气体在足量氧气完全燃烧。
若产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0g,若用足量碱石灰吸收燃烧产物,增重9.3g。
(1)计算燃烧产物中水的质量。
(2)若原气体是单一气体,通过计算推断它的分子式。
(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物,其中一种是烃,请写出它们的分子式。
(只要求写出一组)
15、接触法制硫酸排放的尾气中含少量的SO2,为防止污染大气,在排放前设法进行综合利用。
(1)某硫酸厂每天排放的10000m3尾气0.2%(体积分数)的SO2,问用NaOH溶液、石灰及O2处理后,假设硫元素不损失,理论上可得到多少千克石膏(CaSO4•2H2O)?
(2)如果将一定体积的尾气通入100mL2mol•L-1的NaOH溶液中使其完全反应,经测定所得溶液含16.7g溶质。
试分析该溶液的成分,并计算确定各成分的物质的量。
(3)工厂在尾气处理制石膏的过程中,中间产物是NaHSO3。
调节尾气排放的流量,以取得SO2与NaOH间物质的量的最佳比值,从而提高亚硫酸氢钠的产量。
现设nSO2、nNaOH、nNaHSO3分别表示SO2、NaOH和NaHSO3的物质的量,且
=x,试写出x在不同的取值范围时,n(NaHSO3)的值或NaHSO3与nSO2、nNaOH间的关系式。
X
N(NaHSO3)
参考答案
巩固:
1、C2、C3、8.42%4、B5、BC6、8.5ml,12ml
随堂作业:
1、BD2、B3、D4、A5、B6、C7、C8、B9、D10、C
11、
(1)当完全反应时,nH2为2(a-b)mol,nO2为(a-b)mol;
(2)当H2有剩余时,nH2为bmol,nO2为(a-b)mol;
(3)当O2有剩余时,nH2为2(a-b)mol,nO2为(2b-a)mol。
]
12、
(1)NH3+2O2=HNO3+H2O
(2)NH3+2O2==HNO3+H2O(3)0.5m1+(1-0.9)m2=27+18
17吨63吨18吨0.5m1+0.9m2=63
63吨/(63吨+18吨)×100%=77.8%m1/m2=19/5
13、
(1)84︰100
(2)5a/46(3)22.4a/92或5.6a/23(4)盐酸的物质的量浓度
(5)(22.4/100)a--(22.4/84)a
14、
(1)2.7g
(2)C2H4(3)C4H6和H2或C3H8和CO,C3H6和CH2O等
15、解
(1)153.6kg
(2)NaHSO30.1molNa2SO30.05mol(3)
X
nNaHSO3
X≤
O
nNaHSO3=2nSO2-nNaOH
X≥1
nNaHSO3=nNaOH