高中化学计算.docx

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高中化学计算

高中化学计算

绪言

化学计算是从定量的角度来研究物质变化的规律，学好化学计算，对于化学基本概念的深化，科学思维的训练，智力、能力的培养，都有重要作用。

一、化学计算的基本特点

1、概念性强化学计算是化学知识与数学计算的有机结合，化学计算是对相关化学知识的正确理解上的深层次的应用，因此要进行化学计算，首先必须非常清楚所涉及到的化学知识，做到概念及理论理解准确到位。

比如：

要求某个反应所得的生成物的量，首先须清楚所发生的是什么反应，并能正确地写出化学方程式。

2、灵活度大化学计算虽然在一定程度上对数学有一定的依赖关系，但化学计算主要还是运用数学方法或原理解决化学实际问题。

由于化学计算涉及化学与数学两个方面，可能需组合运用较多的化学基础知识（如概念、化学反应知识等）和数学思维方法（如逻辑推理、数形变换等）。

由于题中可能包含着隐含的关系式、关系量，且逻辑思维性能力要求较强，使得化学计算灵活度较大。

其中有些题目需要挖掘题示、弄清题意；有些题目需要逻辑推理、分析讨论；有些题目需要巧设未知，进行信息转换。

因而，化学计算没有一成不变的方法模式，重要的是在平时的训练中建立起解题的基本思维模式。

二、化学计算题的能力考查与解题思想

 1、能力考查：

将化学问题抽象成为数学问题，利用数学工具，结合化学知识通过计算和推理解决化学问题的能力。

  2、解题思想：

转化思想、守恒思想、数化结合思想（函数思想、分类讨论思想、数形结合思想等）、假设与验证相结合的思想等。

3、要注意适当把握好常规解法和巧解的关系，注重常规解法，不要刻意追求巧解。

常规是基础，能巧则巧（题设提供了巧解的条件），不能巧则用常规解法。

第一单元化学计算的基本方法

化学计算的类型很多，中学化学中最常见的计算主要分为两个方面：

根据化学方程式计算和根据概念公式的计算。

无论解哪种类型的化学计算题，都要准确掌握化学基本概念，熟练运用化学方程式。

基本概念是解化学计算题的前提，基本概念不清楚，化学计算就无从入手，就不可能形成正确的解题思路。

化学方程式是进行化学计算的依据，如果写错了化学方程式，必然会从根本上导致错误的化学计算。

一、化学计算的基本解题步骤

   化学计算题虽然千变万化，没有固定的方法模式，但有基本的思维模式，即最不可缺少的三个环节：

把握题示信息＋联系基础知识＋运用逻辑思维。

 在解化学计算题时要做到以下几点：

1、认真审题认真阅读，弄清已知量和待求量；挖掘题示信息，找到解题的突破口和切入点。

2、深入析题弄清题意后，在明确化学涵义的基础上，选择、调用贮存在自己头脑中的基础知识，将问题分解、迁移、转换、重组、找出已知量和待求量的内在联系，确定正确的解题思路。

 3、规范解题解题时应做到：

有依有据，解法正确，书写工整，计算结果正确，有明确的回答以及必要的分析和讨论

二、物质的量在化学计算中的运用

物质的量用于化学计算，其范围之广泛，方法之简便，是使用其它方法难以比拟的。

因为，物质的粒子数（N）、物质的质量（m）、溶液的物质的量浓度（C）、气体在标准状况下的体积（V），都可以通过物质的量（n）联系在一起。

在化学反应中，任意反应物，生成物间的物质的量之比，就是化学方程式中各物质的化学计量数之比，且都是简单的整数比，将物质的量用于化学计算，可以省略一些化学式的计算，可以把相关的多个化学反应联系起来，使化学计算过程简化。

物质的量用于化学计算的基本方法是：

1、将已知物的物理量变成物质的量；

2、根据化学方程式或关系式，从已知物的物质的量找出未知物的物质的量；

3、将未知物的物质的量变成未知物的未知求问。

三、要重视概念分析

化学计算是基本概念的运用和深化。

要准确地、深刻地理解基本概念，抓好一系列相关基本概念间的内在联系，形成基本概念的网络，还要运用基本概念，从定量的角度去分析各种物质之间的关系，才能形成计算能力。

四、要全面思考问题

化学计算不但要回答生成哪种物质，还要回答生成该种物质的数量，是一种较高层次的思维训练，尤其是当遇到较为复杂的化学计算时，要学会全面思考问题，认真分析可能出现的各种情况，从多个角度支探究解法，科学地、严格地进行论证，寻求得出全面答案，提高分析能力和计算能力。

五、化学计算要理论联系实际

化学与生产、生活、环境、科学技术发展等都有着密切的联系，进行化学计算时，要注意此特点，要运用学过的化学知识，解决实际的化学计算问题。

第二单元化学计算的常用方法与技巧

一、守恒法

守恒定律是自然界最重要的基本定律，是构成化学学科的基础。

化学反应是原子（包括离子）之间的重新组合，反应前后组成物质的原子个数、物质的质量始终保持不变，即保持守恒。

所谓守恒，就是指物质变化（化学变化、物理变化）的过程中，某一特定的量固定不变。

“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒等作为依据，寻找化学式中正负化合价总数绝对值相等；复分解反应中阴、阳离子所带正、负电荷总量相等；氧化还原反应中氧化剂与还原剂得失电子总数相等；几个连续或平行反应前后某种粒子的物质的量相等作为解题的基本思路。

在化学计算中，守恒法运用十分广泛，特别是有关混合物或反应关系复杂的化学试题，运用守恒法求解，无需考虑反应体系各组成间相互作用过程，也无需考虑变化所经历的具体途径，只需把握反应体系中某一组分相互作用前后的始态和终态，即某一特定的量是固定不变的。

抓住这一特点，就会使问题中的化学关系更简捷地展现出来，可免去一些繁杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和准确率。

因此，守恒法解题成了化学解题的典型方法之一，是常用的、重要的解题技巧。

守恒法包括质量守恒法、原子守恒法、离子守恒法、电子守恒法、电荷守恒法等。

1、质量守恒法

是依据化学反应前后反应物的总质量与生成物的总质量相等的原理，它是化学反应中定量计算的基础。

它主要包括：

反应物的总质量与生成物的总质量守恒、反应物中某元素的质量守恒、析晶过程中溶质总质量守恒、可逆反应中总质量守恒等。

练习1现有一块铝铁合金，欲测定其含铝量，进行如下实验：

切取一小块合金，将其溶于盐酸中，然后加入足量的NaOH溶液，待溶液中的沉淀全部转变为红褐色时，过滤沉淀物，将其在空气中灼烧，最后得到红棕色粉末，经称量该红棕色粉末的质量恰好跟原来的铝合金试样等，试计算此合金中铝的质量分数。

（30%）

练习2已知20℃时碳酸钠溶解度为20g，20℃时，向足量饱和碳酸钠溶液中加入1.40g无水碳酸钠，搅拌后静置，过滤、干燥、最终所得晶体的质量为（5.72g）

练习3A、B、C三种物质各15g，它们发生反应时生成30g新物质D，若增加10gC，A与C恰好完全反应，则A与B参加反应的质量比为多少？

（3∶2）

练习4将5gA，1gB，2gC置于一密闭容器内加热，反应后分析得知，混合物中除含2gA，4.2gC外，还有一种物质D。

已知A、B、C、D的相对分子质量依次是30、20、44、18，求上述化学方程式的表达式（分别用A、B、C、D表示）

练习5向一定量的未知浓度的氯化钡溶液中加入硝酸银溶液使Cl—完全沉淀，其结果是生成溶液的质量与所加入的硝酸银溶液的质量相等，求氯化钡的质量分数浓度？

（72.5%）

2、原子守恒法

化学反应是原子（包括离子）间重新结合成分子（包括晶体）的过程，在反应前后原子的种类和个数均没有发生变化。

依据这一原理建立起的原子守恒定律，常应用于多步连续反应的计算、复杂化学方程式的计算和有机物分子组成的计算。

练习1在标准状况下把4.48L氯气与3.1克磷充分接触使之反应，所得PCl3和PCl5的物质的量之比是

练习2为除去NO、NO2等大气污染气体，常采用NaOH溶液进行吸收处理：

3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

现有amolNO，bmolNO2组成的混合气体，用浓度为cmol·L—1的NaOH溶液吸收至无气体剩余，求需此NaOH溶液的体积

练习3有一在空气中放置了一段时间的KOH固体，经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3%取1克该样品投入25mL2mol·L—1的盐酸中后，多余的盐酸用1.0mol·L—1KOH溶液30.8mL恰好完全中和，求蒸发中和后的溶液可得到固体的质量。

（3.725g）

练习438.4mgCu跟适量的浓HNO3反应，Cu完全反应后共收集到气体22.4mL（标准状态下），求反应消耗的HNO3的物质的量。

（2.2×10—3mol）

3、离子守恒法

离子守恒是根据离子反应中，反应前后元素离子数目不变的原理，计算过程中不需要依据化学反应方程式，只需找到起始和终止时离子的对应关系，即可计算出所需结果。

练习1在铁与氧化铁的混合物15g中加入稀硫酸150mL，放出氢气1.68L（标准状况），同时铁和氧化铁均无剩余。

向溶液中滴入KSCN未见颜色变化。

为了中和过量的硫酸，且使Fe2+完全转化成氢氧化亚铁，共耗3.0mol·L—1的氢氧化钠溶液200mL，求原硫酸的物质的量浓度。

（2.0mol·L—1）

练习2将a克Fe

2O3和Al2O3的混合物溶解在过量的200mlc（H+）=0.1mol/l的硫酸溶液中，然后往其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好沉淀，用去NaOH溶液100ml，则NaOH溶液的浓度为多少？

（0.2mol/l）

练习3把6.55克NaHCO3和Na2CO3·10H2O的混合物溶于水，制成100mL溶液，其中Na+浓度为0.5mol·L—1，如果将6.55克这种混合物加热到恒重，会失重多少克？

（3.9克）

练习4向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1.00mol·L—1的HCl，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的气体（标准状况下），所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（）

A、11.2gB、5.6gC、2.8gD、1.4g

4、电子守恒法

在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。

其外观特征即化合价升高总价数等于化合价降低总价数。

利用这一特点在解题过程中首先找出氧化剂、还原剂的物质的量及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量，然后根据电子守恒列等式求解。

练习120mL浓度为0.05mol·L—1的Na2SO3溶液，恰好与20mL浓度为0.025mol·L—1的K2Cr2O7溶液完全反应，则元素Cr在还原产物中的价态是。

练习24.2克铜银合金和足量的稀硝酸反应，生成0.448升NO气体（标准状况），求合金中银的质量分数。

（77.1%）

练习314g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L（标准状况下）氧气混合通入水中恰好全部被水吸收，求合金中铜的质量。

（3.2g）

练习4将3.48克四氧化三铁完全溶解在100mL1mol/L硫酸中，然后加K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2+全部转化为Fe3+，Cr2O72—全部转化为Cr3+，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度为。

5、电荷守恒法

在物理或化学变化中，电荷是守恒的，对于电解质溶液来说，溶液中阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数必然相等，整个溶液不显电性，即电荷守恒。

以此为依据，在溶液的酸碱性计算、电解质溶液中离子浓度的计算、离子浓度大小的判断及电解、电镀中的计算均有广泛应用。

练习1将氯化钠、氯化镁、硫酸镁三种盐配成混合液1L，若钠离子为0.1mol，镁离子为0.25mol，氯离子为0.2mol，则硫酸根离子应为（）

A、0.5molB、0.25molC、0.1molD、0.2mol

练习2将KCl和KBr混合物13.4克溶于水配成500mL溶液，通入过量的Cl2，反应后将溶液蒸干，得固体11.175g，则原溶液中K+、Cl—、Br—的物质的量之比为（）

　　A、3∶2∶1B、1∶2∶3C、1∶3∶2D、2∶3∶1

练习3100mL0.1mol·L—1醋酸与50mL0.1mol·L—1NaOH溶液混合，溶液pH＜7，则溶液中离子浓度关系正确的是（）

A、c（CH3COO—）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH—）B、c（Na+）＞c（CH3COO—）＞c（H+）＞c（OH—）

C、c（CH3COO—）=c（Na+）＞c（H+）＞c（OH—）D、c（CH3COO—）＞c（H+）＞c（Na+）＞c（OH—）

练习4取相同体积的KI、Na2S、和FeBr2溶液，分别通往适量的Cl2，当恰好完全反应时，三种溶液消耗的Cl2的体积相同（同温、同压下），则KI、Na2S、和FeBr2溶液的物质的量浓度之比为（）

A、6∶3∶2B、2∶1∶3C、1∶1∶1D、1∶2∶3