高中化学 有机化学计算题技巧谈教案 新人教版.docx

1、高中化学 有机化学计算题技巧谈教案 新人教版有机化学计算题技巧谈教案1 守恒法守恒法是高考中常考常用的一种解题方法。系统学习守恒法的应用，对提高解题速率和破解高考难题都有很大的帮助例题1：现有19.7 g由Fe、FeO、Al、Al2O3组成的混合物，将它完全溶解在540 mL 2.00 molL1的H2SO4溶液中，收集到标准状况下的气体8.96 L。已知混合物中，Fe、FeO、Al、Al2O3的质量分数分别为0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀，至少应加入2.70 molL1的NaOH(aq)体积是_。解析：根据 Na 原子守恒和 SO

2、守恒得如下关系：2NaOH Na2SO4 H2SO4则：n(NaOH) = 2n(H2SO4)c(NaOH)V NaOH(aq) = 2c(H2SO4)V H2SO4(aq)V NaOH(aq)可求。 答案：800 mL例题2：将 CaCl2 和 CaBr2 的混合物 13.400 g溶于水配成 500.00 mL 溶液，再通入过量的 Cl2，完全反应后将溶液蒸干，得到干燥固体 11.175 g。则原配溶液中，c(Ca2)c(Cl)c(Br)为A.321 B.123 C.132 D.231命题意图：考查学生对电荷守恒的认识。属化学教学中要求理解的内容。知识依托：溶液等有关知识。错解分析：误用电

3、荷守恒： n(Ca2 )= n(Cl) n(Br)，错选A。解题思路：1个 Ca2 所带电荷数为2，根据溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，知原溶液中：2n(Ca2) = n(Cl) n(Br) 将各备选项数值代入上式进行检验可知答案。 答案：D相应知识点：化学上，常用的守恒方法有以下几种：1.电荷守恒溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。即：阳离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和等于阴离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和。2.电子守恒：化学反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数。3.原子守恒系列反应中某原子(或

4、原子团)个数(或物质的量)不变。以此为基础可求出与该原子(或原子团)相关连的某些物质的数量(如质量)。4.质量守恒：包含两项内容：质量守恒定律；化学反应前后某原子(或原子团)的质量不变。此外，还有物料平衡，将编排在第16篇水的电离中。训练习题：1.将 3.48 g Fe3O4 完全溶解在 100 mL 1.00 mol/L 的 H2SO4(aq) 中，然后加入 K2Cr2O7(aq)25.00 mL，恰好使 Fe2全部转化为 Fe3，且 Cr2O全部转化为 Cr3。则 K2Cr2O7 的物质的量浓度为_。2.某露置的苛性钾经分析含水：7.62%(质量分数，下同)、K2CO3：2.38%、KOH

5、 ：90.00%。取此样品 1.00 g 放入 46.00 mL 1.00 molL1 的 HCl(aq) 中，过量的 HCl 可用 1.070 mol/L KOH(aq)中和至中性，蒸发中和后的溶液可得固体_克。3.A、B、C三种物质各15 g，发生如下反应：ABCD反应后生成D的质量为30 g。然后在残留物中加入10 g A，反应又继续进行，待反应再次停止，反应物中只剩余C，则下列说法正确的是( )A.第一次反应停止时，剩余B 9 g B.第一次反应停止时，剩余C 6 gC.反应中A和C的质量比是53 D.第二次反应后，C剩余5 g4.(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延

6、伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni2与最近O2的核间距离为a108cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO摩尔质量为74.7 gmol1)。图11(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体，都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图11所示的缺陷：一个Ni2空缺，另有两个Ni2被两个Ni3所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3与Ni2的离子数之比。训练题答案：1.提示：Fe3O4中 2 价铁所失电子物质的量与 Cr2O 中6 价铬所得电子物质的量相等。(32)= 0.02500 Lc(

7、Cr2O)(63)2。答案：0.100 molL12.提示：根据 Cl 原子守恒得：n(KCl) = n(HCl) = 1.00 molL10.04600 L = 4.60102 mol，m(KCl) 易求。答案：3.43 g3.解析：第一次反应 A 不足，因为第一次反应后加入 A 又能进行第二次反应。第二次反应后，只剩余 C，说明 A、B 恰好完全反应。则：m反(A)m反(B) = (15 g10 g)15 g = 53第一次反应耗 B 的质量mB为：15 gmB=53，mB=9 g即第一次反应后剩余B质量为：15 g9 g=6 g。可见(A)选项不正确。根据mAmBmC=mD ，可知生成3

8、0 g D时消耗C的质量。mC=30 g15 g9 g=6 g即第一次反应后剩余C质量为：15 g6g=9g。又见(B)选项不正确。易见反应消耗A、B、C质量之比为：mAmBmC=15 g9 g6g=532(C)选项不正确。答案：D4.提示：由题得 NiO 晶体结构(如右图)。其体积为：V = (a108cm)3右图向三维空间延伸，它平均拥有的 Ni2、O2数目为：N(Ni2) =N(O2) =4 =N(NiO)由密度公式得：(NiO) =。(2)(电荷守恒法)设 1 mol Ni0.97O 中含Ni3物质的量为x，则Ni2的物质的量为(0.97 molx)；根据电荷守恒得：3x2(0.97

9、molx)=1 mol2 x=0.06 molN(Ni3)N(Ni2)=0.06 mol(0.97 mol0.06 mol)=691答案：(1) (2)6912 估算法估算就是不算，估算法是通过推理、猜测得出答案的一种方法。例题1：甲、乙两种化合物都只含X、Y 两种元素，甲、乙中 X 元素的百分含量分别为 30.4% 和 25.9%。若已知甲的分子式是 XY2，则乙的分子式只可能是( )A.XY B.X2Y C.X2Y3 D.X2Y5解析：由于甲分子中含 X：30.4%，且 N(X)N(Y) = 12，现乙分子中含X：25.9%，小于 A 中 X 的百分含量，故可估算出乙分子中，N(X)N(Y

10、)必小于12，只有 D 选项中N(X)N(Y) = 12.5 符合题意。答案：D例题2：在 100 mL 0.10 molL1的 AgNO3(aq) 中，加入 100 mL 溶有 2.08 g BaCl2 的溶液，再加入 100 mL 溶有 2.50 g CuSO45H2O 的溶液，充分反应。下列说法中正确的是A.最终得到白色沉淀和无色溶液 B.最终得到的白色沉淀是等物质的量的两种化合物的混合物C.混合过程中，逸出无色气体 D.在最终得到的溶液中，c(Cu2) = 0.01 molL1命题意图：考查学生对离子反应的认识及进行相关计算的能力。知识依托：Ba2 与 SO、Ag 与 Cl 的反应及过

11、量计算。错解分析：数字运算失误。解题思路：本题有以下两种解法。方法1(计算法)：n(Ag) = 0.100 L0.10 molL1 = 0.010 moln(Ba2) = n (BaCl2) = = 0.0100 moln(Cl) = 2n(BaCl2) = 0.0200 moln(SO) = n(CuSO45H2O) = = 0.0100 mol首先 Cl 与 Ag 发生反应生成白色 AgCl 沉淀：Ag Cl = AgCl0.010 mol 0.010 mol 0.010 mol反应后剩余 Cl：0.0200 mol0.010 mol = 0.010 mol。其次 Ba2 与 SO发生反应

12、生成白色 BaSO4 沉淀：Ba2 SO= BaSO40.010 mol 0.010 mol 0.010mol生成BaSO4 0.010 mol。反应后溶液中含 Cu2，其浓度为：c(Cu2) = 0.033 molL1与备选项对照，可知答案。方法2(估算法)：最后 Cu2留在溶液中，溶液浅蓝色，A 项不可选。由 CuSO45H2O 的质量是3位有效数字，及溶液的体积也是3位有效数字可推知c(Cu2)应为3位有效数字，D 项不可选。由于溶液混合时，只发生 Ag 与 Cl、Ba2与SO的反应，所以也不会逸出气体，C项不可选。 答案：B评注：就解题效率而言，估算法大大优于计算法。相应知识点：估算法

13、虽可大大提高解题效率，但其使用范围有一定的局限性，绝大多数计算题是不能用估算法解决的。尝试用估算法解题是好的，但面对每一个题都想用估算法解决，有时也会贻误时间。训练习题：1.有规律称：强酸溶液每稀释 10 倍 pH 增加 1 ，强碱溶液每稀释 10 倍 pH 减小 1，但此规律有一定的局限性。试问将 pH = 3 的 H2SO4(aq) 稀释 105 ，其 pH 为( )A.8 B.7 C.2 D.32.将质量分数为 0.052(5.2%)的 NaOH(aq)1 L(密度为 1.06 gcm3)用铂电极电解，当溶液中 NaOH 的质量分数改变了 0.010(1.0%)时停止电解，则此时溶液中应

14、符合的关系是( )NaOH的质量分数阳极析出物的质量/g阴极析出物的质量/gA0.062(6.2%)19152B0.062(6.2%)15219C0.042(4.2%)1.29.4D0.042(4.2%)9.41.23.氢型阳离子交换树脂的主要反应可用下式表示：2R H M2MR2 2H，若将 100 mL 水经过氢型阳离子交换树脂交换后，流出液用 0.10 molL1的 NaOH 溶液中和，完全反应后用去 NaOH 溶液 20 mL，若此水中存在的阳离子只有 Ca2，则 100 mL 水中含有 Ca2为( )A.20.03 mg B.40 mg C.80.16 mg D.160.32 mg4

15、.图21中横坐标表示完全燃烧时耗用可燃气体 X(X = A、B、C)的物质的量 n(X)，纵坐标表示消耗 O2 的物质的量 n(O2)，A、B 是两种可燃性气体 ，C 是 A、B 的混合气体，则 C 中：n(A)n(B)为( )A.21 B.12 C.11 D.任意比训练题答案：1.提示：酸不可能稀释为碱，也不可能稀释后 pH 变小或不变。答案：B2.解析：电解 NaOH(aq) 的实质是电解水。随溶液中水的减少，w(NaOH)逐渐增大，因而 C、D项不可选。电解时阳极产生 O2，阴极产生 H2，其质量前者大，后者小，故 B项为正确答案。答案：B3.提示：由题意：n(Ca2) =n(H) =n

16、(NaOH)，根据数据可断定n(Ca2)数值为两位有效数字。又：m(Ca2) = n(Ca2)M(Ca2)，则m(Ca2)数值为两位有效数字。答案： B4.提示：首先排除任意比。由图可知： 1 mol A 耗用 0.5 mol O2，1 mol B 耗用2 mol O2；若 A、B以11混合，则 1 mol C 耗用 1.25 mol O2，而图中 1 mol C 耗用1 mol O2，可见 A、B 混合物中，n(A)n(B)11。观察备选项可知答案。答案：A3 差量法利用化学反应前后物质间所出现象的差量关系解决化学问题的方法就是差量法。例题1：在天平左右两盘上各放一只同等规格的烧杯，烧杯内均

17、盛有 1.00 mol L1的 H2SO4（aq）100.0 mL，调节天平使其处于平衡状态，然后向两只烧杯内分别放入少量的镁粉和铝粉（设镁、铝的质量分别为a g和b g），假定反应后天平仍处于平衡状态，则： (1)a、b应满足的关系式为 ； (2)a、b的取值范围为 。 解析：题设条件下，H2SO4过量，则：Mg H2SO4=MgSO4 H2 m24 g 1 mol 2 g 22 ga g 2 Al 3 H2SO4=Al2(SO4)33H2 m54 g 3 mol 6 g 48 gb g 由反应前后天平都平衡得：，即：32 b = 33 a 0.100 由 H2SO4过量知：0.100 联立

18、，解得：b2.48。不满足，舍去。联立，解得：a1.75。满足，为正确答案。答案：(1)32 b= 33 a (2)a1.75 b1.80例题2：将上题中的：“少量镁粉和铝粉”改为：少量镁粉、过量铝粉，其他不变，试求之。命题意图：考查学生应用差量进行过量计算的能力。知识依托：Mg、Al 与 H2SO4 的反应；过量计算。错解分析：应用过量物质的数据进行计算得出错误的结果，忽视有效计算得出不确切的答案。解题思路：反应前后天平都平衡，表明两烧杯内质量净增数值相等。则可根据反应前后的质量差进行计算。n(H2SO4) = 1.00 molL10.100 L = 0.100 molMg H2SO4 =

19、MgSO4 H2 m24 g 1 mol 2 g 22 ga g 2 Al 3 H2SO4 =Al2(SO4)3 3 H254 g 3 mol 6 g 0.100 mol (波纹线上为求出数值，下同)。根据题意： 0.100 (H2SO4 过量)b1.80 (Al 过量)b g0.200 g =g (净增值相等)由得：b2.40，结合可知 b 的范围。由得：a1.75，结合可知 a 的范围。答案：(1)11 a = 12 b 2.40(2)1.75a2.40，1.80b2.40相应知识点：遇到下列情形，可尝试用“差量法”解题：1.反应前后固体或液体的质量发生变化时；2.反应前后气体的压强、密度

20、、物质的量、体积等发生变化时。训练习题：1.10.0 mL 某气态烃在 50.0 mL O2 中充分燃烧，得到液态水和 35.0 mL 的气体混合物(所有气体的体积都是在同温同压下测得的)，则该气态烃可能是（ ）A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C3H62.用 H2 还原 x g CuO，当大部分固体变红时停止加热，冷却后得残留固体yg，共用掉z g H2，此时生成水的质量为( )A.(xy) g B.(x y) g C.9 z g D. z g3.总压强为 3.0107 Pa 时，N2、H2 混合气体(体积之比为 13)通入合成塔中，反应达平衡时，压强降为 2.5107 Pa，则平

21、衡时混合气体中 NH3 的体积分数为( )A.35% B.30% C. D.4.已知 NH3 和 Cl2 相遇，发生下列反应：8NH33Cl2 = N26NH4Cl (NH3过量) 2NH33Cl2= N26HCl (Cl2过量)今向过量的 NH3 中通入少量的 Cl2。若开始时 Cl2、NH3 混和气体中 Cl2 的体积分数为 x，混合气体反应前后的体积分别是 a L 和 y L。则：(1)x 的取值范围是_；(2)y 与x 的函数关系是_。训练习题答案：1.提示：用体积差进行计算：CxHy(g)(x)O2(g)点燃x CO2(g)H2O(l) V前V后1 L 110.0 L 25.0 Ly

22、 = 6。答案：BD2.提示：用固体质量差进行计算：H2CuOCuH2O m80 g 64 g18 g 16 g x gy g不可用 z g H2 进行计算，因为用掉的 H2 并非全都参加了反应；不可只用 x g 进行计算，因为 CuO未全部参加反应；不可只用 y g 进行计算，因为 y g 是 CuO 和 Cu 的质量和。答案：B3.提示：本题有多种解法，根据压强差计算尤为简捷：由于恒温恒容下，气体的压强比等于物质的量比，所以：高温、高压催化剂N23 H2 2 NH3 p1 3 2 2p(NH3) 3.0107 Pa2.5107 Pa，p(NH3) = 0.5107 Pa，(NH3)=。答案

23、：D4.解析：NH3 过量，Cl2 不足，只发生反应：8 NH33 Cl2= N26NH4Cl V8 L 3 L 1 L 10 LL a Lx L L则：a(1x)L xy L = a LL。答案：(1)0x3/11 (2)y=a4 和量法与差量法相反，为解决问题方便，有时需要将多个反应物(或生成物)合在一起进行计算。例题1：在密闭容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 的固体混合物共 19.6 g，将容器加热到 250，充分反应后，排出容器中的气体，冷却称得剩余固体质量为 12.6 g。则原混合物中(NH4)2CO3 和 NaOH 的物质的量之比为( )A.12 B.= 12 C.12

24、 D.以上答案都不正确解析：固体混合物失重：19.6 g12.6 g = 7.0 g，题设条件下发生的反应为：(NH4)2CO32 NH3H2OCO2 2 NaOHCO2Na2CO3H2O当(NH4)2CO3 与 NaOH 恰好完全反应时，固体失重 7.0 g，所需混合物的质量可求： 因为 17.6 g19.6 g，所以 NaOH 过量。答案：C例题2：18.4 g NaOH 和 NaHCO3 固体混合物，在密闭容器中加热到约 250，经充分反应后排出气体，冷却，称得剩余固体质量为 16.6 g。试计算原混合物中 NaOH 的质量分数。命题意图：考查学生的过量判断能力，及计算混合物所含成分质量

25、分数的能力。知识依托：NaHCO3 的不稳定性及碱与酸性气体的反应。错解分析：过量判断失误，导致计算过程和计算结果错误。解题思路：发生的反应有：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，2NaOHCO2Na2CO3H2O(加热条件下，不生成 NaHCO3)通过极限思维可知，原固体混合物中，NaHCO3 含量越大，固体失重越大，NaOH 含量越大，固体失重越小。判断 NaHCO3 受热分解产生的 CO2 能否被 NaOH 完全吸收是解决问题的关键，这首先需要写出 NaHCO3 与 NaOH 恰好完全反应的化学方程式。题设条件下，固体失重：18.4 g16.6 g = 1.8 g。设固体失重 1.8

26、 g 需恰好完全反应的 NaHCO3 和 NaOH 混合物质量为 x，则：NaHCO3NaOHNa2CO3H2O124 g 18 gx 1.8 gx = = 12.4 g18.4 g可见，题设条件下反应发生后 NaOH 过量，过量 NaOH 质量为：18.4 g12.4 g = 6.0 g，参加反应的 NaOH 质量为：40.0 gmol1 = 4.00 g，原混合物中 NaOH 质量为：6.0 g4.00 g = 10.0 g，w(NaOH) = 100% = 54.3%。答案：54.3% 。相应知识点：遇到以下情形，可尝试用和量法解题：1.已知混合物反应前后质量，求混合物所含成分质量分数时

27、；2.已知反应前后混合气体的体积，求混合物所含成分体积分数时；3.求反应前后气体的压强比、物质的量比或体积比时。训练习题：1.某温度下，在体积一定的密闭容器中适量的 NH3(g) 和 Cl2(g) 恰好完全反应。若反应产物只有 N2(g) 和 NH4Cl(s)，则反应前后容器中压强比应接近于( )A.111 B.111 C.71 D.1172.Na2CO3(s) 和 NaHCO3(s) 的混合物 190.0 g，加热至质量不再减少为止，称量所得固体质量为 128.0 g。则原混合物中 Na2CO3 的质量分数为_。3.取 6.60 g NaHCO3 和 Na2O2 的固体混合物，在密闭容器中加

28、热到 250，经充分反应后排出气体，冷却后称得固体质量为 5.30 g。计算原混合物中 Na2O2 的质量分数。4.在一密闭容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 两种固体共 A g 将容器加热到 200，经充分反应后排出其中气体，冷却称得剩余固体质量为 B g，求出不同组合范围内的(NH4)2CO3 和 NaOH 的质量填入下表。A 与 B 关系m(NH4)2CO3m(NaOH)训练习题答案：w(Na2CO3) = 11.58%。答案：11.58% 3.解析：发生的反应有：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2；2Na2O22 CO2=2Na2CO3O2；2Na2O22H2O=4NaOHO2。若 Na2O2 不足，则 Na2O2 先吸收 CO2，再吸收 H2O。首先确定水是否参加了反应。题设条件下，固体失重：6.60 g5.30 g = 1.30 g。当 Na2O2 与 NaHCO3 分解生成的CO2 恰好完全反应时，设固体失重 1.30 g 需这样的混合物质量为 x。则：可见，原混合物中 Na2O2 并未将 NaHCO3 分解生成的 CO2 全部吸收，也就未吸收 H2O。设原混合物中 NaHCO3、Na2O2 的物质的量分别是 a、b，则：aNaHCO3bNa2O2=