1、专题讲座一 解题技巧在化学方程式计算中的应用1一般比例式法在化学方程式计算中的应用(1)化学方程式在量方面的含义 aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)质量比aMAbMBcMCdMD物质的量比abcd体积比abcd(2)一般步骤根据题意写出并配平化学方程式。依据题中所给信息及化学方程式判断过量，用完全反应的量进行求解。选择适当的量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据，把已知的和需要求解的量用 n(B)、V(B)、m(B)或设未知数为x 表示分别写在化学方程式有关化学式的下面，两个量及单位“上下一致”。列比例式，求未知量。【例 1】取 m g 相对原子质量为 M 的某金属与足量
2、稀硫酸反应，在标准状况下产生 a L 氢气，该反应生成的硫酸盐中金属元素的化合价为()A aM11.2m B am11.2MC11.2maMD aM22.4m【解析】设生成的硫酸盐中金属的化合价为x，根据电子守恒，得mM molxa L22.4 Lmol12解得 x aM11.2m，则金属元素的化合价为 aM11.2m。【答案】A2差量法在化学方程式计算中的应用(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。用差量法解题时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
3、，然后求解。如：2C(s)O2(g)=2CO(g)固体差量24 g m24 g物质的量差量2 mol 1 mol 2 mol n1 mol体积差量1 2 1或22.4 L标况或44.8 L标况或22.4 L标况(2)使用差量法的注意事项所选用差值要与有关物质的数值成正比例或反比例关系。有关物质的物理量及其单位都要正确地使用，即“上下一致，左右相当”。对于固体、液体，差量可以是质量差、微粒个数之差；对于气体，差量还可以是同温、同压下的体积差。【例 2】为了检验某含有 NaHCO3 杂质的 Na2CO3 样品的纯度，现将 1 g 样品加热，其质量变为 2 g，则该样品的纯度(质量分数)是()A.8
4、42531311 B.8412311C.732421311D.1152841311A【解析】2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 m168 106 62m(NaHCO3)g (12)g质量差为(12)g，故样品中 NaHCO3 质量为1681262 g，样品中 Na2CO3 质量为 1g1681262 g，其质量分数为mNa2CO3m样品 1g1681262 g1g842531311。【例 3】取一定量的 CuO 粉末与 0.5 L 稀硫酸充分反应后，将一根 50 g 铁棒插入上述溶液中，至铁棒质量不再变化时，铁棒增重 0.24 g，并收集到 224 mL 气体(标准状况)。求此 CuO
5、粉末的质量。【解析】由题意可知，CuO 粉末与稀硫酸充分反应后，硫酸过量。引起铁棒质量变化时涉及下列两个反应：FeH2SO4=FeSO4H2 m1FeCuSO4=FeSO4Cu m2其中反应使铁棒质量减少，反应使铁棒质量增加，两者的代数和为 0.24 g。FeH2SO4=FeSO4H2 m1 56 g 1 mol 56 g 0.01 mol 0.56 gm2m10.24 g，m2m10.24 g0.56 g0.24 g0.8 g。设 CuO 的物质的量为 x，则 CuSO4的物质的量也为 x，FeCuSO4=FeSO4Cu m2 1 mol 8 gx0.8 g求得 x0.1 mol，m(CuO
6、)0.1 mol80 g/mol8 g。【答案】8 g【例 4】一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是()A16.7%B20.0%C80.0%D83.3%【解析】N2(g)3H2(g)2NH3(g)V 1 L 3 L 2 L 2 L由以上关系式可知反应前后体积的减少与生成的 NH3 体积相等。设平衡时混合气体 100 L，其中含 20 L NH3，则原气体总体积减少 20 L。所以，反应前氮气和氢气总体积为 120 L，反应后体积缩小的百分率为20 L120 L100%16.7%。【答案】A3关系式法在化学方
7、程式计算中的应用多步反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生，起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式，依据方程式找出连续反应的过程中不同反应步骤之间反应物、生成物物质的量的关系，最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系，列出计算式求解，从而简化运算过程。关系式是物质间关系的一种简化式子，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)CH2Og=高温 COH2COH2Og=高温 CO2H2C2H2Og=高温 CO22H2N23H2=高温、高压催化剂2NH3由木炭、水蒸气制取 NH3 的关系为：3
8、C4NH3。(2)元素守恒法4NH35O2=催化剂4NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO经多次氧化和吸收，由 N 元素守恒知：NH3HNO3。(3)电子转移守恒法NH3 失去8eHNO3，O2得4e2O2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 NH32O2。【例 5】黄铁矿主要成分是 FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取 0.100 0 g 样品在空气中充分灼烧，将生成的 SO2 气体与足量 Fe2(SO4)3 溶液完全反应后，用浓度为 0.020 00 molL1 的 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗
9、 K2Cr2O7 标准溶液 25.00 mL。已知：SO22Fe32H2O=SO24 2Fe24HCr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(1)样品中 FeS2 的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。(2)煅烧 10 t 上述黄铁矿，理论上产生 SO2 的体积(标准状况)为_ L，制得 98%的硫酸质量为_ t。90.00%3.3610615【解析】(1)据方程式 4FeS211O2=高温 2Fe2O38SO2SO22Fe32H2O=SO24 2Fe24HCr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O得关系式：Cr2O27 6Fe23SO2 32FeS2 1 320.02
10、0 00 molL1mFeS2120m(FeS2)0.090 00 g样品中 FeS2 的质量分数为 90.00%。(2)4FeS211O2=高温 2Fe2O3 8SO24 mol 8 mol22.4 Lmol1101060.9120 mol V(SO2)V(SO2)3.36106 Ln(SO2)3.36106 L22.4 Lmol11.5105 mol由 SO2 SO3 H2SO4 1 mol 98 g 1.5105 mol m(H2SO4)98%得 m(H2SO4)1.5107 g15 t。【例 6】(2016黄石模拟)取 KI 溶液 25 mL，向其中滴加 0.4 molL1 的 FeC
11、l3 溶液 135 mL，I完全反应生成 I2：2I2Fe3=I22Fe2。将反应后的溶液用 CCl4 萃取后分液，向分出的水溶液中通入 Cl2 至0.025 mol 时，Fe2恰好完全反应。求 KI 溶液的物质的量浓度。【解析】依题意，有：本题可用关系式法求解。由上述两个反应及电子转移守恒理论，得 I与 Cl2 之间的关系式：2ICl2。设 KI 的物质的量是 x。2I Cl22 1x 0.025 mol21x0.025 mol，x0.05 mol.c(KI)0.05 mol0.025 L 2 molL1。【答案】2 molL1【例 7】某实验小组为测定某石灰石样品中 CaCO3 的质量分数
12、，先称取 W g 石灰石样品，加入过量的浓度为 6 molL1 的盐酸，使样品完全溶解，加热煮沸后，除去溶解的 CO2。再向溶液中加入足量的草酸铵(NH4)2C2O4溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀：C2O24 Ca2=CaC2O4。过滤出 CaC2O4 后，用稀 H2SO4溶解：CaC2O4H2SO4=H2C2O4CaSO4，再用蒸馏水稀释溶液至 V0mL，取出 V1 mL，用 a molL1 的酸性 KMnO4 溶液进行滴定，此时发生反应：2MnO4 5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O。若达到滴定终点时消耗 a molL1 的酸性 KMnO4 溶液 V2 m
13、L，则样品中CaCO3 的质量分数为()A.25aV0V2WV1%B.25aV1V2WV0%C.25aV1V0WV2%D.25aV2W%【解析】本题涉及的化学方程式或离子方程式有：CaCO3 2HCl=CaCl2 H2O CO2，C2O 24 Ca2=CaC2O4，CaC2O4H2SO4=H2C2O4CaSO4,2MnO4 5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O，由此得出相应的关系式：5CaCO35Ca25CaC2O45H2C2O42MnO4 5 2n(CaCO3)a molL1V2103 L则样品中 w(CaCO3)2.5aV2103V0V1 mol100 gmol1W g100%2
14、5aV0V2WV1%。【答案】A4极值法在化学方程式计算中的应用(1)极值法的含义极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。它是将题设构造成为问题的两个极端，然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值，进行判断分析，求得结果，也称为极端假设法。(2)极值法解题的基本思路把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。把混合物假设成纯净物。把平行反应分别假设成单一反应。(3)极值法解题的关键紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的落点。(4)极值法解题的优点极值法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题假设为极值问题，使解题过程简化，解题思路清晰，把问题化繁为简，由难变易，从而提高了
15、解题速度。【例 8】(2016重庆一中检测)密闭容器中进行的反应：X2(g)3Y2(g)2Z(g)，X2、Y2 和 Z 的起始浓度分别为 0.2 molL1、0.6 molL1 和 0.4 molL1，当平衡时，下列数据肯定不对的是()AX2 为 0.4 molL1，Y2 为 1.2 molL1BY2 为 1.0 molL1CX2 为 0.3 molL1，Z 为 0.2 molL1DZ 为 0.7 molL1【解析】依题意知：X2(g)3Y2(g)2Z(g)起始(molL1)0.2 0.6 0.4假设此可逆反应正向进行到底，则 X2为 0，Y2 为 0，Z 为 0.8 molL1；假设此可逆反
16、应逆向进行到底，则 X2 为 0.4 molL1，Y2 为 1.2 molL1，Z 为 0。A 项中，相当于反应逆向进行到底，对于可逆反应是不可能的，故 A 项不对。B 项中，0.6 molL1Y2 的浓度1.2 molL1，相当于反应逆向进行一部分，有可能。C 项中，相当于反应逆向进行，消耗一半 Z 时的结果，C 项可能。D 项中，相当于反应正向进行一部分，且未进行到底的情况，有可能。【答案】A【例 9】(2016马鞍山市高三模拟)将总物质的量为 n mol 的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为 x)投入一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体 V L。下列关系式中正
17、确的是()AxV/(11.2n)B0 x0.5CV33.6n(1x)D11.2nV22.4n【解析】发生的反应为：2Na2H2O=2NaOHH22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得总反应为：NaAl2H2O=NaAlO22H2若全是 Na 时，V11.2n；若 Na、Al 恰好反应时，V22.4n；故 11.2nXB，则 XA X XB，X 代表平均相对原子(分子)质量、平均浓度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。(2)应用：已知 X 可以确定 XA、XB 的范围；或已知 XA、XB 可以确定 X 的范围。解题的关键是要通过平均值确定范围，很多考题的平均值需要根据条件先确定下来再
18、作出判断。【例 17】铜和镁的合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生 4 480 mL NO2 气体和 336 mL 的 N2O4 气体(气体的体积已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为()A9.02 g B8.51 gC8.26 g D7.04 g【解析】根据生成的气体的体积可得，被还原的硝酸共有 0.23 mol，则 4.6 g 铜和镁的合金的物质的量为 0.115 mol，故合金的平均摩尔质量为4.6 g0.115 mol40 g/mol，氢氧化物的平均相对分子质量为：40 17274。故形成的氢氧化物沉淀为：(4.6 g40
19、g/mol)74 g/mol8.51 g 或 0.115 mol74 g/mol8.51 g。【答案】B【例 18】将一定质量的 Mg、Zn、Al 混合物与足量稀 H2SO4 反应，生成 H2 2.8 L(标准状况)，原混合物的质量可能是()A2 g B4 gC9 g D10 g【解析】由 n(H2)2.8 L22.4 Lmol10.125 mol 知，生成 0.125 mol H2 需金属的质量分别为 m(Zn)65 gmol10.125 mol8.125 g，m(Mg)24 gmol10.125 mol3 g，m(Al)227 gmol10.125 mol/32.25 g，由平均值原理：m(最小)m(混)m(最大)，即 2.25 gm(混)8.125 g，故选择 B。【答案】B