高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)化學(xué)計(jì)算專題總結(jié)
2019-01-07 19:17:10三好網(wǎng)
一、關(guān)系式法
所謂關(guān)系式法，就是根據(jù)化學(xué)概念、物質(zhì)組成、化學(xué)反應(yīng)方程式中有關(guān)物質(zhì)的有關(guān)數(shù)量之間的關(guān)系，建立起已知和未知之間的關(guān)系式，然后根據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。利用關(guān)系式的解題，可使運(yùn)算過(guò)程大為簡(jiǎn)化。
其中包括守恒法。所謂“守恒”就是以化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中存在的某些守恒關(guān)系如質(zhì)量守恒、元素守恒、得失電子守恒，電荷守恒等。運(yùn)用守恒法解題可避免在紛紜復(fù)雜的解題背景中尋找關(guān)系式，提高解題的準(zhǔn)確度。
例1、有一在空氣中放置了一段時(shí)間的KOH固體，經(jīng)分析測(cè)知其含水2.8%、含K2CO337.3%取1g該樣品投入25mL2mol／L的鹽酸中后，多余的鹽酸用1.0mol／LKOH溶液30.8mL恰好完全中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得到固體的質(zhì)量為多少？
【解析】本題化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜，數(shù)字處理煩瑣，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：KOH＋HCl＝KCl＋H2OK2CO3＋2HCl=2KCl＋H2O＋CO2↑
若根據(jù)反應(yīng)通過(guò)所給出的量計(jì)算非常繁瑣。
但若根據(jù)Cl—守恒，便可以看出：蒸發(fā)溶液所得KCl固體中的Cl—，全部來(lái)自鹽酸中的Cl－，
即：生成的n(KCl)=n(HCl)＝0.025L×2mol/Lm(KCl)=0.025L×2mol/L×74.5g/mol=3.725g
例2、將純鐵絲5.21g溶于過(guò)量稀鹽酸中，在加熱條件下，用2.53gKNO3去氧化溶液中Fe2＋，待反應(yīng)后剩余的Fe2＋離子尚需12mL0.3mol/LKMnO4溶液才能完全氧化，則KNO3被還原后的產(chǎn)物為（）
A、N2B、NO
C、NO2D、NH4NO3
【解析】根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子的總數(shù)相等，F(xiàn)e2＋變?yōu)镕e3＋
失去電子的總數(shù)等于NO3－和MnO4－
得電子的總數(shù)
設(shè)n為KNO3的還原產(chǎn)物中N的化合價(jià)，則
(5.21g÷56g/moL)×(3－2)=0.012L×0.3mol/L×(7－2)＋(2.53g÷101g/mol)×(5－n)解得n=3故KNO3的還原產(chǎn)物為NO。
答案為B
二、方程或方程組法
根據(jù)質(zhì)量守恒和比例關(guān)系，依據(jù)題設(shè)條件設(shè)立未知數(shù)，列方程或方程組求解，是化學(xué)計(jì)算中最常用的方法，其解題技能也是最重要的計(jì)算技能。
例題3、有某堿金屬M(fèi)及其相應(yīng)氧化物的混合物共10g，跟足量水充分反應(yīng)后，小心地將溶液蒸干，得到14g無(wú)水晶體。該堿金屬M(fèi)可能是（）
A．鋰B．鈉C．鉀D．銣
�。ㄤ嚒⑩c、鉀、銣的原子量分別為：6.94、23、39、85.47）
【解析】設(shè)M的原子量為x
解得42.5＞x＞14.5
分析所給鋰、鈉、鉀、銣的原子量，推斷符合題意的正確答案是B、C。
三、守恒法
化學(xué)方程式既然能夠表示出反應(yīng)物與生成物之間物質(zhì)的量、質(zhì)量、氣體體積之間的數(shù)量關(guān)系，那么就必然能反映出化學(xué)反應(yīng)前后原子個(gè)數(shù)、電荷數(shù)、得失電子數(shù)、總質(zhì)量等都是守恒的。巧用守恒規(guī)律，常能簡(jiǎn)化解題步驟、準(zhǔn)確快速將題解出，收到事半功倍的效果。
例題4、將5.21g純鐵粉溶于適量稀H2SO4中，加熱條件下，用2.53gKNO3氧化Fe2+，充分反應(yīng)后還需0.009molCl2才能完全氧化Fe2+，則KNO3的還原產(chǎn)物氮元素的化合價(jià)為___。
解析：0.093＝0.025x＋0.018，x＝3，5－3＝2。應(yīng)填：+2。（得失電子守恒）
四、差量法
找出化學(xué)反應(yīng)前后某種差量和造成這種差量的實(shí)質(zhì)及其關(guān)系，列出比例式求解的方法，即為差量法。其差量可以是質(zhì)量差、氣體體積差、壓強(qiáng)差等。
差量法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的巧用。它最大的優(yōu)點(diǎn)是：只要找出差量，就可求出各反應(yīng)物消耗的量或各生成物生成的量。
例5、將質(zhì)量為m1的NaHCO3固體加熱分解一段時(shí)間后，測(cè)得剩余固體的質(zhì)量為m2.
(1)未分解的NaHCO3的質(zhì)量為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)生成的Na2CO3的質(zhì)量為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)當(dāng)剩余的固體的質(zhì)量為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，可以斷定NaHCO3已完全分解。
五、平均值法
平均值法是巧解混合問(wèn)題的一種常見(jiàn)的有效方法。
平均值法規(guī)律：混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量、元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、平均相對(duì)原子質(zhì)量、生成的某指定物質(zhì)的量總是介于組份的相應(yīng)量的最大值和最小值之間。
解題方法：解題時(shí)首先計(jì)算平均分子式或平均相對(duì)原子質(zhì)量，再用十字交叉法計(jì)算出各成分的物質(zhì)的量之比。
例題7、由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混合物10g與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L，則混合物中一定含有的金屬是（）
A．鋅B．鐵C．鋁D．鎂
【解析】各金屬跟鹽酸反應(yīng)的關(guān)系式分別為：
Zn—H2↑Fe—H2↑
2Al—3H2↑Mg—H2↑
若單獨(dú)跟足量鹽酸反應(yīng)，生成11.2LH2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）需各金屬質(zhì)量分別為：Zn∶32.5g；Fe∶28g；Al∶9g；Mg∶12g。其中只有鋁的質(zhì)量小于10g，其余均大于10g，說(shuō)明必含有的金屬是鋁。應(yīng)選C。
六、極值法
巧用數(shù)學(xué)極限知識(shí)進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的方法，即為極值法。
例題8、4個(gè)同學(xué)同時(shí)分析一個(gè)由KCl和KBr組成的混合物,他們各取2.00克樣品配成水溶液,加入足夠HNO3后再加入適量AgNO3溶液,待沉淀完全后過(guò)濾得到干燥的鹵化銀沉淀的質(zhì)量如下列四個(gè)選項(xiàng)所示,其中數(shù)據(jù)合理的是（）
A.3.06gB.3.36g
C.3.66gD.3.96
【解析】本題如按通常解法,混合物中含KCl和KBr,可以有無(wú)限多種組成方式,則求出的數(shù)據(jù)也有多種可能性,要驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否合理,必須將四個(gè)選項(xiàng)代入,看是否有解,也就相當(dāng)于要做四題的計(jì)算題,所花時(shí)間非常多.使用極限法,設(shè)2.00克全部為KCl,根據(jù)KCl-AgCl,每74.5克KCl可生成143.5克AgCl,則可得沉淀為(2.00/74.5)*143.5=3.852克,為最大值,同樣可求得當(dāng)混合物全部為KBr時(shí),每119克的KBr可得沉淀188克,所以應(yīng)得沉淀為(2.00/119)*188=3.160克,為最小值,則介于兩者之間的數(shù)值就符合要求,故只能選B和C.
七、討論法
討論法是一種發(fā)現(xiàn)思維的方法。解計(jì)算題時(shí)，若題設(shè)條件充分，則可直接計(jì)算求解；若題設(shè)條件不充分，則需采用討論的方法，計(jì)算加推理，將題解出。
例題９、在30mL量筒中充滿NO2和O2的混合氣體，倒立于水中使氣體充分反應(yīng)，最后剩余5mL氣體，求原混合氣中氧氣的體積是多少毫升？
【解析】最后5mL氣體可能是O2，也可能是NO，此題需用討論法解析。
解法（一）最后剩余5mL氣體可能是O2；也可能是NO，若是NO，則說(shuō)明NO2過(guò)量15mL。
設(shè)30mL原混合氣中含NO2、O2的體積分別為x、y
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
原混合氣體中氧氣的體積可能是10mL或3mL。
解法（二）：設(shè)原混合氣中氧氣的體積為y（mL）
�。�1）設(shè)O2過(guò)量：根據(jù)4NO2+O2+2H2O=4HNO3，則O2得電子數(shù)等于NO2失電子數(shù)。（y-5）×4=（30-y）×1解得y=10（mL）
（2）若NO2過(guò)量：4NO2+O2+2H2O=4HNO34yy
3NO2+H2O=2HNO3+NO
因?yàn)樵谌浚?0-y）mLNO2中，有5mLNO2得電子轉(zhuǎn)變?yōu)镹O，其余（30-y-5）mLNO2都失電子轉(zhuǎn)變?yōu)镠NO3。
O2得電子數(shù)+（NO2→NO）時(shí)得電子數(shù)等于（NO2→HNO3）時(shí)失電子數(shù)。
【評(píng)價(jià)】解法（二）根據(jù)得失電子守恒，利用阿伏加德羅定律轉(zhuǎn)化信息，將體積數(shù)轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量簡(jiǎn)化計(jì)算。凡氧化還原反應(yīng)，一般均可利用電子得失守恒法進(jìn)行計(jì)算。無(wú)論解法（一）還是解法（二），由于題給條件不充分，均需結(jié)合討論法進(jìn)行求算。
4y+5×2=（30-y-5）×1
解得y=3（mL）
原氧氣體積可能為10mL或3mL
解題沒(méi)有一成不變的方法模式。但從解決化學(xué)問(wèn)題的基本步驟看，考生應(yīng)建立一定的基本思維模式。它還反映了解題的基本能力要求，所以有人稱之為解題的“能力公式”。希望同學(xué)們建立解題的基本思維模式，深化基礎(chǔ)，活化思維，優(yōu)化素質(zhì)，跳起來(lái)摘取智慧的果實(shí)。
聆聽(tīng)并總結(jié)以下進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的基本步驟：
�。�1）認(rèn)真審題，挖掘題示信息。
（2）靈活組合，運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)。
�。�3）充分思維，形成解題思路。
�。�4）選擇方法，正確將題解出。
