化学计算复习中的一点想法.ppt

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1、华东师范大学附属东昌中学华东师范大学附属东昌中学唐增富唐增富2015.3.31.一、帮助学生厘清计算类型一、帮助学生厘清计算类型涉及化学变化过程的计算涉及化学变化过程的计算不涉及化学变化过程的计算不涉及化学变化过程的计算化学式化学式混合式量混合式量溶解度等溶解度等二、帮助学生认识二、帮助学生认识“能能”或或“不能不能”不能：不能：条件充分，缺少已知的量条件充分，缺少已知的量 不能算为不能算为算可能算可能能：能：条件充分，已知量给足条件充分，已知量给足 能算则为能算则为算具体算具体二、帮助学生认识二、帮助学生认识“能能”或或“不能不能”不能的两种典型问题（多为混合物或不同反不能的两种典型问题（多

2、为混合物或不同反应）应）（1）知成分或知反应（但不具体）知成分或知反应（但不具体）求范求范围围 例例1：镁镁、铝铝合金共合金共3 g与足量稀盐酸反应，与足量稀盐酸反应，可产生标准状态下可产生标准状态下H2的体积（可能）是。的体积（可能）是。（2010上海上海-22）由）由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和和3 mol FeO 组成的混合物，加入纯组成的混合物，加入纯铁铁1 mol并在并在高温下和高温下和Fe2O3反应反应。若纯铁完全反应，则反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中后混合物中FeO与与Fe2O3的物质的量之比可能是的物质的量之比可能是（）A4 3 B3 2 C3 1

3、D2 l（2015-1普陀）已知：普陀）已知：Cu2S、CuS是两种不溶于水是两种不溶于水的黑色固体，在一定条件下都能与稀的黑色固体，在一定条件下都能与稀HNO3反应：反应：3CuS8H8NO3（8HNO3）3Cu23SO428NO4H2O 3Cu2S16H10NO3（16HNO3）6Cu23SO4210NO8H2O 现将四份质量不同的某现将四份质量不同的某Cu2S和和CuS混合物样品分混合物样品分别与别与100 mL 5 mol/L的稀硝酸充分反应，样品质量的稀硝酸充分反应，样品质量与产生气体的体积（已折合成标准状况）如下表所与产生气体的体积（已折合成标准状况）如下表所示：丙样品质量示：丙样

4、品质量64.0,气体体积气体体积(L)V57计算丙实验中产生气体的体积（计算丙实验中产生气体的体积（V）。）。属于条件不充分（反应对象不明确）求范围属于条件不充分（反应对象不明确）求范围二、帮助学生认识二、帮助学生认识“能能”或或“不能不能”不能的两种典型问题（多为混合物或不同反不能的两种典型问题（多为混合物或不同反应）应）（2）不知成分或反应）不知成分或反应求平均求平均 例例2：某合金某合金5.6 g与足量盐酸反应产生了与足量盐酸反应产生了0.1 mol H2，则该合金可能是，则该合金可能是 A.Al、Mg B.Zn、Fe C.Al、Cu D.Fe、Cu。有机化学中烃的混合物也较多。有机化学

5、中烃的混合物也较多。三、帮助学生理解是化学的计算三、帮助学生理解是化学的计算功夫是功夫是“化学化学”不是不是“计算计算”（1）方法要精简）方法要精简计算方法其实计算方法其实就两种就两种一种是一种是物质或微粒间的关系物质或微粒间的关系成比例成比例 便于算列方程或方程组便于算列方程或方程组 成比例关系列方程或方程组成比例关系列方程或方程组 化学方程式中化学方程式中各种相关物质各种相关物质相关量相关量均是均是成比成比例例的，包括的，包括相关物质相关量的差相关物质相关量的差也是成比例的也是成比例的（溶液体积溶液体积、溶液浓度不是一定成比例溶液浓度不是一定成比例）。）。简单问题用成比例解决简单问题用成比

6、例解决 所谓简单问题，就是反应少（一般两个以内）所谓简单问题，就是反应少（一般两个以内）、步骤少（经历一两步）、步骤少（经历一两步）（2015-1虹口）虹口）56工业上用氯气氧化卤水工业上用氯气氧化卤水中的溴离子，吹出溴蒸气后用中的溴离子，吹出溴蒸气后用10%的纯碱溶的纯碱溶液吸收，反应的化学方程式为：液吸收，反应的化学方程式为：3Na2CO3+3Br2 5NaBr+NaBrO3+3CO2 若生成标准状况下若生成标准状况下3.36 L CO2，吸收的，吸收的Br2为为_g。化学式的计算用成比例化学式的计算用成比例（2012-上海）上海）58钠钠-钾合金可在核反应堆钾合金可在核反应堆中用作热交换

7、液。中用作热交换液。5.05 g钠钠-钾合金溶于钾合金溶于200 mL水生成水生成0.075 mol氢气。氢气。（1）计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度）计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度（忽略溶液体积变化）。（忽略溶液体积变化）。（2）计算并）计算并确定该钠确定该钠-钾合金的化学式钾合金的化学式。设设Na：x mol，K：y mol 23x+39y=5.05，x+y=0.0752=0.15x=0.05，y=0.1 x:y=1:2，化学式，化学式为为NaK2。（2013-上海）上海）56某种由某种由碳酸钠碳酸钠和碳酸氢钠组和碳酸氢钠组成的晶体成的晶体452 kg溶于水，然后通入二氧化碳，吸溶于

8、水，然后通入二氧化碳，吸收收二氧化碳二氧化碳44.8103 L（标准状况），获得（标准状况），获得纯纯的的碳酸氢钠溶液，测得溶液中含碳酸氢钠碳酸氢钠溶液，测得溶液中含碳酸氢钠504 kg，通过计算确定该（通过计算确定该（原原）晶体的化学式晶体的化学式。Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO31 1 168x 2 y x=2 y=336 kg原原n(NaHCO3)=(504-336)84=2，n(H2O)=(452-2106-284)18=4n(Na2CO3):n(NaHCO3):n(H2O)=1:1:2当然：当然：求化学式时有时需要合理利用离子化合物求化学式时有时需要合理利用离子化合物的的电

9、荷守恒电荷守恒（或称（或称化合价总和为化合价总和为0）（2008-上海）上海）31、达喜的化学成分是铝和达喜的化学成分是铝和镁的碱式盐。镁的碱式盐。在上述碱式盐溶于盐酸后的溶液中加入过在上述碱式盐溶于盐酸后的溶液中加入过量氢氧化钠，过滤，沉淀物进行干燥后重量氢氧化钠，过滤，沉淀物进行干燥后重1.74g，若该碱式盐中氢元素的质量分数为，若该碱式盐中氢元素的质量分数为0.040，试推测该，试推测该碱式盐的化学式碱式盐的化学式。（2015-1杨浦）杨浦）56。溶解度计算也是一种成比例溶解度计算也是一种成比例 其实溶解度就是饱和溶液中：其实溶解度就是饱和溶液中：溶剂溶剂、溶质溶质、溶液溶液的质量相互间

10、成比例。的质量相互间成比例。（2010-上海）上海）30Na2SO37H2O是食品工业是食品工业中常用的漂白剂、抗氧化剂和防腐剂。中常用的漂白剂、抗氧化剂和防腐剂。Na2SO3在在30时的溶解度为时的溶解度为35.5 g/100 g H2O。（1）计算）计算30时时Na2SO3饱和溶液中饱和溶液中Na2SO3的的质量分数。（保留质量分数。（保留2位小数）位小数）（2）计算）计算30时时271 g Na2SO3饱和溶液中水饱和溶液中水的质量。的质量。(100+35.5):100=271:x，x=200 g（3）将）将30的的Na2SO3饱和溶液饱和溶液271 g冷却到冷却到10，析出，析出Na2

11、SO37H2O晶体晶体79.5 g。计算。计算10时时Na2SO3在水中的溶解度。在水中的溶解度。79.5 g Na2SO37H2O晶体中晶体中Na2SO3为为39.75 g，H2O也为也为39.75 g(271-200)-39.75:(200-39.75)=x:100 x=19.5 g/100g水。水。相关物质相关物质相关量相关量差差成比例成比例 固体质量差、气体体积差、物质的量差等固体质量差、气体体积差、物质的量差等一般具有典型特征：一般具有典型特征：已知量间有相关物质相关量的改变（差不为已知量间有相关物质相关量的改变（差不为0）或不变（差为或不变（差为0）已知量中有混合物（特别是多种混合

12、物）已知量中有混合物（特别是多种混合物）例例3：FeCl3和和CuCl2混合溶液中，加入一定量的混合溶液中，加入一定量的铁粉，反应后经过滤、洗涤、干燥后固体铁粉，反应后经过滤、洗涤、干燥后固体质量没质量没有改变有改变。求原混合物中。求原混合物中FeCl3与与CuCl2的物质的量的物质的量比。比。例例4：溴化钠和氯化钠的混合物：溴化钠和氯化钠的混合物12.00 g，跟足，跟足量氯气反应后，经加热、烘干最后得固体量氯气反应后，经加热、烘干最后得固体7.55 g，求混合物物中，求混合物物中NaCl的质量分数的质量分数例例5：在常温常压下，甲烷与足量氧气的混合：在常温常压下，甲烷与足量氧气的混合气体共

13、气体共57 mL，点燃爆炸后，剩余气体，点燃爆炸后，剩余气体23 mL（恢复到原来状态）。求原混合气体中甲（恢复到原来状态）。求原混合气体中甲烷的体积。烷的体积。（2014-上海）上海）55硫化氢体积分数为硫化氢体积分数为0.84的混合气的混合气体（体（H2S、H2O、N2）在空气中完全燃烧，若空气）在空气中完全燃烧，若空气过量过量77，计算，计算产物气体产物气体中中SO2体积分数体积分数（水是气（水是气体）。已知空气组成：体）。已知空气组成：N2体积分数体积分数0.79、O2体积分体积分数数0.21。2H2S+3O22SO2+2H2O(g)V 2 3 2 10.84 x=1.26 y=0.8

14、4 z=0.42V(前前总总)=1+(1.260.21)1.77=11.62V(后后总总)=11.62-0.42=11.2SO2的体的体积积分数分数为为：0.8411.2=0.075三、帮助学生理解是化学的计算三、帮助学生理解是化学的计算功夫是功夫是“化学化学”不是不是“计算计算”（1）方法精简）方法精简另一种元素另一种元素自身的关系自身的关系不改变（不改变（守恒守恒）便于算，列方程或方程组便于算，列方程或方程组守恒关系列方程或方程组守恒关系列方程或方程组 复杂问题用守恒复杂问题用守恒 所谓复杂问题就是：所谓复杂问题就是：反应多反应多、步骤多步骤多、反应、反应过过程不明晰程不明晰等等常用的守恒

15、关系有：常用的守恒关系有：原子守恒：原子守恒：（包括质量守恒，特别是计算反应后溶液的（包括质量守恒，特别是计算反应后溶液的质量等）质量等）电子守恒：电子守恒：（对应守恒、分段守恒、总过程守恒）（对应守恒、分段守恒、总过程守恒）电荷守恒电荷守恒（2）策略指导）策略指导先掐后算先掐后算（思维过程外显）（思维过程外显）重新读题重新读题（2015-1虹口）虹口）57吹出的溴蒸气中会含有少量吹出的溴蒸气中会含有少量未反应的氯气，用纯碱吸收后实际生成的是未反应的氯气，用纯碱吸收后实际生成的是NaCl、NaBr和和NaBrO3。若所得溶液中含。若所得溶液中含0.1 mol NaCl与与0.6 mol NaB

16、r，则溶液中，则溶液中NaBrO3的物质的物质的量为的量为_mol。Br2Cl2Na2CO3NaClNaBrNaBrO30.10.6x0.11+0.61=5x，x=0.14（2015-1虹口）虹口）58将纯碱吸收后所得的溶液将纯碱吸收后所得的溶液浓缩，加入浓缩，加入2 mol/L H2SO4后蒸馏可以回收纯溴：后蒸馏可以回收纯溴：5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Na2SO4+3Br2+3H2O 已知向一定质量的浓缩液中加入已知向一定质量的浓缩液中加入300mL硫酸可回收硫酸可回收81.6 g液溴，液溴，硫酸全部转化为硫酸全部转化为硫酸钠硫酸钠。若改为加入。若改为加入180 mL硫酸，

17、计算可回收硫酸，计算可回收的液溴的质量。的液溴的质量。Br2Na2CO3?NaBr(1)NaBrO3(5)H2SO4Na2SO4Na2SO4Br20.510.620.18-(0.6-0.51)=0.27，0.2716043.2 g（2015-1虹口）虹口）59向向0.3 mol NaBr固体中加入足量固体中加入足量浓硫酸并微热，产生的气体呈红棕色，且残留物中不浓硫酸并微热，产生的气体呈红棕色，且残留物中不含溴元素。将所得气体通入含溴元素。将所得气体通入280 mL 2 mol/L的的Na2SO3溶液中，无任何气体逸出，最终得到溶液中，无任何气体逸出，最终得到只含只含NaBr、Na2SO4和和N

18、aHSO3三种溶质三种溶质的无色溶液。求红棕色气的无色溶液。求红棕色气体中各组分的化学式与物质的量。体中各组分的化学式与物质的量。NaBrH2SO4?Br2SO2?Na2SO3NaBrNa2SO4NaHSO30.30.30.56xx2a+b=0.5620.3=0.82a+b=0.56+x2x=2aaba=x=0.13，b=0.56，因，因2x0.3所以所以HBr=0.3-2x=0.04（2015-1青浦）青浦）55将将a mol PbO2加热分解一加热分解一段时间，生成段时间，生成PbO和和O2；将将所得固体加入所得固体加入足量的浓盐酸，收集产生的足量的浓盐酸，收集产生的Cl2；已知在；已知在

19、加热加热一段时间后剩余的固体中，一段时间后剩余的固体中，+2价的价的Pb占铅元素占铅元素质量分数为质量分数为x；则反应过程中生成的氧气和氯气；则反应过程中生成的氧气和氯气物质的量总和是多少？物质的量总和是多少？Pb+4Pb+4Pb+2O2HClPb+2Cl2aaxa(1-x)n1n2n1+n2=?4n1+2n2=2a,2n1+n2=a4n1=2ax，n1+n2=a(1-0.5x)（2014-12六校）六校）55.若在标准状况下，若在标准状况下，2.016 L氮氮氧化物的混合气（氧化物的混合气（NO2、N2O4、NO）和）和0.896 L O2与与1 mol/L Na2CO3溶液溶液50 mL恰

20、好恰好反应生成反应生成NaNO3，则混和气体中，则混和气体中N2O4与与NO2的体积比为的体积比为_NO2N2O4NONa2CO3NaNO3O20.040.090.05xyzx+y+z=0.09x+2y+z=0.052x+2y+3z=0.044x=0.05y=0.01z=0.03例例3工业上利用焦炭在石灰窑中燃烧放热，使石灰石分工业上利用焦炭在石灰窑中燃烧放热，使石灰石分解生产解生产CO2。主要反应如下：。主要反应如下：C+O2CO2 ，CaCO3CO2+CaO （2）纯净的）纯净的CaCO3和焦炭按和焦炭按完全反应，当窑内配比完全反应，当窑内配比率率 =2.2时，窑气中时，窑气中CO2的最大

21、体积分数为多少的最大体积分数为多少？（设空气只含？（设空气只含N2与与O2，且体积比为，且体积比为4 1，下同），下同）（3）某次窑气成分如下：）某次窑气成分如下：O2 0.2%，CO 0.2%，CO2 41.6%，其余为，其余为N2。则此次窑内配比率。则此次窑内配比率为何值？为何值？CCaCO3O2N2CaOCO2N21 mol2.2 mol2.2 molx mol4x mol3.2 mol4x mol由由O原子守恒：原子守恒：2.23+2x=2.2+3.22解得：解得：x=1，CO2的体积分数为：的体积分数为：CCaCO3O2N2CaOO2COCO2N20.2mol41.6mol0.2mo

22、l58mol58molx moly molx mol由由C守恒：守恒：x+y=41.6+0.2由由O守恒：守恒：3x+14.52=x+41.62+0.2+0.22解得：解得：x=27.4，y=14.4CaCO3C=27.414.4=1.9（2）策略指导）策略指导 化繁为简化繁为简（计算其实是配平计算其实是配平）特别是化学过程复杂，多反应；告知最后产物或特别是化学过程复杂，多反应；告知最后产物或反应产物与量有关的问题。反应产物与量有关的问题。尽量将过程表述简单尽量将过程表述简单（2015-3六校）六校）551 kg 98的浓硫酸吸收的浓硫酸吸收SO3后，后，可生产可生产 kg“发烟发烟”硫酸（硫

23、酸（H2SO4SO3）。10H2SO4+10/9H2O+110/9SO3 100/9(H2SO4SO3)所以：所以：m=(100/9)(98+80)=1.978 kg或或m=1000+(110/9)80=1.978 kg（2014-上海）上海）53若以浓硫酸吸水后生成若以浓硫酸吸水后生成H2SO4H2O计算，计算，250 g质量分数为质量分数为98的硫酸的硫酸能吸收多少能吸收多少g水？水？2.5H2SO4+5/18H2O+x H2O2.5(H2SO4H2O)配配H原子，原子，则则有有5/18+x=2.5所以所以m(H2O)=(2.5-5/18)18=40 g（2015-3六校）六校）58硫化氢

24、与水蒸气的混合气硫化氢与水蒸气的混合气体在空气中完全燃烧，再经过催化氧化冷却制体在空气中完全燃烧，再经过催化氧化冷却制得了得了98%的浓硫酸（整个过程中的浓硫酸（整个过程中SO2损失损失2%，不补充水不损失水不补充水不损失水）求硫化氢在混合气中的体）求硫化氢在混合气中的体积分数。积分数。H2SH2SH2OH2SO4H2OH2OO2H2S+2O2H2SO4（不补充水不损失水）不补充水不损失水）989822xx98:(2+x)=9:1，x=80/9，所以结果为：，所以结果为：100/(100+80/9)=0.918（2015-1静安）静安）53.取取a g Al2O3加入溶质的质量分加入溶质的质量

25、分数为数为b的硫酸溶液中，充分反应后再往溶液加入的硫酸溶液中，充分反应后再往溶液加入一定量的一定量的(NH4)2SO4，加热、搅拌，冷却后全部，加热、搅拌，冷却后全部溶液溶液正好正好转化为转化为45.3 g铝铵矾铝铵矾晶体晶体NH4Al(SO4)212H2O，式量：，式量：453，则，则a=；求求b的值（精确到的值（精确到0.001）：）：0.05Al2O3+0.15H2SO4+(1.2-0.15)H2O+0.05(NH4)2SO40.1 NH4Al(SO4)212H2Oa=0.05102=5.1 gb=0.1598/(0.1598+1.0518)=0.438（2014-上海）上海）54硫铁矿

26、是工业上制硫酸的主硫铁矿是工业上制硫酸的主要原料。硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下：要原料。硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下：3FeS28O2Fe3O46SO2 4FeS211O22Fe2O38SO2 若若48 mol FeS2完全反应耗用氧气完全反应耗用氧气2934.4 L（标（标准状况），计算反应产物中准状况），计算反应产物中Fe3O4与与Fe2O3物质物质的量之比。的量之比。48 FeS2131 O2x Fe3O4yFe2O3 96 SO23x+2y=484x+3y=1312-962=70解得：解得：x=4，y=18（2011-上海）上海）30（3）氨的水溶液可用于吸收）氨的水溶液可用于吸收NO

27、与与NO2混合气体，反应方程式为混合气体，反应方程式为 6NO+4NH35N2+6H2O，6NO2+8NH37N2+12H2O NO与与NO2混合气体混合气体180 mol被被8.90103 g氨水（质氨水（质量分数量分数0.300）完全吸收，产生）完全吸收，产生156 mol氮气。吸收后氮气。吸收后氨水密度为氨水密度为0.980 g/cm3。计算：。计算：该混合气体中该混合气体中NO与与NO2的体积比。的体积比。9 吸收后氨水的物质的量浓度吸收后氨水的物质的量浓度 xNO+yNO2+zNH3156N2+H2Ox+y+z=1562，x+y=180，2x+4y=3zx=162，y=18，z=13

28、2；n=(8.90103 0.3/17)-132=25.1m(aq)=8.90103+16230+1846-15628=10.22c=100025.1/(10.220.98)=2.4（2015-1浦东）浦东）57以辉铜矿为原料火法炼铜，以辉铜矿为原料火法炼铜，其原理是：其原理是：2Cu2S3O2 2Cu2O2SO2；Cu2S2Cu2O 6CuSO2。将含将含3 mol Cu2S的辉铜矿与一定量的空气（氮气、的辉铜矿与一定量的空气（氮气、氧气的体积比为氧气的体积比为4:1）在密闭容器中充分反应）在密闭容器中充分反应（假设各步反应都完全假设各步反应都完全），得到单质铜），得到单质铜3 mol，求所得气体中求所得气体中SO2的体积分数。的体积分数。情况一：情况一：Cu2SO2 2CuSO2；情况二：情况二：3Cu2S7.5/2O2 1.5Cu2O 3Cu 3SO2N2=(7.5/2)4=15，结果：，结果：3/(3+15)=1/6体会：体会：计算不是不可教计算不是不可教不要说过多的计算方法不要说过多的计算方法十字交叉不要轻易用十字交叉不要轻易用数学技巧不是化学数学技巧不是化学个人见解，仅供参考，个人见解，仅供参考，欢迎批评指正欢迎批评指正!谢谢！谢谢！