浅谈中学化学计算常用解题技巧

浅谈中学化学计算常用解题技巧

刘卫卫山东省招远市第二中学265400

化学计算题是中学生在化学学习中比较头痛的一类题目,也是他们在测验和考试中最难得分的一类题目。在每年的化学高考试题中,计算题都要占有一定比例且失分较重,原因主要在于大家并未理解掌握计算题的解题方法。高中化学计算题类型较多,其中有些计算经常考查,若能选用最合适的方法准确而快速地解决计算题,对于提高学习成绩、增强学习效率有着重要意义。下面就谈一谈解答计算题的一些技巧和方法。

一、守恒法

化学反应的实质是原子间的重新组合,反应中存在一系列守恒现象,如原子守恒、电荷守恒、电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫作守恒法。

1.原子守恒。原子守恒即反应前后主要元素的原子的个数不变,物质的量不变。

例1:某无水混合物由硫酸亚铁和硫酸铁组成,测知该混合物中的硫的质量分数为a,求混合物中铁的质量分数。

【分析】根据化学式FeSO4、Fe2(SO4)3可看出,在这两种物质中S、O的原子个数比始终为1∶4。设O的质量分数为x,则32/64=a/x,x=2a。所以ω(Fe)=1-3a。

2.电荷守恒:即对任一电中性的体系,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。

例2:在Na2SO4和K2SO4的混和溶液中,如果[Na+]=0.2mol/L,[SO42-]=xmol/L,[K+]=ymol/L,则x和y的关系是______。

【分析】根据电荷守恒可得[Na+]+[K+]=2[SO42-]。

3.电子守恒。电子得失守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。

二、差量法

差量法是依据化学反应前后的某些“差量”与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的对应差量(理论差量)列成比例。

1.质量差

例3:在1升2摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的铜粉,充分反应后溶液的质量增加了13.2克。问:(1)加入的铜粉是多少克?(2)理论上可产生NO气体多少升?(标准状况)

【分析】铜跟硝酸反应后溶液增重,原因是生成了硝酸铜,所以可利用这个变化进行求解。

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O增重

19244.8636-504=132

x克y升13.2

可得x=19.2克,y=4.48升。

2.体积差

例4:10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105Pa,27℃)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。

【分析】原混和气体总体积为90毫升,反应后体积减少了20毫升。下面可以利用烃的燃烧通式进行有关计算:

CxHy+(x+y)O2→xCO2+H2O体积减少

11+y

1020

三、关系式法

化工生产往往涉及多步反应,测定某一物质的含量可能要经若干步中间过程。依据若干化学反应方程式,找出起始物质与最终物质量的关系,并据此列比例式进行计算求解,称为“关系式”法。

例5:含有SiO2的黄铁矿试样1克,在O2中充分灼烧后残余固体为0.76克,用这种黄铁矿100吨可制得98%的浓硫酸多少吨?(设反应过程有2%的硫损失)

【分析】先计算黄铁矿中含FeS2的量为72%,而反应过程损失2%的硫即损失2%的FeS2。列出关系式:FeS2—2H2SO4。计算可得结果为:制得98%的浓硫酸117.6吨。

四、平均值法

这种方法适合求解混合物的组成,即只求出混合物的可能成分,可以先求出混合物某个物理量的平均值,这个平均值必须介于同一物理量的数值之间,即混合物的两个成分中的这个物理量肯定一个比平均值大、一个比平均值小,从而可判断出混合物的可能组成。

例6:由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是()。

A.锌B.铁C.铝D.镁

各金属跟盐酸反应的关系式分别为:

Zn—H2↑Fe—H2↑2Al—3H2↑Mg—H2↑

若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:Zn,32.5g;Fe,28g;Al,9g;Mg,12g。其中只有铝的质量小于10g,其余均大于10g,说明必含有金属铝。应选C。

五、估算法

化学题尤其是选择题中所涉及的计算,所要考查的往往不需大量运算,可结合题目信息对运算结果进行估计,符合要求的便可选取。

例7:甲、乙两种化合物都只含有X、Y两种元素,甲、乙中X元素的含量分别为30.4%和25.9%。若已知甲的分子式为XY2,则乙的分子式只可能是()。

A.XYB.X2YC.X2Y3D.X2Y5

分析:甲中X元素含量较大,甲中X与Y原子个数比为1∶2,则乙中X与Y原子个数比要小于1∶2,选D。

六、十字交叉法

十字交叉法的一般步骤是先确定交叉点的平均值,再写出产生平均值的两个分量,然后按斜线作差取绝对值,即得出相应物质配比。现在举个例子来说明下:

例8:由CO2、H2和CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同,则该混合气体中CO2、H2和CO的体积比为——(1999年上海高考题)。

A.29∶8∶13B.22∶1∶14

C.13∶8∶29D.26∶16∶57

分析:CO相对分子质量与N2相同,CO2与H2体积比:

V(CO2)∶V(H2)=26∶5=13∶8。

答案:C、D。

当然,计算题解题方法并局限于以上几种,还有从实践中总结出来的各种各样的方法。要想解题过程迅速准确,必须针对题目的特点,选取最有效的解题方法,甚至是多种方法综合运用,以达到减少运算量、增强运算准确率的效果,从而取得更多的主动权,才能在测试中获取更佳的成绩。

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