高考考试化学——常见的8种化学计算题解题办法
01关系式法
关系式法是依据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中水平守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比率(数目)关系。
例题:某种H2和CO的混合气体,其密度为相同条件下再通入过量O2,最后容器中固体水平增加了( )
A. 3.2g
B. 4.4g
C. 5.6g
D. 6.4g
【分析】固体增加的水平即为H2的水平。固体增加的水平即为CO的水平。所以,最后容器中固体水平增加了3.2g,应选A。
02方程或方程组法
依据水平守恒和比率关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常见的办法,其解题技能也是非常重要的计算技能。
例题:有某碱金属M及其相应氧化物的混合物共10 g,跟足量水充分反应后,小心地将溶液蒸干,得到14g无水晶体。该碱金属M可能是( )
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)
A. 锂
B. 钠
C. 钾
D. 铷
【分析】设M的原子量为x,解得 42.5>x>14.5,剖析所给锂、钠、钾、铷的原子量,判断符合题意的正确答案是B、C。
03守恒法
化学方程式既然可以表示出反应物与生成物之间物质的量、水平、气体体积之间的数目关系,那样就势必能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总水平等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简解决题步骤、准确迅速将题解出,收到事半功倍的成效。
例题:将5.21 g纯铁粉溶于适当稀H2SO4中,加热条件下,用2.53 g KNO3氧化Fe2+,充分反应后还需0.009 mol Cl2才能完全氧化Fe2+,则KNO3的还原产物氮元素的化合价为___。
【分析】0.093=0.025x+0.018,x=3,5-3=2。应填:+2。(得失电子守恒)
04差量法
找出化学反应前后某种差量和导致这种差量的实质及其关系,列出比率式求解的办法,即为差量法。其差量可以是水平差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是依据化学方程式计算的巧用。它最大的优点是:只须找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
例题:加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg,使之完全反应,得剩余物ng,则原混合物中氧化镁的水平分数为( )
【分析】设MgCO3的水平为x,MgCO3 MgO+CO2↑混合物水平降低,应选A。
05平均值法
平均值法是巧解办法,它也是一种要紧的解题思维和解题,断MA或MB的取值范围,从而巧妙而迅速地解出答案。
例题:由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准情况下为11.2 L,则混合物中肯定含有些金属是( )
A. 锌
B. 铁
C. 铝
D. 镁
【分析】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(标准情况)需各金属水平分别为 “Zn∶32.5g;Fe∶28 g;Al∶9g;Mg∶12g”,其中只有铝的水平小于10g,其余均大于10g,说明必含有些金属是铝。应选C。
06极值法
巧用数学极限常识进行化学计算的办法,即为极值法。
例题:4个同学同时剖析一个由KCl和KBr组成的混合物,他们各取2.00克样品配成水溶液,加入足够HNO3后再加入适当AgNO3溶液,待沉淀完全后过滤得到干燥的卤化银沉淀的水平如下列四个选项所示,其中数据适当的是( )
A. 3.06g
B. 3.36g
C. 3.66g
D. 3.96g
【分析】本题如按一般解法,混合物中含KCl和KBr,可以有无限多种组成方法,则求出的数据也有多种可能性,要验证数据是不是合理,需要将四个选项代入,看是不是有解,也就等于要做四题的计算题,所花时间很多。
用极限法,设2.00克全部为KCl,依据KCl-AgCl,每74.5克KCl可生成143.5克AgCl,则可得沉淀为(2.00/74.5)*143.5=3.852克,为最大值,同样可求得当混合物全部为KBr时,每119克的KBr可得沉淀188克,所以应得沉淀为(2.00/119)*188=3.160克,为最小值,则介于两者之间的数值就符合需要,故只能选B和C。
07十字交叉法
十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊办法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比率关系等,多可运用十字交叉法计算。
用十字交叉法的重点是需要符合二元一次方程关系。它多用于什么计算?
明确运用十字交叉法计算的条件是能列出二元一次方程的,特别应该注意防止不明化学涵义而滥用。十字交叉法多用于:
①有关两种同位素原子个数比的计算。
②有关混合物组成及平均式量的计算。
③有关混合烃组成的求算。(高中二年级内容)
④有关某组分水平分数或溶液稀释的计算等。
例题: 已知自然界中铱有两种水平数分别为191和193的同位素,而铱的平均原子量为192.22,这两种同位素的原子个数比应为( )
A. 39∶61
B. 61∶39
C. 1∶1
D. 39∶11
【分析】此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:191-Ir:193-Ir=(193-192.22):(192.22-191)=39:61,选A。
08讨论法
讨论法是一种发现思维的办法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;若题设条件不充分,则需使用讨论的办法,计算加推理,将题解出。
例题:在30mL量筒中充满NO2和O2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,最后剩余5mL气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?
[分析]最后5mL气体可能是O2,也会是NO,此题需用讨论法分析。
解法(一):
最后剩余5mL气体可能是O2;也会是NO,如果是NO,则说明NO2过量15mL。
设30mL原混合气中含NO2、O2的体积分别为x、y
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
原混合气体中氧气的体积可能是10mL或3mL。
解法(二):
设原混合气中氧气的体积为y(mL)
(1)设O2过量:依据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则O2得电子数等于NO2失电子数。
(y-5)×4=(30-y)×1
解得y=10(mL)
(2)若NO2过量:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4y y
3NO2+H2O=2HNO3+NO
由于在全部(30-y)mLNO2中,有5mLNO2得电子转变为NO,其余(30-y-5)mLNO2都失电子转变为HNO3。
O2得电子数+(NO2→NO)时得电子数等于(NO2→HNO3)时失电子数。
【评价】解法(二)依据得失电子守恒,借助阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可借助电子得失守恒法进行计算。无论解法(一)还是解法(二),因为题给条件不充分,均需结合讨论法进行求算。
4y+5×2=(30-y-5)×1
解得y=3(mL)
原氧气体积可能为10mL或3mL。