高中化学计算技巧专题

  化学计算常用方法和技巧

【经典题型】

题型一：差量法的应用

差量法是根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”，这个差量可以是质量、物质的量、气体的体积、压强、反应过程中的热量等，这种差量跟化学方程式中的物质的相应量成比例关系。用差量法解题具有：可以简化数学运算、避免一些不必要的计算误差、使解题速度加快、准确性提高等特点。

【例1】将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21.0g，加热至质量不再变化时，称得固体质量为14.8g。求混合物中碳酸钠的质量分数。

①固体质量差量法

例1：将12.8g铜片放入足量AgNO3溶液中，一段时间后，取出铜片洗净烘干后，称得质量为13.56g，计算有多少克铜被氧化。

②液体质量差量法

例2：天平两端各放一只质量相等的烧杯，内盛等体积等浓度的足量稀盐酸，将物质的量都为a mol的铝和镁分别放入左盘和右盘的烧杯中，反应完毕后，在哪一盘的烧杯中加入多少克同种金属才能平衡。

、体积差量法

当有气体参加化学反应且题给涉及前后对于气体在同温、同压下气体体积的变化时，则可根据气体分子反应前后的分子总数之差，利用气体体积的差量，列比例式来解题。

【例题2】CS2能够在氧气中完全燃烧生成CO2和SO2。今用0.228g CS2在448 mL氧气（标准状况时的体积）中完全燃烧，反应后气体混合物在标准状况下的体积是

A. 112 mL      B. 224 mL      C. 336 mL      D. 448 mL

解析1：（常规方法）根据题给反应物和生成物书写化学反应方程式，然后假设反应生成了CO2 和SO2 气体的体积分别为V(CO2)和V(SO2) 。由于反应物CS2和氧气的量均为已知，首先判别过量问题，再根据阿伏伽德罗定律的推论及公式PV == nRT，得出气体在同温（T）、同压(P)下的体积(V)之比等于气体的物质的量(n)之比，又根据阿伏加德罗常数NA（mol－1）的定义及物质的量与微粒个数之间的关系的公式：       ，其中 N——代表微粒个数，得

出         ，进行计算求解。

假设0.228 g CS2 完全与氧气反应，设所需氧气的体积在标准状况下为V(O2)，化学反应方程式及判断反应过量问题如下：

CS2（液体） + 3O2（气体） ===  CO2（气体）+ 2 SO2（气体）

 76g        3×22400 mL

 0.228g       V(O2)        

根据比例式                    ，得出V(O2) ==247.58 mL＜448 mL (已知)

经以上判断得出CS2完全反应，氧气过量。在计算时以不足者CS2为标准进行。

化学方程式及计算过程如下：

CS2（液体）+ 3O2（气体） ===  CO2（气体）+ 2SO2（气体）

               76g        3×22400mL       22400mL      2×22400mL

             0.228g         V(O2)反应          V(CO2)           V(SO2)

根据比例式：                ，解得  V(CO2) == 67.2 mL

根据比例式：                ，解得  V(SO2)== 134.4 mL

根据比例式：                ，解得V(O2)反应 ==201.6 mL

则反应后：V(CO2) + V(SO2 ) + V(O2)剩余  == 67.2 mL+ 134.4 mL+448 mL－201.6 mL == 448 mL ，答案为D 。

④、物质的量差量法

例3：CS2是实验室常用有机溶剂，取一定量CS2在氧气中充分燃烧，生成SO2和CO2，若0.1 mol CS2在1 mol O2中完全燃烧反应生成气体混合物在标准状况下的体积是（    ）

A.6.72L        B.13.44L        C.15.68L        D.22.4L

题型二：守恒法的应用

以化学反应中存在的某些守恒关系作为依据，如：质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。来解答一些较复杂的题型，以达到简化计算过程，避免繁琐计算，从而迅速求解的目的。

1. 原子守恒

【例2】有0.4g铁的氧化物， 用足量的CO 在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固体沉淀物，这种铁的氧化物的化学式为（   ）

A. FeO             B. Fe2O3             C. Fe3O4             D. Fe4O5 

2. 元素守恒

【例3】将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol•L―1的盐酸中。氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56L（标况）氯气时，恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+，则该混合物中铁元素的质量分数为  （      ）

A. 72.4%            B. 71.4%            C. 79.0%             D. 63.6%

3. 电荷守恒法w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【例4】将8g Fe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68L H2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为（      ）

A. 1.5mol/L          B. 0.5mol/L          C. 2mol/L          D. 1.2mol/L

4. 得失电子守恒法

【例5  】某稀硝酸溶液中，加入5.6g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，生成NO，溶液质量增加3.2g，所得溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比为 （     ）

A. 4∶1　　　       B. 2∶1　　　       C. 1∶1　　　        D. 3∶2

题型三：关系式法的应用

实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。
    【例6】工业上制硫酸的主要反应如下：

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2  2SO2+O22SO3  SO3+H2O=H2SO4

煅烧2.5t含85％FeS2的黄铁矿石（杂质不参加反应）时，FeS2中的S有5.0％损失而混入炉渣，计算可制得98％硫酸的质量。

题型四：方程式叠加法的应用

许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应，这一类计算，如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式，这样的计算就变为简单。如果是多种物质与同一物质的完全反应，若确定这些物质的物质的量之比，也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式，可以使这类计算变为简单。

【例7】将2.1g 由CO 和H2 组成的混合气体，在足量的O2 充分燃烧后，立即通入足量的Na2O2 固体中，固体的质量增加（       ）w.wm

A. 2.1g            B. 3.6g            C. 4.2g　　         D. 7.2g

题型五：等量代换法的应用

在混合物中有一类计算：最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据，思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量，通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式，求出结果。

【例8】有一块Al-Fe合金，溶于足量的盐酸中，再用过量的NaOH溶液处理，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧完全变成红色粉末后，经称量，红色粉末的质量恰好与合金的质量相等，则合金中铝的质量分数为 （     ）

A. 70％             B. 30％             C. 47.6％            D. 52.4％

题型六：平均值法的应用

所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算术平均值Mr，一定介于两者之间。所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。适用于两元混合物的有关计算，特别是缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。

【平均摩尔电子质量法】在选择计算题中经常有金属单质的混合物参与反应，金属混合物的质量没有确定，又由于价态不同，发生反应时转移电子的比例不同，讨论起来极其麻烦。此时引进新概念“摩尔电子质量”计算就极为简便，其方法是规定“每失去1mol电子所需金属的质量称为摩尔电子质量”。可以看出金属的摩尔电子质量等于其相对原子质量除以此时显示的价态。如Na、K等一价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量，Mg、Ca、Fe、Cu等二价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以2，Al、Fe等三价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以3。

【例9】由两种金属组成的合金10g投入足量的稀硫酸中，反应完全后得到氢气11.2L(标准状况下)，此合金可能是（      ）

A. 镁铝合金        B. 镁铁合金         C. 铝铁合金          D. 镁锌合金

题型七：极端假设法（极值法）的应用

“极值法”即 “极端假设法”，是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用。可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。

【例10】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

A.2 g          B.4 g            C.8 g           D.10 g
    题型八：优先原则的应用

关于一种物质与多种物质发生化学反应的计算，首先要确定反应的先后顺序：如没有特殊要求，一般认为后反应的物质在先反应物质完全反应后再发生反应。计算时要根据反应顺序逐步分析，才能得到正确答案。

【例11】 在含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和 AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入铁粉，经反应未见气体放出，当析出3.2g铜时，溶解的铁粉的质量是（       ）

A. 5.6g             B. 2.8g              C. 14g               D. 8.4g

题型九：物质组成特点的应用

根据物质的组成特点进行计算

【例12】有一硫化钠、亚硫酸钠和硫酸钠的混合物，经测定含S为25.6％，则测混合物中含氧量为(      )

     A．36.8％      B．37.6％     C．51.2％      D．无法计算

题型十：讨论法的应用

有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围；4、讨论不定方程的解。

【例13】向300mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：

（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。

（2）若通入CO2气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色团体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少？所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少

【练习巩固】

1．由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（     ）

A.KHCO3和MgCO3      B.MgCO3和SiO2   C.K2CO3和SiO2              D.无法计算

2．将一定量的钠放入24.6g tºC的水中，得到tºC的NaOH的饱和溶液31.2g，则tºC的NaOH的溶解度为                                                          

3．A．48g        B．62.5g       C．23g       D．31g

3．将3g金属混合物投入水中，收集到1.12L标准状况下的氢气，则混合物的组成不可能                                                                  

A．Li和Na       B．Rb和Ca      C．Na和Cu       D．K和Na

3．某一价金属6.9g与足量盐酸反应，产生3.36L的氢气（标准状况），该金属是   

A ．Li          B．Na         C．K        D．Rb

4．有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸溶液中，混合物全部溶解，当再加入250mL 2.00mol/L的NaOH溶液时，得到的沉淀最多。上述盐酸的物质的量浓度是（     ）

A．0.500mol/L        B．1.00mol/L        C．2.00mol/L        D．3.00mol/L

5．xR2＋＋yH＋＋O2＝mR3＋＋nH2O的离子方程式中，对m和R3＋判断中正确的是(     )

A．m＝4，R3＋是氧化产物 B．m＝y，R3＋是氧化产物

C．m＝2，R3＋是还原产物               D．m＝y，R3＋是还原产物

6．200℃时，11.6g CO2和水蒸气的混合气体与足量Na2O2充分反应后，固体质量增加了3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为（       ）

A． 5.8     B． 11.6     C．  23.2     D．  46.4

7．将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物27.4 g，加热到质量不再变化时剩余物质质量21.2 g。再另取试样27.4 g加入某浓度盐酸100 mL恰好完全反应。

(1) 求混合物中Na2CO3和NaHCO3各多少g？

(2) 计算盐酸的物质的量浓度。

(3) 标准状况下，试样与盐酸反应能产生CO2多少mL。

8．Na2CO3、NaHCO3的混合物90.6g与1L1.3mol/L的盐酸恰好完全反应，产生的气体通入到足量的澄清石灰水中，得到沉淀的质量为100g，试求混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量各是多少？