高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第二章微專題三化學(xué)計(jì)算常用方法課件

微專題三化學(xué)計(jì)算常用方法[專題精講]

對(duì)化學(xué)計(jì)算的考查是高考命題的熱點(diǎn)內(nèi)容，化學(xué)計(jì)算能力的培養(yǎng)是教學(xué)重點(diǎn)之一。高考命題中，最常用的化學(xué)計(jì)算方法有“差量法”“關(guān)系式法”“極值法”“平均值法”“守恒法”等，在這幾種計(jì)算方法中，依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算是各種計(jì)算方法的基礎(chǔ)。針對(duì)不同的題型，選擇相應(yīng)的方法是解題的關(guān)鍵。1.根據(jù)化學(xué)方程式的基本計(jì)算——比例式法

aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比：a∶b∶c∶d質(zhì)量之比：aMA

∶bMB

∶

cMC

∶dMDa∶b∶a∶b∶c∶dc∶d物質(zhì)的量之比：氣體體積之比：(同溫同壓下)

不同物質(zhì)的相同物理量之間的換算可以按上述關(guān)系進(jìn)行。解題時(shí)要注意化學(xué)方程式中各種物質(zhì)對(duì)應(yīng)關(guān)系的單位問題，同一物理量單位要一致。如果涉及兩種物理量，只要做到兩種物理量“上下一致，左右相當(dāng)”即可。2.化學(xué)方程式計(jì)算中的巧思妙解——差量法

差量法是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的某種差量進(jìn)行計(jì)算的方法。這種差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積、反應(yīng)過程中的熱量等在反應(yīng)中產(chǎn)生的差量，該差量的大小與參加反應(yīng)的各物質(zhì)的有關(guān)量成正比。解題的關(guān)鍵就是利用相關(guān)差量與物質(zhì)有關(guān)量的正比關(guān)系列出比例式，然后求解。

3.解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑——關(guān)系式法

關(guān)系式法適用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算，以中間產(chǎn)物為媒介，找出起始原料和最終產(chǎn)物的關(guān)系式，可將多步計(jì)算一步完成。利用關(guān)系式解決多步反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算方便簡(jiǎn)捷。利用多步反應(yīng)建立關(guān)系式的方法： (1)疊加法(如用空氣、木炭、水蒸氣制取氨氣)①C＋H2O(g)②CO＋H2O(g)CO＋H2， CO2＋H2，①②疊加得：③C＋2H2O(g)④N2＋3H2CO2＋2H2；

2NH3，

③④疊加得： 3C＋2N2＋6H2O===3CO2＋4NH3

由空氣、木炭、水蒸氣制取NH3

過程中，C和NH3的關(guān)系式為3C～4NH3。(2)元素守恒法4NH3＋5O24NO＋6H2O

2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO NO經(jīng)多次氧化和吸收，最終氮元素可完全轉(zhuǎn)化到硝酸中，由氮元素守恒知：NH3～HNO3。(3)電子轉(zhuǎn)移守恒法NH3HNO3，O2

-22O

由得失電子總數(shù)相等知，NH3

經(jīng)氧化等一系列反應(yīng)生成HNO3，NH3

和O2的關(guān)系式為NH3～2O2。4.有關(guān)混合物計(jì)算的“簡(jiǎn)化高手”——極值法

極值法是利用極限思維方式解決一些模糊問題的解題技巧，它是將題設(shè)構(gòu)造為問題的兩個(gè)極端，然后依據(jù)有關(guān)化學(xué)知識(shí)確定所需反應(yīng)物或生成物的極值，利用極值進(jìn)行判斷分析求出結(jié)果，有時(shí)也稱為極端假設(shè)法。5.簡(jiǎn)化過程，妙用守恒——守恒法

所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“變化”或兩物質(zhì)在發(fā)生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循某些守恒定律，在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、原子數(shù)目守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。6.有關(guān)混合物計(jì)算的“簡(jiǎn)化方法”——平均值法(1)依據(jù)平均濃度、平均含量、平均生成量、平均消耗量等。(2)應(yīng)用

[典例精析]

角度1根據(jù)化學(xué)方程式的基本計(jì)算——比例式法

【典例1】(2021年濱州檢測(cè))將18.0g鐵、銅混合粉末加入100mL5.0mol·L-1FeCl3溶液中，充分反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為3.2g。下列說法正確的是()A.剩余固體是鐵、銅的混合物B.反應(yīng)后溶液中n(Fe2+)＋n(Cu2+)＝0.75molC.反應(yīng)后溶液中n(Fe3+)＝0.10molD.原固體混合物中銅的質(zhì)量是8.0g

解析：鐵的還原性強(qiáng)于銅，將鐵、銅混合粉末加入氯化鐵溶液中，鐵先與鐵離子反應(yīng)，氯化鐵的物質(zhì)的量是0.5mol，

由Fe＋2Fe3+===3Fe2+56g2mol

由此可知，0.5molFe3+可以消耗14g鐵，由于實(shí)際溶解的金屬質(zhì)量是18.0g－3.2g＝14.8g，故兩種金屬都參與反應(yīng)，且Fe3+完全反應(yīng)，剩余的金屬是銅，A、C錯(cuò)誤；

設(shè)反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量是n1，反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量是n2，64g·mol-1n1＋56g·mol-1n2＝14.8g，根據(jù)Fe＋2Fe3+===3Fe2+及解得n1＝0.1mol，n2＝0.15mol，則原來含有的銅的質(zhì)量是0.1mol×64g·mol-1＋3.2g＝9.6g，D錯(cuò)誤；溶液中的n(Fe2+)＋n(Cu2+)＝0.75mol，B正確。答案：B[思維建模]解題步驟(1)根據(jù)題意書寫正確的化學(xué)方程式。

(2)明確已知條件，化學(xué)方程式所表示的是參加反應(yīng)的純凈物之間的量的關(guān)系。因此，不純物質(zhì)的量必須換算成純凈物的量，未參加反應(yīng)的物質(zhì)要排除在外。(3)建立已知量與未知量之間的比例關(guān)系，求出未知量。

[變式訓(xùn)練1](2022年浙江6月選考)聯(lián)合生產(chǎn)是化學(xué)綜合利用資源的有效方法。煅燒石灰石反應(yīng)：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋1.8×102

kJ·mol-1，石灰石分解需要的能量由焦炭燃燒提供。將石灰石與焦炭按一定比例混合于石灰窯中，連續(xù)鼓入空氣，使焦炭完全燃燒生成CO2，其熱量有效利用率為50%。石灰窯中產(chǎn)生的富含CO2的窯氣通入氨的氯化鈉飽和溶液中，40%的CO2最終轉(zhuǎn)化為純堿。已知：焦炭的熱值為30kJ·g-1(假設(shè)焦炭不含雜雜質(zhì))。請(qǐng)回答：(1)每完全分解100kg石灰石(含CaCO3

90%，雜質(zhì)不參與反應(yīng))，需要投料________kg焦炭。(2)每生產(chǎn)106kg純堿，同時(shí)可獲得_________kgCaO(列式計(jì)算)。答案：(1)10.8

角度2化學(xué)方程式計(jì)算中的巧思妙解——差量法 【典例2】(2021年中山月考)16mL由NO與NH3

組成的混合氣體在催化劑作用下于400℃左右發(fā)生反應(yīng)：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)，達(dá)到平衡時(shí)在相同條件下氣體體積變?yōu)?7.5mL，則原混合氣體中NO與NH3的物質(zhì)的量之比有四種情況：①5∶3；②3∶2；③4∶3；④9∶7。其中正確的是()A.①②B.①④C.②③D.③④解析：根據(jù)反應(yīng)前后氣體的總體積，可用差量法直接求解。6NO＋4NH36mL4mL5mL6mL5N2＋6H2O(g)ΔV(氣體的體積差) (5＋6)mL－(4＋6)mL＝1mL（理論差量）9mL6mL17.5mL－16mL＝1.5mL（實(shí)際差量）

由此可知發(fā)生反應(yīng)的氣體共有15mL，還剩余1mL氣體，假設(shè)剩余的氣體全部是NO，則V(NO)∶V(NH3)＝(9mL＋1mL)∶6mL＝5∶3，假設(shè)剩余的氣體全部是NH3，則V(NO)∶V(NH3)＝9mL∶(6mL＋1mL)＝9∶7，但因該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，剩余氣體實(shí)際上是NO、NH3

的混合氣體，故V(NO)∶V(NH3)介于9∶7與5∶3之間，對(duì)照所給數(shù)據(jù)可知3∶2與4∶3在此區(qū)間內(nèi)。答案：C[思維建模]解題的一般步驟(1)準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)深入細(xì)致地分析題意，有針對(duì)性地找出產(chǎn)生差量的“對(duì)象”及“理論差量”。(3)根據(jù)化學(xué)方程式，列出“理論差量”“實(shí)際差量”與物質(zhì)相關(guān)量的比例關(guān)系，然后列比例式求解。[變式訓(xùn)練2]16mL由NO與NH3組成的混合氣體在催化劑作用下于400℃左右可發(fā)生反應(yīng)：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)，達(dá)到平衡時(shí)在相同條件下氣體體積變?yōu)?7.5mL，計(jì)算原混合氣體中NO與NH3

的物質(zhì)的量之比。解析：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)ΔV64561V(NO)

V(NH3)1.5mL

由此可知共消耗15mL氣體，還剩余1mL氣體，假設(shè)剩余的氣體全部是NO，則V(NO)∶V(NH3)＝(9mL＋1mL)∶6mL＝5∶3，假設(shè)剩余的氣體全部是NH3，則V(NO)∶V(NH3)＝9mL∶(6mL＋1mL)＝9∶7，但因該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，剩余氣體實(shí)際上

角度3解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑——關(guān)系式法

【典例3】工業(yè)上制備的SnCl4中含有少量SnCl2雜質(zhì)，可利(1)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_____________________________。(2)產(chǎn)品中SnCl4

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________(保留四位有效數(shù)字)。用Fe3+與Sn2+反應(yīng)生成Fe2+與Sn4+的原理，測(cè)定制備的產(chǎn)品中SnCl4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體操作如下：取工業(yè)上制備的SnCl4固體7.600g置于試管中，加適量的鹽酸溶解，加入少量KSCN溶液做指示劑，用0.1000mol·L-1FeCl3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，用去FeCl3溶液的體積為20.00mL。

解析：(1)向含F(xiàn)e3+的溶液中滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色，則達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是：當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜦eCl3

溶液時(shí)，溶液恰好變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色。答案：(1)當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜦eCl3

溶液時(shí)，溶液恰好變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色(2)97.50%

[思維建模]“關(guān)系式”是表示兩種或多種物質(zhì)之間“量”的關(guān)系的一種簡(jiǎn)化式子，在多步反應(yīng)中，它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間“量”的關(guān)系表示出來，把多步計(jì)算簡(jiǎn)化成一步計(jì)算。[變式訓(xùn)練3](2023年遼南模擬)用以下方法測(cè)定亞硝酰氯(NOCl)的純度：取所得液體樣品mg溶于水，配制成250mL溶液，取出25.00mL，以K2CrO4溶液為指示劑，用cmol·L-1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為bmL。已知：Ag2CrO4為不溶于水的磚紅色沉淀；常溫下Ksp(AgCl)＝1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.8×10-12。(1)滴定時(shí)，應(yīng)使用______________(填“酸式”或“堿式”)滴定管。(2)滴定達(dá)到終點(diǎn)的標(biāo)志是____________________________。(3)亞硝酰氯(NOCl)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________(用計(jì)算式表示即可)。AgNO3

標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用酸式滴定管。(2)滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，AgCl基本沉淀完全，再滴入半滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，恰好有磚紅色的Ag2CrO4生成，故滴定達(dá)到終點(diǎn)的標(biāo)志是滴加最后半滴AgNO3溶液時(shí)，恰好有磚紅色沉淀生成，且半分鐘內(nèi)不變色。(3)滴定過程中存在定量關(guān)系：NOCl～AgNO3

，則有n(NOCl)＝n(AgNO3)；取出25.00mL溶液中n(NOCl)＝bc×10-3mol，則NOCl總的物質(zhì)的量為10bc×10-3mol，故亞硝酰氯(NOCl)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10bc×10-3×65.5

m×100%。解析：(1)AgNO3中Ag＋水解使溶液呈酸性，故滴定時(shí)，盛裝答案：(1)酸式(2)滴加最后半滴AgNO3

溶液時(shí)，恰好有磚紅色沉淀生成，且半分鐘內(nèi)不變色

角度4有關(guān)混合物計(jì)算的“簡(jiǎn)化高手”——極值法 【典例4】(2021年湘潭月考)把含有某一種氯化物雜質(zhì)的MgCl2

粉末95g溶于水后，與足量AgNO3溶液反應(yīng)，測(cè)得生成的AgCl質(zhì)量為300g，則該MgCl2

中的雜質(zhì)可能是()A.NaClC.KClB.AlCl3D.CaCl2物質(zhì)的化學(xué)式MgCl2NaClAlCl3KClCaCl2提供1molCl－所需質(zhì)量/g47.558.544.574.555.5解析：提供1molCl－所需各物質(zhì)的質(zhì)量分別為答案：B[思維建模]解題思路(1)極端假設(shè)。如：①把可逆反應(yīng)假設(shè)成向左或向右進(jìn)行完全。②把混合物假設(shè)成為某一純凈物。③把多個(gè)同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)假設(shè)成單一反應(yīng)。(2)計(jì)算極值。(3)由極值進(jìn)行討論、分析、推理，從而得出合理答案。

[變式訓(xùn)練4](2022年浙江模擬)CuSO4·5H2O在不同溫度下失水和分解，隨著溫度升高分別生成CuSO4→CuO→Cu2O→Cu，現(xiàn)稱取5.000gCuSO4·5H2O在敞口容器中加熱一定時(shí)間后，得到1.520g固體，測(cè)得生成的SO2的體積為0.224L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，求：(1)固體的成分及物質(zhì)的量之比：________。(2)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下生成O2

的體積：________。

解析：(1)5.000gCuSO4·5H2O物質(zhì)的量為0.02mol，若生成的全部是硫酸銅，則質(zhì)量為3.2g，若全部生成氧化銅，則質(zhì)量為1.6g，若全部生成氧化亞銅，則質(zhì)量為1.44g，而得到1.520g固體，說明固體的成分是氧化銅和氧化亞銅的混合物，設(shè)氧化銅物質(zhì)的量為xmol，氧化亞銅物質(zhì)的量為ymol，則有x＋2y＝0.02，80x＋144y＝1.52，解得x＝0.01，y＝0.005，則物質(zhì)的量之比n(CuO)∶n(Cu2O)＝2∶1。(2)生成了標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.224L二氧化硫，即物質(zhì)的量為0.01mol，分析可知硫、銅化合價(jià)降低，氧化合價(jià)升高，根據(jù)得失電子守恒得到O2物質(zhì)的量為0.0075mol，其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為0.0075mol×22.4L·mol-1＝0.168L。答案：(1)n(CuO)∶n(Cu2O)＝2∶1(2)0.168L

角度5簡(jiǎn)化過程，妙用守恒——守恒法 【典例5】(2021年珠海調(diào)研)28g鐵粉溶于稀鹽酸，然后加入足量的Na2O2

固體，充分反應(yīng)后過濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到)的固體質(zhì)量為( A.36g C.80g

B.40gD.160g

解析：28g鐵粉溶于稀鹽酸中生成氯化亞鐵溶液，然后加入足量的Na2O2

固體，由于Na2O2

固體溶于水后生成NaOH和O2，本身也具有強(qiáng)氧化性，所以充分反應(yīng)后生成氫氧化鐵沉淀，過濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體為Fe2O3。根據(jù)鐵原子守恒，n(Fe2O3)＝n(Fe)＝0.25mol，所得Fe2O3固體的質(zhì)量為0.25mol×160g·mol-1＝40g。答案：B[思維建模]解題步驟試劑吸水劑CO2吸收劑實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量/g20.0026.48實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量/g21.0830.00

[變式訓(xùn)練5](2021年浙江6月選考)將3.00g某有機(jī)化合物(僅含C、H、O元素，相對(duì)分子質(zhì)量為150)樣品置于燃燒器中充分燃燒，依次通過吸水劑、CO2

吸收劑，燃燒產(chǎn)物被完全吸收。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：請(qǐng)回答：(1)燃燒產(chǎn)物中水的物質(zhì)的量為________mol。(2)該有機(jī)化合物的分子式為____________。n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.08mol∶0.12mol∶0.12mol＝2∶3∶3，則最簡(jiǎn)式為C2H3O3。假設(shè)該有機(jī)化合物的分子式為(C2H3O3)x，由于相對(duì)分子質(zhì)量為150，則有75x＝150，x＝2，故該有機(jī)化合物的分子式為C4H6O6。答案：(1)0.06(2)C4H6O6

角度6有關(guān)混