化学计算讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,化学计算讲座,(类型、思路、策略、方法),1.,依据有关,量方程式,的计算；,2.,关于化学式的计算（依据化学式的计算、求化学式的计算）；,3.,依据化学方程式（关系式）的计算,化学计算的基本类型,中学化学中的重要,量方程式,1.,中性原子中：,核电荷数(,Z),=,质子数(,Z),=,核外电子数,质量数(,A),=,质子数(,Z),+,中子数(,N),m,(,质),m,(,质),2.,溶质,（B）=,m,(,液),m,(,质)+,m,(,剂),m,（,溶质）,3.,溶质溶解度：,S,=100g,m,（,溶剂）,例1.,某温度下,在100,g,水中加入,m g CuSO,4,或加入,n g CuSO,4,5H,2,O，,均可使溶液恰好达到饱和,则,m,与,n,的关系符合,例2.,不考虑,A、B,共存时,对各自溶解度的影响。,取50,g,混和物溶于100,g,热水,冷至20。若要,A,析出而,B,不析,则混和物中,B,的质量分数,(,B%),不能超过多少?,取,Wg,混和物溶于100,g,热水,冷至10。要使,A,析出而,B,不析,写出下列两种情况下混和物中,A,的质量分数(,A%),应满足什么关系。(以,W、a、b,表示),(1),W(a+b),时,A%,。,答案：,混和物中,B,的质量百分比(,B%),最高不能超过40%；,当,Wa/W；W(a+b),时A%(W-b)/W。,4.,以物质的量为核心的物理量求算,例.,某单糖水溶液里经过测定每毫升中含有,n,个单糖分子，把此溶液10,mL,小心蒸干，得该单糖晶体的质量是,x g，,则该单糖分子的相对分子质量是_（阿伏加德罗常数用,N,A,表示）。,例.,已知氯化钠的摩尔质量是,M gmol,-1,，X,射线衍射实验表明，氯化钠晶体中最近的钠离子与氯离子核间距离是,a nm，,晶体的密度是,b gcm,-3,。,则阿伏加德罗常数可用上述字母表示为_,mol,-1,.,（1）,粒子数比等于物质的量之比，即：,N,1,：N,2,=,n,1,：n,2,（2）,标准状况下气体密度：,=,Mr,/22.4gL,-1,）,导出公式：,1000,（3）,溶液浓度：,c,=（molL,-1,）,M,其中，密度,的单位是“,gcm,-3,（g,mL,-1,）”,例3.,某温度下 22%,NaNO,3,溶液150,mL,加100,g,水稀释后浓度变成 14%。求原溶液的物质的量浓度。,例4.,标准状况下，用一定量的水吸收氨气后制得浓度为12.0,mol/L、,密度为0.915,g/cm,3,的氨水。试计算1体积水吸收多少体积的氨气可制得上述氨水。,（氨的式量以 17.0计，水的密度以1.00,g/cm,3,计）,答案：,378,L。,（2）,M,=,m,(,总),/,n,(,总),6.,同温同压下，气体,A,对气体,B,的相对密度：,D,（A,对,B）=,（A）/,（B）,=,M,（A）/,M,（B）,=,Mr,（A）/,Mr,（B）,5.,混合物的平均相对分子质量：,（1）,Mr,=,Mr,（A）A%+,Mr,（B）B%+,例,5.,某固体,A,按下式分解：,2,A=B(g)+2C(g)+3D(g),所得混合气体在同温同压下对氢气的相对密度是12，求,A,的相对分子质量。,25,时，稀的水溶液中：,K,W,=,c,（H,+,）,c,（OH,-,）,=10,-14,7.,pH,=-,lg,c,（H,+,）,；,c,（H,+,）=10,-,pH,例6.,若室温时,pH=a,的氨水与,pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该氨水中已电离的,NH,3,H,2,O,占氨分子总数的百分比为 _。,例7.,将,pH=1,的盐酸平均分成2份，1份加适量水，另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量,NaOH,溶液后，,pH,都升高了1，则加入的水与,NaOH,溶液的体积比为,A.,9,B.,10,C.,11,D.,12,关于化学式的计算,1.,化合价与化学式,中性分子中各元素化合价代数和等于0；,阴、阳离子中，各元素化合价代数和等于离子所带电荷。,2.,根据元素组成求物质的化学式、最简式（实验式）、分子式,例8.,吗啡、海洛因都属于严格查禁的毒品，后者是前者的二乙酸酯。经测定，吗啡的相对分子质量不超过300，其元素质量组成为：,C-71.58%，H-6.67%，N-4.91%，,其余为氧。求吗啡和海洛因的相对分子质量及分子式。,C,17,H,19,NO,3,例9.,某有机化合物爆炸后产生的气体中，各组分的体积分数如下：,CO,2,41.38%，H,2,O(g)34.48%，N,2,20.69%，O,2,3.45%。,设爆炸时，并没有掺入空气，推算该化合物的：,最简式_。,分子式（分子中共有20个原子）_。,结构简式_。,C,3,H,5,N,3,O,9,（1）,用好通式,烷烃（,C,n,H,2n+2,）,烯烃（,C,n,H,2n,）,炔烃（,C,n,H,2n-2,）,苯及其同系物（,C,n,H,2n-6,）。,“,Mr,12,得商和余数”,最简式相同的有机物，不论以何种比例混合，混合物中各元素质量分数为常数；只要混合物的质量一定，则完全燃烧时的耗氧量不变，产生,CO,2,和,H,2,O,的量也不变。,烃和烃的含氧衍生物分子中氢原子数一定为偶数，其相对分子质量也是偶数。,烷烃跟比它少1个碳原子的饱和一元醛或酮的相对分子质量相等；饱和一元醇跟比它少1个碳原子的饱和一元羧酸或酯的相对分子质量相等。,3.,有机物分子组成的计算,有机物中相对分子质量最小的是,CH,4,，,若某有机混合物的平均相对分子质量为略大于16的某值，则一定含甲烷。,有时可据最简式（,C,a,H,b,）判断烃的分子式：若,b2a，,则此烃一定属于烷烃；再设其碳原子数为,n，,据烷烃通式：,a:b=n:（2n+2）,即可求得,n,值。,如，已知某烃中碳元素的质量分数为80%，则可求得其碳、氢原子数比为：,n（C）:n（H）=（80%12）:（20%1）=1:3，,属于“,b2a”，,该烃为烷烃。,1:3=,n:(2n+2)，n=2。,此烃为乙烷，分子式为,C,2,H,6,。,根据燃烧反应中的数量关系计算。,（2）,注意利用各种特殊的限定条件,例.,某种气态烃10,mL,在50,mL,氧气里可以完全燃烧，得到液态水和体积为35,mL,的混合气体(所有气体体积都是在同温同压下测定的),则该气态烃可能是,A.,甲烷,B.,乙烷,C.,丙烷,D.,丙烯,1.解答化学平衡题的“列三行”,例11.,密闭容器中，等物质的量的,A,和,B,发生如下反应：,A(g)+2B(g)=2C(g)，,达平衡时，测得混合气体中,A,和,B,的物质的量之和与,C,的物质的量相等。求,A,的转化率。,根据化学方程式(关系式)计算,A(g)+2B(g)=2C(g),始,1,mol,1mol 0,转化,1,A%2A%,2A%,终,1,mol-A%1mol-2A%2A%mol,根据题意：,n（A）+n（B）=n（C）,即：1,mol-A%+（1mol-2A%）=2A%mol,解得：,A%=40%。,解：,设开始,A,B,物质的量均1,mol,A,转化率,A%：,例12.,把标准状况下20,L H,2,与15,L O,2,充分混合并点燃使之反应，求可得到的水的质量。,例13.,用 1,L 1 mol/L,的,NaOH,溶液完全吸收0.8,mol CO,2,后，求溶液中各溶质的质量。,2.过量计算,例,14,.,把镁条点燃，得氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.47,0,g。,冷后加足量水，将反应产物加热蒸干并灼烧，得氧化镁0.486,g。,求燃烧产物中氮化镁的质量分数。,答案：,17.0%。,3.差量计算,例15.,测定氨合成塔入口和出口处气体在标准状况下的密度，可以判断氮气的转化率。今测得标准状况下入口处氮氢混合气体的密度为,0.4375,g/L,，,出口处氮、氢混合气体的密度为,0.5469,g/L,。,求氮气的转化率。,设原混合气体,100,L,，,则其质量为,43.75,g,，,反应前后质量不变，根据反应后混合气体密度，可得反应后气体总体积：,43.75,g,0.5469g/L=80L,。,总体积减少,100,L-80L=20L,，,说明转化的,N,2,为,10,L,。,根据反应前,N,2,、,H,2,混合气体的密度，求得其平均相对分子质量，再据其平均相对分子质量求出二者的体积比，从而可知,100,L,混合气体中,N,2,的体积，即可求,N,2,的转化率。,答案：,33.3%。,提示：,根据方程式,N,2,+3H,2,=2NH,3,，,每,1,L N,2,参加反应，混合气体的总量即减少,2,L,。,例16.,国家规定每千克食盐中应含有40-50,mg,碘酸钾。取食盐样品428,g，,设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030,mol/L,的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00,mL,时蓝色刚好褪去。该加碘食盐是否为合格产品？有关反应如下：,IO,3,-,5I,-,6H,+,3I,2,3H,2,O；I,2,2S,2,O,3,2-,2I,-,S,4,O,6,2-,。,答案：,这种食盐每千克中含,KIO,3,45 mg，,故为合格品。,4.关系式计算,一般用于连续反应。思路：写出所有方程式；据方程式，结合题目中给出的已知量，确定好恰好完全反应的“特殊点”；根据“特殊点”，确定范围，并确定各范围内的最终结果。若特殊点1个，则应有2个范围，若特殊点有2个，则应有3个范围；将结果进行简约、合并，作出简练的最终结论。,确定“特殊点”是解答这类题目的关键，是否找出了这些“特殊点”也往往是阅卷时给分的要点。,5.,讨论型计算,2,H,2,S+O,2,（,不足）=2,S+2H,2,O；,2H,2,S+3O,2,（,足）=2,SO,2,+2H,2,O。,1.0L H,2,S,气体和,a L,空气混和后点燃,若反应前后气体的温度和压强都相同(20,101.3,kPa,),当,a,的取值范围不同时,燃烧后气体的总体积,V(,用含,a,的表达式表示。假定空气中氮气和氧气的体积比为4：1,其它成分可忽略不计)。,答案：,若,a2.5，V=4a/5+（1L-2a/5）=1L+a2/5；,若,a7.5，V=a-0.5L；,若2.5,a2.5，V=a-0.5L）。,例17.,H,2,S,燃烧的有关方程式如下：,1.守恒关系,（1）质量（原子数）守恒,（2）电荷守恒,（3）电子数守恒（氧化还原）,化学计算的基本思路,（1）物质的定比组成,（2）物质间定量反应,（3）溶解度计算,化学计算的基本思路,2.比例关系,化学计算的策略与方法,（1）,据量方程式的解析策略,（2）,图示的策略,（3）,快速估算的策略,（4）,极端假设法,（5）,转化的策略,例18.,某金属晶体的密度为 11.30,gcm,-3,，,在该晶体的微观结构中，平均每 1,nm,3,的空间内有32.86 个原子。求该金属的相对原子质量。,（1）据,量方程式,解析的策略,例19.,一定量有机物燃烧的产物通入足量石灰水中完全吸收,得沉淀20,g,滤液质量比原石灰水减少5.8,g。,该有机物可能是,A.,乙烯,B.,乙二醇,C.,乙醇,D.,甲酸甲酯,提示：,原石灰水,+,CO,2,、H,2,O,=,滤液,+,CaCO,3,沉淀,）,移项得：,CO,2,和,H,2,O,的质量共14.2,g。,再根据,CaCO,3,沉淀20,g,推出,CO,2,质量，可得,H,2,O,的质量，进而确定原物质中碳、氢原子数之比。,答案：,BC。,（2）图示的策略,例20.,HCl,的质量分数为0.36的浓盐酸与,HCl,质量分数为0.14的稀盐酸等体积混合后,所得溶液中，,HCl,的质量分数,A.,等于0.25,B.,大于0.25,C.,小于0.25,D.,无法确定,0.36 盐酸,a g,0.14 盐酸,a g,b g,例21.,下列化合物中，含氯的质量分数为47.65%的是,A,NaCl,B,KCl,C,KClO,3,D,AlCl,3,（3）快速估算的策略,例22.,两种金属混合物,15,g,与足量的稀硫酸完全反应生成氢气,11.2,L(,标况,),则混合物可能是,A,镁和铝,B,镁和铜,C,铝和锌,D,铁和锌,（4）极端假设法,例23.,反应2,A(g)+B(g)2C(?)+3D(?),达到平衡后，把体系的压强减小到原来的一半，再次达平衡时发现,A,的浓度变为原平衡时的0.4倍。则，对,C、D,状态的判断结论是_。,例24.,铝-铁合金溶于足量盐酸，再用过量,NaOH,溶液处理，将沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧，得红色粉末。此红色粉末与原合金质量恰好相等。则，合金中铝的质量分数为,。,提示：,解答此题要用到转化的策略。根据有关反应可知，最终红色粉末的成分是,Fe,2,O3,。,根据“红色粉末的质量恰好与原合金的质量相等”，由于整个反应过程中铁元素的质量是不变的，那么，合金中铝的质量即等于,Fe,2,O,3,中氧的质量。,答案：,30%。,（5）转化的策略,例25.,由乙炔,(,C,2,H,2,),苯,(,C,6,H,6,),乙醛,(,C,2,H,4,O),组成的混合物中碳的质量分数为,72%,则其中氧的质量分数为,A,22%,B,19.6%,C,16%,D,无法计算,解答化学计算题,应注意的问题,05春季,（1）取,ag,铝热剂样品，向其中加入足量的,NaOH,溶液，测得生成气体（标况，下同）,bL,。,反应的化学方程式是_。其中铝的质量是_,g,（2）,取,a g,样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是：_，氧化铁与铝的质量比是_。,（,3,）待（,2,）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为,cL,，,该气体与（,1,）中所得气体的体积比,c,b,_,。,05北京,(1)等体积,CO,和,CH,4,在相同条件下分别完全燃烧，转移电子数之比是,。(2)101,kPa,时，,CO,的燃烧热为283,kJ/mol。,相同条件下，2,molCH,4,燃烧生成液态水，放出的热量为1,mol CO,完全燃烧放出热量的6.30倍，,CH,4,完全燃烧的热化学方程式是,。(3)120、101,kPa,下，,a,m,L,由,CO、CH4,组成的混合气体在,b mLO,2,中完全燃烧后，恢复到原状态。,若混合气体与,O,2,恰好完全反应，产生,bmL,CO,2,则,CH,4,的体积分数为,（保留,2,位小数）。若燃烧后气体体积缩小了,a/4mL,，,则,a,与,b,关系的数学表示式是,。,05全国2,某有机物,A,的相对分子质量大于110，小于150。其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。(1)该化合物分子中含有几个氧原子，为什么？(2)该化合物的相对分子质量是,。(3)该化合物的分子式是,。(4),该化合物分子中最多含,个羰基,。,05全国3,在273,K,和10,kPa,的条件下，将2.00,g,氢气、1.40,g,氮气和1.60,g,氧气混合，该混合气体的体积是,A,6.72L,B,7.84L,C,10.08L,D,13.44L,05江苏理综,有机物,A,由碳、氢、氧三种元素组成。取,3,g A,与,4.48,L,氧气（标况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气（设反应物没有剩余）。将生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重,3.6,g,，,碱石灰增重,4.4,g,。,（,1,）,3,gA,中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少,?,（,2,）,计算确定该有机物分子式。,05天津理综,测纯碱产品中,NaHCO,3,含量的方法是：准确称取纯碱样品,W g，,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1-2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为,c(mol/L),的,HCl,溶液滴定至溶液由红色到无色(指示,CO,3,2-,H,+,HCO,3,-,反应终点)，所用盐酸体积,V,1,mL,，,再加1-2滴甲基橙，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸总体积为,V,2,mL。,则样品中,NaHCO,3,质量分数的计算式为,NaHCO,3,（）,。,05天津理综,磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1,g,的单质磷（,P）,在3.2,g,氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出,X kJ,热量。（1）计算确定反应产物的组成（化学式）,，其相应的质量（,g）,分别为,。（2）已知单质磷的燃烧热为Y kJ/mol，,则1,mol P,与,O,2,反应生成固态,P,2,O,3,的反应热,H,。,（,3,）,写出,1,mol P,与,O,2,反应生成固态,P,2,O,3,的热化学方程式,。,04春季,在相同的温度和压强下，4个容器中分别装有4种气体。已知各容器中的气体和容器的容积分别是,a.,CO,2,100mL；,b.,O,2,200mL；,c.,N,2,400mL；,d.,CH,4,600mL。,则4个容器中气体的质量由大到小的顺序是,A,abcd,B,badc,C,cdba,D,dcab,04北京,有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物.,(1),把强热,所得固体为铜,将其置于足量稀硝酸中微热,得1.12,L,气体(标况),则中氧化铜的质量_,g.,(2),取样品,a g,强热,生成的气体不能使石灰水变浑.将反应后的固体与足量稀硝酸微热后,有,b g,固体剩余,该剩余固体为_.中氧化铜质量为_,g.,(3),称量样品强热后剩余的固体，质量比原样品减小了,c g,若该固体为金属铜,则中氧化铜物质的量(,n),的取值范围为,_,.,04全国理综,a,mol N,2,与,b,mol H,2,通入固定容积容器中，发生反应,N,2,(g)+3H,2,(g)2NH,3,(g)。,某时刻，,n,t,(N,2,)=13mol,，,n,t,(NH,3,)=6mol,，,计算,a,的值。,平衡时，混合气体的体积为,726.8,L(,标况,),，其中,NH,3,的含量,(,体积分数,),为,25%,。则,NH,3,的物质的量是_。,原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比,n,(,始,),n,(,平,)=,。,原混合气体中，,a,b,=,。,平衡时，,N,2,和,H,2,的转化率之比，,(N,2,),(H,2,)=,。,平衡混合气体中，,n,(N,2,),n,(H,2,),n,(NH,3,)=,。,