化學計算題的巧解

化學計算題的巧解

會 考 中 化 學 計 算 題 的 巧 解
 
 化學會考中，計算題一直是考生比較頭的一類題目，也是他們最難得分的題目之一。根據幾年會考下來的經驗，化學會考最后兩道計算題能很好的體現學生的學科水平—— 一般情況下，能做對第一道計算題的學生，通過會考是不成問題的；而做對第二道計算題則是學生水平的體現，也是能否取得B檔甚至A檔的關鍵。所以能選用最合適的方法準確而快速地解決計算題，特別是較難的第二道計算題，對于提高學生的思維能力，從而提高學生會考的優秀率，有著重要意義。
 選用合適的方法解計算題，不但可以縮短解題的時間，還有助于減小計算過程中的運算量，盡可能地降低運算過程中出錯的機會。而化學計算往往逃不過“三大守恒”定律，既原子守恒（質量守恒）、電子得失總數守恒、電荷守恒。
 原子守恒指的是在化學反應前后，原子的種類和數目是不變的，具體應用時，這里的原子還可以延伸為原子團和離子。電子得失總數守恒簡稱電子守恒，是指氧化還原反應中氧化劑所得的電子總數等于還原劑所失的電子總數。電荷守恒指的是由于溶液不帶電，故溶液中陽離子所帶正電荷的總電量等于陰離子所帶負電荷的總電量。
 下面就列舉近幾年浙江省會考化學試卷的第二道計算題加以說明。
 （2000年，分流）在500mLCuSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液中，加入16.8g鐵粉，攪拌并充分反應后，經過濾、洗滌、干燥，可得6.4g銅。要使濾液中SO42－完全沉淀，需要加入2.0mol·L－1BaCl2溶液500mL。已知Fe3＋的氧化性比Cu2＋強，求：
 （1）原混合溶液中SO42－的物質的量濃度；
 （2）原混合溶液中硫酸銅的物質的量濃度。
 常規解法
 分析：
                             CuSO4 
 BaSO4                                              6.4gCu
                             Fe2(SO4)3       
 ∵Fe3＋的氧化性比Cu2＋強；
 ∴Fe2(SO4)3完全反應，而CuSO4是否完全反應則未知。
 解：
 （1）SO42－      ＋         Ba2＋   ==       BaSO4↓
     1mol                 1mol     
 C(SO42－)×500mL     2.0mol·L－1×500mL          ∴C(SO42－)== 2.0mol·L－1
 （2）CuSO4＋Fe==FeSO4＋Cu               Fe2(SO4)3  ＋  Fe==3FeSO4
             56          64                 1           56               
             m          6.4g    m==5.6g     n         16.8－5.6     n==0.2mol
 ∴C(CuSO4)==( 2.0mol·L－1×0.5L－0.2mol×3)÷0.5L==0.8mol·L－1
 巧解
 分析：本題難在第2步，很多學生會誤以為CuSO4完全反應掉了，而用銅直接算CuSO4，這里發生的氧化還原反應，如果能夠想到電子得失守恒的話，這里也就不難了。
 解：設CuSO4的物質的量為x，Fe2(SO4)3的物質的量為y。
 （1）同上
 （2）  x＋3y==1                        (SO42－離子守恒)
        2y＋6.4÷64×2==16.8÷5.6×2    (電子得失總數守恒)
 解得：    x==0.4mol       ∴C(CuSO4)==0.4mol÷0.5L==0.8mol·L－1
           y==0.2mol
 （2003）取一定量的NH4NO3和(NH4)2SO4固體混合物，分成質量相等的兩份，一份與足量NaOH溶液共熱，在標況下收集到6.72L NH3，另一份加水完全溶解后，加入過量的BaCl2溶液，得到白色沉淀。試計算：
 （1）原固體混合物中(NH4)2SO4的質量；
 （2）原固體混合物中氮元素的質量分數。
 常規解法
 分析：
                                    NH4NO3
                                                        6.72L NH3(標況)
 BaSO4 （11.65g）                  (NH4)2SO4       
 解：設NH4NO3物質的量為2x，(NH4)2SO4物質的量為2y，(NH4)2SO4產生的氨氣為V
 (NH4)2SO4＋BaCl2== BaSO4↓＋2NH4Cl
 1mol            233g
 y             11.65 g              y==0.05mol
 ∴原固體混合物中(NH4)2SO4的質量為：0.05mol×2×132g/mol==13.2g
  (NH4)2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2 NH3↑＋2H2O
 1mol                         2×22.4L             V==2.24L
 0.05mol                        V
 NH4NO3＋NaOH===NaNO3＋NH3↑＋H2O
 1mol                     22.4L
 x                     (6.72－2.24)L                x==0.2mol
 ∴原固體混合物中氮元素的質量分數為：
 14×2×0.05＋14×2×0.2
 132×0.05＋80×0.2
 巧解
 分析：(NH4)2SO4        BaSO4 過程中SO42－守恒，而在生成氨氣的過程中N元素守恒（不包括NO3－中的N元素）。
 解：設NH4NO3物質的量為2x，(NH4)2SO4物質的量為2y。
 x＋2y==6.72÷22.4  （NH4＋守恒）  解得     x==0.2mol
   y==11.65÷223     （SO42－守恒）            y==0.05mol
 ∴原固體混合物中(NH4)2SO4的質量為：0.05mol×2×132g/mol==13.2g
 ∴原固體混合物中氮元素的質量分數為：
 14×2×0.05＋14×2×0.2
 132×0.05＋80×0.2
 （2004）將一定質量的鎂鋁合金樣品全部溶于100mL某濃度的鹽酸中。向所得溶液中滴加5.0mol/L得NaOH溶液，生成沉淀質量與加入的NaOH溶液體積關系如右圖所示。
 求：（1）19.4g沉淀中含有Al(OH)3的質量；
    （2）鹽酸得物質得量濃度。
 常規解法
 分析：
 Mg             MgCl2                          MgCl2
               AlCl3                                        AlCl3
 Al              HCl                           H2O
   Mg(OH)2                                Mg(OH)2 (11.6g)
 Al(OH)3 (共19.4g)                       NaAlO2
 H2O                                    H2O
 解：設鎂的物質的量為x，鋁的物質的量為y；過量HCl的物質的量為n。
 （1）根據圖可知：Mg(OH)2的質量為11.6g，Al(OH)3的質量為（19.4－11.6）g==7.8g
 （2）Mg ＋ 2HCl == MgCl2＋H2↑          2Al ＋ 6HCl == 2AlCl3＋3H2↑  
 1mol   2mol   1mol                  2mol   6mol     2mol
 x      2x      x                     y      3y      y
 MgCl2＋2NaOH==Mg(OH)2↓＋2NaCl   AlCl3＋3NaOH==Al(OH)3↓＋3NaCl
 1mol             58g                1mol            78g
 x              11.6g                y              7.8g
 ∴x==0.2mol，y==0.1mol
 HCl    ＋    NaOH == NaCl＋H2O
 1mol         1mol
 n        5.0mol/L×0.02L        n==0.1mol
 ∴C(HCl)==(2×0.2mol＋3×0.1mol＋0.1mol)÷0.1L==8mol/L
 巧解
 分析：本題第二步計算較為麻煩，不過加NaOH過程中，當沉淀最大的時候，溶液中就只剩下Na＋和Cl－兩種離子（H＋和OH－忽略），所以可以利用溶液中的電荷守恒來進行求解。
 解：（1）同上
 （2）∵沉淀最大的時候n(Na＋)==n(Cl－)，（電荷守恒）
 ∴n(NaOH)==n(HCl)
 ∴C(HCl)==160mL×5.0mol·L－1÷100mL==8mol·L－1

 從上面三個會考題的分析不難看出，選擇好的方法不僅能節約解題時間，還可以提高解題的準確率。這就要求大家在平時就要養成一個好的習慣：拿到題目后不要急著做，而是先分析一下整個變化的過程。如果是在溶液中進行的反應，看看能不能用上電荷守恒，如果是氧化還原反應，看看是不是可以用上電子守恒，還有整個過程哪些原子（原子團）是守恒的。對整道題目有了總體的認識以后再下筆，才能保證較高的準確率。找到好的方法固然可以節約很多解題時間，但是沒有找到好方法也可以幫助大家形成一種良好的思維習慣。而作為老師的話，也應當在平時的分析過程中，注重幫學生養成巧解、一題多解的習慣。
 “時間就是分數,效率就是成績”�？傊�，要想解題過程迅速準確，必須針對題目的特點，選取最有效的解題方法，甚至是多種方法綜合運用，以達到減少運算量，增強運算準確率的效果，,從而取得更多的主動權，才能在各種測試中獲取更佳的成績

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