拓展微课4 化学计算中常用的方法
【微课精讲】
例1 D [解析] 镁、铝与盐酸分别发生反应:Mg+2HClMgCl2+H2↑、2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,n(H2)=0.2 mol,根据H原子守恒可知,参加反应的HCl的物质的量为0.2 mol×2=0.4 mol,A错误;根据得失电子守恒可知,Mg、Al在反应中失去的电子数等于氢离子得到的电子数,共0.2 mol×2=0.4 mol,B错误;设Mg的物质的量为x,Al的物质的量为y,则有24 g·mol-1×x+27 g·mol-1×y=3.9 g,x+y=0.2 mol,联立二式,解得x=0.05 mol,y=0.1 mol,则参加反应的Mg的质量为0.05 mol×24 g·mol-1=1.2 g,C错误;若该混合物与过量的氢氧化钠溶液反应,镁与氢氧化钠溶液不发生反应,铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,则能产生H2的物质的量为0.15 mol,D正确。
例2 A [解析] 根据甲醇处理含氨废水的反应原理可得关系式:NH3~N~CH3OH,理论上每天所需甲醇的质量为×95%×96%××32 g·mol-1=2.432×104 g=24.32 kg。
例3 (1)10.6 (2)1 mol·L-1 (3)3.36
[解析] (1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m,则:
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 质量减少Δm
168 g 62 g
m 3.1 g
故m=×168 g=8.4 g,则碳酸钠的质量为19 g-8.4 g=10.6 g。
(2)剩余固体为碳酸钠,质量为19 g-3.1 g=15.9 g,Na2CO3的物质的量为=0.15 mol,则n(Na+)=0.3 mol,所以c(Na+)==1 mol·L-1。
(3)设生成CO2的物质的量为x,则:
Na2CO3+ 2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
1 1
0.15 mol x
=,解得x=0.15 mol,则生成二氧化碳的体积(标准状况下)为0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。
【针对训练】
1.B [解析] 0.195 g Zn的物质的量为0.003 mol,20.0 mL 0.100 mol·L-1 M溶液中n(M)=20.0×10-3 L×
0.100 mol·L-1=0.002 mol。设还原产物中M的化合价为+x价,据得失电子守恒可得0.003 mol×(2-0)=0.002 mol×(5-x),解得x=2,故还原产物为M2+。
2.B [解析] Zn与CuSO4溶液反应时,置换出来的Cu附着在锌片上。
Zn + Cu2+ Zn2++Cu Δm(固体质量减轻)
65 g 1 mol 64g 1 g
n(Cu2+) 0.5 g
=,解得n(Cu2+)=0.5 mol,所以c(CuSO4)==1 mol·L-1。
3.(1)0.1 mol 0.1 mol (2)1.12 L (3)300
[解析] (1)根据所得产物NaCl可知,n(Na+)=n(Cl-)=0.1 L×3 mol·L-1=0.3 mol;根据C原子守恒:n(Na2CO3)+
n(NaHCO3)=n(CO2)==0.2 mol①;根据Na原子守恒:2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.3 mol②;根据①②解得n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.1 mol。(2)标准状况下,4.48 L CO2的物质的量为0.2 mol,将0.2 mol CO2通入Na2O2中发生反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,气体减少的体积等于生成的O2的体积,剩余气体体积为3.36 L,说明生O2的体积为4.48 L-3.36 L=1.12 L。(3)160 g Fe2O3与足量CO完全反应,将生成的CO2通入足量石灰水中生成CaCO3沉淀,可得关系式:Fe2O3~3CO2~3CaCO3,生成沉淀的质量为 mol×3×100 g·mol-1=300 g。【必备知识】
1.守恒法
2.差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓“理论差量”,如反应前后的质量、物质的量、气体体积等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系来解决问题。例如,把一个铁棒插入CuSO4溶液中,过一段时间取出,铁棒的质量增加了4 g,据此可求参加反应的Fe的质量。
Fe+CuSO4FeSO4+Cu Δm
56 g 64 g 8 g→理论差量
m(Fe) 4 g→实际差量
=,所以m(Fe)=28 g。
3.关系式法
当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
例如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中,求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。
则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。
(2)根据原子守恒确定关系式
上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~
CaCO3。
【综合应用】
例1 [2025·河北石家庄二中高一检测] 将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应,产生4.48 L(标准状况下)氢气。下列推断正确的是 ( )
A.参加反应的HCl为0.2 mol
B.Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子
C.参加反应的Mg为2.4 g
D.若该混合物与过量的氢氧化钠溶液反应,能产生0.15 mol H2
例2 [2025·湖北武昌实验中学高一检测] 某废水处理站用甲醇(CH3OH)处理含氨废水,反应为NH3+2O2N+H++H2O,6H++6N+5CH3OH3N2↑+5CO2↑+13H2O。在处理过程中,NH3转化为N的转化率可达95%,而N转化为N2的转化率可达96%。若每天处理含NH3 0.034 g·L-1的废水500 m3,则理论上每天所需甲醇的质量为 ( )
A.24.32 kg B.30.00 kg
C.25.30 kg D.4.08 kg
例3 已知:①碳酸钠高温不分解;②碳酸氢钠受热发生分解反应2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。充分加热19 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,完全反应后固体质量减轻了3.1 g,求:
(1)原混合物中碳酸钠的质量是 g。
(2)若将剩余固体溶于水配成300 mL溶液,其中c(Na+)是 。
(3)若向剩余固体中加入过量盐酸,反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是 L。
1.[2024·福建师大附中高一期中] 将0.195 g锌粉加入20.0 mL 0.100 mol·L-1 M溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是 ( )
A.M B.M2+
C.M3+ D.MO2+
2.将一定质量的锌片(足量)放入500 mL CuSO4溶液中,待充分反应后取出锌片,洗净后称量,发现锌片比原来减轻了0.5 g,则该CuSO4溶液的物质的量浓度为 ( )
A.0.5 mol·L-1
B.1 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1
D.2 mol·L-1
3.(1)Na2CO3、NaHCO3的混合物与100 mL 3 mol·L-1盐酸恰好完全反应,产生4.48 L(标准状况下)能使澄清石灰水变浑浊的气体,则混合物中NaHCO3和Na2CO3的物质的量分别为 和 。
(2)在标准状况下,将4.48 L CO2通入Na2O2中,剩余气体3.36 L,则生成O2的体积为 。
(3)160 g Fe2O3与足量CO完全反应,将生成的CO2通入足量石灰水中,生成沉淀的质量为 g。 (共19张PPT)
拓展微课4 化学计算中常用的方法
【必备知识】
1.守恒法
2.差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差
量”，如反应前后的质量、物质的量、气体体积等。该差量的大小与
反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系来解决问题。
例如，把一个铁棒插入溶液中，过一段时间取出，铁棒的质量
增加了，据此可求参加反应的的质量。
，所以。
3.关系式法
当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知
量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。
例如：把还原生成的 通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式： ，
。
则关系式为，即 。
(2)根据原子守恒确定关系式
上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出 。
【综合应用】
例1 ［2025·河北石家庄二中高一检测］ 将、 组成的混合
物与足量盐酸反应，产生 (标准状况下)氢气。下列推断正确的
是( )
A.参加反应的为
B.、在反应中共失去 电子
C.参加反应的为
D.若该混合物与过量的氢氧化钠溶液反应，能产生
√
[解析] 镁、铝与盐酸分别发生反应： 、
，，根据 原子守恒
可知，参加反应的的物质的量为 ，A错误；
根据得失电子守恒可知，、 在反应中失去的电子数等于氢离子
得到的电子数，共，B错误；
设 的物质的量为，的物质的量为 ，则有
, ，联立二式，解得
， ，则参加反应的的质量为
，C错误；
若该混合物与过量的氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不发生
反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气：
，则能产生 的物
质的量为 ，D正确。
例2 ［2025·湖北武昌实验中学高一检测］ 某废水处理站用甲醇
处理含氨废水，反应为 ,
。在处理过程
中，转化为的转化率可达，而转化为 的转化率
可达。若每天处理含的废水 ，则理论上
每天所需甲醇的质量为( )
A. B. C. D.
√
[解析] 根据甲醇处理含氨废水的反应原理可得关系式：
，理论上每天所需甲醇的质量为 。
例3 已知：①碳酸钠高温不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应
。充分加热 碳酸钠和碳酸氢
钠的混合物，完全反应后固体质量减轻了 ，求：
(1)原混合物中碳酸钠的质量是_____ 。
10.6
[解析] 设混合物中碳酸氢钠的质量为 ，则：
故，则碳酸钠的质量为 。
充分加热 碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，完全反应后固体质量减轻
了 ，
(2)若将剩余固体溶于水配成溶液，其中 是___________。
[解析] 剩余固体为碳酸钠，质量为， 的
物质的量为，则 ，所以
。
充分加热 碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，完全反应后固体质量减轻
了 ，
(3)若向剩余固体中加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积
(标准状况)是_____ 。
3.36
[解析] 设生成的物质的量为 ，则：
，解得 ，则生成二氧化碳的体积(标准状况下)
为 。
1.［2024·福建师大附中高一期中］将 锌粉加入
溶液中，恰好完全反应，则还原产物可
能是( )
A. B. C. D.
[解析] 的物质的量为 ，
溶液中 。
设还原产物中的化合价为 价，据得失电子守恒可得
，解得，故还原产物为 。
√
2.将一定质量的锌片(足量)放入 溶液中，待充分反应后
取出锌片，洗净后称量，发现锌片比原来减轻了，则该
溶液的物质的量浓度为 ( )
A. B. C. D.
[解析] 与溶液反应时，置换出来的 附着在锌片上。
，解得 ，所以
。
√
3.(1)、的混合物与 盐酸恰好完全
反应，产生 (标准状况下)能使澄清石灰水变浑浊的气体，则混
合物中和 的物质的量分别为________和________。
[解析] 根据所得产物 可知，
；根据C原子守恒：
；
根据 原子守恒： ；
根据①②解得 。
(2)在标准状况下，将通入中，剩余气体 ，则
生成 的体积为_______。
[解析] 标准状况下，的物质的量为 ，将
通入 中发生反应：，气体减
少的体积等于生成的 的体积，剩余气体体积为，说明生 的
体积为 。
(3)与足量完全反应，将生成的 通入足量石灰水中，
生成沉淀的质量为_____ 。
300
[解析] 与足量完全反应，将生成的 通入足量石灰
水中生成沉淀，可得关系式： ，生成
沉淀的质量为 。
快速核答案
【综合应用】
例1 D 例2 A
例3 （1）10.6 （2） （3）3.36
针对训练
1.B 2.B
3.（1） （2） （3）300
