初三化学计算题中归一法,XY法, 拆分法,分配法,K值法是怎样的,最好有具体的例子

如题所述

归一法: 找到化学方程式中关键的化学式,定其化学式前计量数为1,然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数,再将各计量数同乘以同一整数,化分数为整数,这种先定关键化学式计量数为1的配平方法,称为归一法。
例如:甲醇(CH3OH)燃烧化学方程式配平可采用此法:CH3OH+O2――H2O+CO2,显然决定生成H2O与CO2的多少的关键是甲醇的组成,因而定其计量数为1,这样可得其燃烧后生成H2O与CO2的分子个数:CH3OH+O2――2H2O+CO2。然后配平氧原子:CH3OH+3/2O2===2H2O+CO2,将各计量数同乘以2化分为整数:2CH3OH+3O2==4H2O+2CO2。 需要注意的是,不论用何种方法配平化学方程式,只能改动化学式前面的化学计量数,而决不能改动化学式中元素右下角的数字。因为改动元素符号右下角的数字即意味着改动反应物与生成物的组成,就可能出现根本不存在的物质或改变了原有化学变化的反应物或生成物,出现根本不存在的化学变化。

交叉法(XY法)
十字交叉法
十字交叉法是确定二元混合物组成的重要方法。
①适用范围:在二元混合物体系中,各组分的特性数值具有可加性,如:质量、体积、耗氧量、摩尔质量、微粒个数。此时多可以用十字交叉法求算混合物各组分含量。
②数学推导:请看下面两个典型具体实例:
[例1]C2H4、C3H4混合气体平均分子量为30,求混合物中两种烃的体积比。
解:设两种气态烃物质的量分别为n1、n2,混合气体的质量为两种气体质量之和。
28n1 + 40n2 = 30 (n1 + n2) n2 (40 -30)= n1 (30 - 28)
将 改为十字交叉的形式
28 40—30
30
40 30—28
10 5
2 1

∴体积比 = 5:1
[例2]量浓度为60%和20%的NaCl溶液混合后浓度为30%,求如何配比?
解:设两溶液的质量分别为n1克、n2克,混合后溶液中溶质的质量等于原两溶液中溶质质量之和。
n1×60% + n2×20% = (n1 + n2)×30%
n1× (60%—30%) = n2× (30%—20%)
改为十字交叉:
20% 60%—30%
30%
60% 30%—20%
10% 1
30% 3

③使用十字交叉法应注意的事项:
要弄清用十字交叉法得到的比值是物质的量之比还是质量之比。
当特性数值带有物质的量的因素时(例如:分子量即摩尔质量,1mol可燃物的耗氧量,1mol物质转移电子数等),十字交叉法得到的比值是物质的量之比。
当特性数值是质量百分数时(例如:溶液质量百分比浓度,元素质量百分含量等),则用十字交叉法得到的比值是质量比。

④十字交叉法主要应用在以下几方面的计算中:有关同位素的计算;有关平均分子量的计算;有关平均耗氧量的计算;混合物质量百分含量的计算。

[例3]铜有两种天然同位素,65Cu和63Cu,铜元素的原子量为63.5,则65Cu的百分含量为___________。
65 0.5
63.5
63 1.5
分析:

答案:25%

3拆分法 高一化学离子反应化学式的拆分
记住以下口诀:
碱类只溶钾钠钙钡,
钾钠铵硝酸盐全部溶于水,
硫酸盐不容硫酸钡,
碳酸盐不容碳酸钡,
氯化盐不容氯化银。

拆分原则:
①“写”:写出有关反应的化学方程式。
②“拆”:可溶性的强电解质(强酸、强碱、可溶性盐)用离子符号表示,其它难溶的物质、气体、水等仍用分子式表示。微溶的强电解质应看其是否主要以自由离子形式存在,
③“删”:删去方程式两边不参加反应的离子。
④“查”:检查式子两边的各种原子的个数及电荷数是否相等(看是否配平),还要看所得式子化学计量数是不是最简整数比,若不是,要化成最简整数比。

极限法一般用在化学的可逆反应中,即反应生成最大量或者最小量,举个例子
在一密闭容器中进行反应,N2+3H2=2NH3已知反应过程中某一时刻N2 H2 NH3 的浓度分别为0.1mol\l,0.3mol\l,0.2mol\l 当反应达到平衡时,可能存在的数据是
AN2为0.21mol\l H2 0.6...
BN2 0.15MOL\L
CN2 H2 都为0.18mol\l
DNH2为0.4mol\l
答B
麻烦说明一下0<NH3浓度<0.4MOL/L
0<N2浓度<0.2mol\l
0<H2浓度<0.6mol\l
用极限法
假设0.1molN2和0.3mol3H2都反应完全生成0.2molNH3加上原有0.2molNH3所以NH3的浓度为0.4mol
同理假设逆反应即NH3生成N2和3H2完全,根据方程式知0.2molNH3生成0.1molN20.3molH2加上原有的即N2为0.2molH2为0.6mol。
因为可逆反应不能完全反应,所以以上数据为极限,实际数据必在其之间
差量法
一、差量法
差量法是依据化学反应前后的某些变化找出所谓的理论差量(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等),与反应或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的对应差量(理论差量)列成比例,其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。
例1、向50gFeCl3溶液中放入一小块Na,待反应完全后,过滤,得到仍有棕黄色的溶液45.9g,则投入的Na的质量为
A、4.6g B、4.1g C、6.9g D、9.2g
[解析] Na投入到FeCl3溶液发生如下反应
6Na+2FeCl3+6H2O=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑
若2mol FeCl3与6molH2O反应,则生成6molNaCl,溶液质量减少82g,此时参加反应的Na为6mol;
现溶液质量减少4.1g,则参加反应Na应为0.3moL,质量应为6.9g。答案为(C)
例2、同温同压下,某瓶充满O2共重116g,充满CO2时共重122g,充满某气体共重114g,则该气体相对分子质量为( )
A、28 B、60 C、32 D、14
[解析] 由“同温同压同体积下,不同气体的质量比等于它们的摩尔质量比”可知此题中,气体质量之差与式量之差成正比。因此可不计算本瓶的质量,直接由比例式求解:
(122-116)/(44-32)=(122-114)/(44-M(气体))

解之得,M(气体)=28。 故答案为(A)

、守恒法
所谓“守恒”就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得
失电子守恒,电荷守恒等。运用守恒法解题可避免在纷纭复杂得解题背景中寻找关系式,提高解题的准确度。
例3、有一在空气中放置了一段时间的KOH固体,经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3% 取1克该样品投入25毫升2摩/升的盐酸中后,多余的盐酸用1.0摩/升KOH溶液30.8毫升恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可得到固体
(A)1克 (B)3.725克 (C)0.797克 (D)2.836克
[解析] 本题化学反应复杂,数字处理烦琐,但若根据Cl-守恒,便可以看出:蒸发溶液所得KCl固体中的Cl-,全部来自盐酸中的Cl-,即:生成的n(KCl)=n(HCl)。
m(KCl)=0.025L×2mol/L×74.5g/mol=3.725g 答案为(B)
例4、将KCl和KBr混合物13.4克溶于水配成500mL溶液,通入过量的Cl2,反应后将溶液蒸干,得固体11.175g则原溶液中K+,Cl-,Br-的物质的量之比为 ( )
A、3:2:1 B、1:2:3 C、1:3:2 D、2:3:1
[解析] 此题的解法有多种,但作为选择题,可以从答案中求解。原溶液中含有K+,Cl-,Br-,由电荷守恒可知:n(K+)=n(Cl-)+n(Br-),选项中符合这一关系式的只有答案(A)
例5、将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中,在加热条件下,用2.53克KNO3去氧化溶液中Fe2+,待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化,则KNO3被还原后的产物为 ( )
A、N2 B、NO C、NO2、 D、NH4NO3
[解析] 根据氧化还原反应中得失电子的总数相等,Fe2+变为Fe3+失去电子的总数等于NO3+和MnO4-得电子的总数
设n为KNO3的还原产物中N的化合价,则
5.21g/56g/moL×(3-2)=0.012L×0.3mol/L×(7-2)+2.53g/101g/mol×(5-n)
解得 n=3 故KNO3的还原产物为NO。 答案为(B)
极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓“极值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算或混合物组成判断的题目,采用极端假设(即为某一成分或者为恰好完全反应)的方法以确定混合体系中各物质的名称、质量分数、体积分数,这样使一些抽象的复杂问题具体化、简单化,可达到事半功倍之效果。下面结合一些具体的试题,浅谈一下极值法在化学计算中的巧妙应用与技巧。

1、用极值法确定混合物的含量问题

例1 某混合物含有KCl、NaCl和Na2CO3,经分析含钠31.5%,含氯27.08%(以上均为质量分数),则混合物中Na2CO3的质量分数为( )

A.25% B.50% C.80% D.无法确定

解析:若混合物质量为100g,则可求出n (Cl-)= 0.763mol ,①假设这0.763mol的Cl-全部来自于KCl(即混合物为KCl和Na2CO3)则m(KCl)=56.84g,②假设这0.763mol的Cl-全部来自于NaCl(即混合物为NaCl和Na2CO3)则m(NaCl)=44.63g,因Cl-来自于NaCl、KCl两种物质,由平均值原理知(1-56.84%)<m(Na2CO3) %<(1-44.63%)。

答案:B

2、用极值法确定物质的成份

例2 某碱金属单质与其普通氧化物的混合物共1.40g,与足量水完全反应后生成1.79g碱,此碱金属可能是( )

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

解析: 本题若用常规思路列方程计算,则很难解答此问题。但若将1.40g混合物假设成纯品(碱金属或氧化物),即可很快算出碱金属相对原子质量的取值范围,以确定是哪一种碱金属

①假定1.40g物质全是金属单质(设为R) ②假定1.40g全是氧化物设为R2O

则:R→ROH △m 则:R2O → 2ROH △m

MR 17 2MR+16 18

1.40 (1.79-1.40) 1.40 (1.79-1.40)

解得:MR=61 解得:MR=24.3

实际上1.40g物质是R和R2O的混合物,故R的相对原子质量应介于24.3—61之间。题中已指明R是碱金属,相对原子质量介于24.3—61之间的碱金属只有钾,其相对原子质量为39。

答案:B

3、用极值法确定溶液的浓度

例3 碱金属(如锂、钠、钾、铷等)溶于汞中可形成良好的还原剂“汞齐”。取7g某种碱金属的汞齐与水作用得到0.2g氢气,并得到1L 密度为p g•cm-3的溶液,则溶液中溶质的质量分数可以是( )

A.0.8g%/p B.0.48g%/p C.0.32g%/p D.0.7g%/p

解析:假设碱金属汞齐全部为碱金属(用M表示)时,则得:

2M+2H2O=2MOH+H2↑

2x 2

7g 0.2g

解得x=35,故碱金属汞齐中的碱金属可以为锂或钠,然后再根据具体的反应2Li+2H2O=2LiOH+H2↑、 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑计算可得0.8g%/p 、0.48g%/p

答案:AB

4、用极值法确定混合气体的平均相对分子质量

例4 0.03mol Cu完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)混合气体共0.05mol 。该混合气体的平均相对分子质量是( )

A.30 B.46 C.50 D.66

解析:设NO、NO2、N2O4三者的物质的量分别为:x、y、z,根据题意得:x + y + z = 0.05①式,再由电子守恒可得:3x+y+2z=0.06 ②式。②式减去①式得:2x + z = 0.01 ③式。现讨论③、①式:

(1)假设x=0时,则z=0.01 mol,即N2O4物质的量的为极值0.01 mol、NO2为0.04 mol,可得此时气体的平均相对分子质量为:(92×0.01+46×0.04)/0.05 =55.2。

(2)假设z=0时,则x=0.005 mol,即NO物质的量的极值为0.005 mol、NO2为0.045 mol可得此时气体的平均相对分子质量为:(30×0.005+46×0.045)/0.05 =44.4。

故原混合气体的平均相对分子质量介于44.4和55.2之间,故选B、C

答案:BC

5、用极值法确定反应物或生成物的取值范围

例5 将Mg粉放入盛有CO2和O2混合气体的密闭容器中充分燃烧 。(1)若Mg粉的质量为6.0g,反应后容器内O2剩余,则在反应后容器内的固体物质中一定含有 ,该固体的质量为 。(2)若Mg粉的质量为ag,混合气体的体积为bL ,反应后容器内O2有剩余,则在bL混合气体中V(O2) 的取值范围是 。(3)若Mg粉的质量仍为ag,混合气体的体积仍为bL ,反应后容器内无气体剩余,则反应后容器内固体物质质量的最大值是 。(气体体积均已折算成标况下的数据)

解析:本题涉及的化学反应有:2Mg+O2 2MgO 2Mg+CO2 2MgO+C ,又知CO2的氧化性比O2弱。(1)当反应后容器内有O2剩余时,则可推知镁完全反应;CO2没有反应,即反应后容器内的固体物质中一定含有MgO,根据2Mg+O2 2MgO计算可得m(MgO) =10g。(2)若求混合气体中V(O2) 的取值范围,就影响到极值法。假设氧气完全反应,根据2Mg+O2 2MgO可求得V(O2)=(7a/15)L,因而根据题意可知V(O2) 的取值范围:(7a/15)L<V(O2)<bL。(3)求反应后容器内固体物质质量的最大值时,可采用极端假设混合气体全部为CO2或O2,当全部为O2时,则容器内固体物质的质量为m=(a+32×b/22.4)g=(a+10b/7)g;当全部为CO2时,则容器内固体物质的质量为m=(a+44×b/22.4)g =(a+55b/28)g,然后经比较可得反应后容器内固体物质质量的最大值是(a+55b/28)g。

答案:(1)MgO 10g (2)(7a/15)L<V(O2)<bL (3)(a+55b/28)g

6、用极值法确定反应中的过量问题

例6 18.4g NaOH 和NaHCO3固体混合物,在密闭容器中加热到250℃,经过充分反应后排除气体,冷却,称得剩余固体质量为16.6g,试计算原混合物中NaOH的质量分数。

解析:这是在密闭容器中进行反应,可能的反应有:NaOH+ NaHCO3 = Na2CO3+H2O ---① 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2↑+ H2O---②。究竟第②种情况是否发生,必须判断出NaOH与NaHCO3在反应①中何者过量,然后才能进行计算。若借助极值法,则很容易解答此问题。

假设NaOH与NaHCO3恰好完全反应,

NaOH+ NaHCO3 = Na2CO3+H2O △m

40 84 106 18

x y (18.4-16.6)g=1.8g

解得:x=4g y=8.4g

因x+y=(4+8.4)g=12.4g<18.4g,故18.4g NaOH 和NaHCO3固体混合物不能恰好反应,所以存在过量问题,再由于NaHCO3受热能分解、NaOH则不能,因而知过量物质为NaOH。即原混合物中NaHCO3的质量为8.4g 、NaOH的质量为10g。故原混合物中NaOH的质量分数为:w(NaOH)% = (10 g/18.4g)×100%= 54.3%

答案:54.3%

7、用极值法确定反应的化学方程式

例7 已知Cl2和NO2在一定条件下可以化合成一种气态化合物A。为了测定A的组成,进行如下实验:(1)当Cl2和NO2混合气体以不同比例混合时,测得其平均相对分子质量为51及61,则Cl2在上述混合气体中的体积分数分别为 和 ;

(2)取上述不同比例的混合气体各5 L ,分别在一定条件下充分反应,气体体积仍均为4L,则Cl2与NO2反应的化学方程式为: 。

解析:(1)依据混合气体平均相对分子质量的定义M=〔n(Cl2)×M(Cl2)+n(NO2)×M(NO2)〕/〔n(Cl2)+n(NO2)〕可求得Cl2在上述混合气体中的体积分数分别为1/5和 3/5。由于总体积为5 L,故气体的组成:第一种,V(Cl2)=1 L、V(NO2)= 4L ;第二种,V(Cl2)=3L、V(NO2)= 2L。

(2)由题意知此反应的方程式只有一个,因在不同条件下混合气体的体积变化值相同,故说明不同比例的混合气体参加反应的量相同,进而推知在两种条件下肯定都存在一种反应物完全反应、另一种反应物过量情况,所以第一种情况是1 L Cl2完全反应;第二种情况是2L NO2完全反应,故可知1 L Cl2和2L NO2是恰好完全反应,故化学方程式为:Cl2+2NO2 = 2 NO2Cl(体积之比等于化学式前面的系数之比)

答案:(1)1/5和 3/5 (2)Cl2+2NO2 = 2 NO2Cl

巩固练习:

1.两种金属的混合物共12g,加到足量的稀硫酸中可产生1g氢气,该混合物可能是( )

A.A1和Fe B.Zn和Fe C.Mg和Zn D.Mg和Fe

2.CO2 和NO共30mL,将混合气体通过足量的固体并充分反应后,气体体积缩小到20mL,原混合气体中NO的体积是( )

A.10mL B.15mL C.20mL D.25mL

3.在标准状况下,将混合后充入容器,倒置于水中,完全溶解无气体剩余。若产物不扩散,则所的溶液物质的量浓度(mol/L)的数值范围是( )

A.0<C<1/22.4 B.1/39.2<C<1/22.4 C.1/39.2<C<1/28 D.1/28<C<1/22.4

4.在一定条件下,对于可逆反应A(g)+B(g) 2C(g)中的A、B、C的起始浓度分别为amol/L、bmol/L、cmol/L(均大于0),达到平衡后,测得A、B、C的浓度分别为0.5mol/L、0.1mol/L、1.6mol/L。求:

(1)a、b应满足的关系是______________; (2) a的取值范围是_____________。

5.将适量CO2的通入含0.8gNaOH的碱溶液中,将产物在减压、低温下蒸干后得到1.37g固体物质。问(1)产物是什么物质?(2)通入CO2的质量为多少?

参考答案:1.A 2.C 3.C 4.(1)a-b=0.4 (2)0.4<a<1.3 5.(1)Na2CO3和NaHCO3 (2)0.66g

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