化學(xué)計算常用方法總結(jié)試題一、守恒法守恒法是化學(xué)計算中最基本的方法之一，其核心思想是利用化學(xué)反應(yīng)過程中某些物理量的總量保持不變的特性來解題。常見的守恒類型包括質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒和電荷守恒等。1.質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒定律是自然界的基本規(guī)律之一，即在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這一原理在化學(xué)計算中有著廣泛的應(yīng)用，例如在確定化學(xué)反應(yīng)中某物質(zhì)的質(zhì)量或推斷物質(zhì)的組成時。解題步驟：明確反應(yīng)前后各物質(zhì)的狀態(tài)和變化情況。找出反應(yīng)前后質(zhì)量守恒的關(guān)系，即反應(yīng)前所有物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后所有物質(zhì)的質(zhì)量總和。根據(jù)質(zhì)量守恒定律列出等式，求解未知量。例題解析：有一在空氣中放置了一段時間的KOH固體，經(jīng)分析測知其含水2.8%、含K?CO?37.3%。取1g該樣品投入25mL2mol/L鹽酸中，多余的鹽酸用30.8mL1mol/LKOH溶液恰好完全中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得到固體多少克？解析：樣品中的KOH和K?CO?都能與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)后生成KCl。多余的鹽酸用KOH溶液中和，也生成KCl。無論過程如何，最終蒸發(fā)溶液得到的固體都是KCl，其中的Cl?全部來自鹽酸。根據(jù)Cl原子守恒，n(KCl)=n(HCl)=0.025L×2mol/L=0.05mol，所以m(KCl)=0.05mol×74.5g/mol=3.725g。2.原子守恒原子守恒是指在化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目不變。這一原理常用于多步反應(yīng)或復(fù)雜反應(yīng)體系的計算中，可以簡化計算過程。解題步驟：分析化學(xué)反應(yīng)的過程，確定涉及的原子種類。找出反應(yīng)前后該原子的存在形式，建立原子守恒關(guān)系。根據(jù)原子守恒關(guān)系列出等式，計算未知量。例題解析：將agFe?O?、Al?O?樣品溶解在過量的200mLpH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3?、Al3?剛好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，求NaOH溶液的濃度。解析：當(dāng)Fe3?、Al3?剛好沉淀完全時，溶液中的溶質(zhì)只有Na?SO?。根據(jù)SO?2?守恒，n(Na?SO?)=n(H?SO?)=0.5×0.2L×0.1mol/L=0.01mol（pH=1的硫酸溶液中H?濃度為0.1mol/L，所以H?SO?濃度為0.05mol/L）。再根據(jù)Na?守恒，n(NaOH)=2n(Na?SO?)=0.02mol，所以NaOH溶液的濃度為0.02mol÷0.1L=0.2mol/L。3.得失電子守恒得失電子守恒是指在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。這一原理是解決氧化還原反應(yīng)計算問題的重要工具。解題步驟：判斷反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，確定氧化劑和還原劑。找出氧化劑得到電子的數(shù)目和還原劑失去電子的數(shù)目。根據(jù)得失電子守恒列出等式，求解未知量。例題解析：以硅藻土為載體的五氧化二釩(V?O?)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V?O?既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用?！把趸敝杏?mol的VO2?變?yōu)閂O??，則需要氧化劑KClO?至少為多少mol？解析：VO2?變?yōu)閂O??，V元素的化合價從+4價升高到+5價，每個VO2?失去1個電子，3molVO2?共失去3mol電子。KClO?作為氧化劑，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價（通常還原產(chǎn)物為Cl?），每個KClO?得到6個電子。設(shè)需要KClO?的物質(zhì)的量為x，則6x=3mol，解得x=0.5mol。4.電荷守恒電荷守恒是指在電解質(zhì)溶液中，陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)等于陽離子所帶的正電荷總數(shù)。這一原理常用于溶液中離子濃度的計算或離子方程式的配平。解題步驟：確定電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子種類。分別計算陰、陽離子所帶的電荷總數(shù)。根據(jù)電荷守恒列出等式，求解未知量。例題解析：在某溶液中含有Na?、Mg2?、Cl?、SO?2?四種離子，已知Na?的濃度為0.2mol/L，Mg2?的濃度為0.1mol/L，Cl?的濃度為0.3mol/L，求SO?2?的濃度。解析：根據(jù)電荷守恒，c(Na?)+2c(Mg2?)=c(Cl?)+2c(SO?2?)，代入數(shù)據(jù)得0.2mol/L+2×0.1mol/L=0.3mol/L+2c(SO?2?)，解得c(SO?2?)=0.05mol/L。二、關(guān)系式法關(guān)系式法是在多步反應(yīng)中，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系，找出起始反應(yīng)物和最終生成物之間的物質(zhì)的量關(guān)系，從而將多步計算簡化為一步計算的方法。正確書寫關(guān)系式是解題的關(guān)鍵。1.關(guān)系式法的建立途徑利用化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系：在多步反應(yīng)中，上一步反應(yīng)的產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，通過化學(xué)計量數(shù)可以直接建立起始反應(yīng)物和最終生成物的關(guān)系式。利用元素守恒建立關(guān)系式：根據(jù)反應(yīng)前后某元素的守恒關(guān)系，建立起始物質(zhì)和最終物質(zhì)中該元素的關(guān)系式。利用電子守恒建立關(guān)系式：在氧化還原反應(yīng)中，根據(jù)氧化劑和還原劑之間電子轉(zhuǎn)移的守恒關(guān)系，建立它們的關(guān)系式。2.解題步驟寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。根據(jù)化學(xué)方程式找出作為“中介”的物質(zhì)，確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)和最終生成物之間的量的關(guān)系。建立最初反應(yīng)物和最終生成物的關(guān)系式。根據(jù)已知條件和關(guān)系式列出比例式，求解未知量。3.例題解析例題1：黃鐵礦主要成分是FeS?。某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時，取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO?氣體與足量Fe?(SO?)?溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02000mol/L的K?Cr?O?標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗K?Cr?O?標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL。已知：SO?+2Fe3?+2H?O=SO?2?+2Fe2?+4H?，Cr?O?2?+6Fe2?+14H?=2Cr3?+6Fe3?+7H?O。求樣品中FeS?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：根據(jù)反應(yīng)方程式，F(xiàn)eS?灼燒生成SO?，SO?與Fe3?反應(yīng)生成Fe2?，F(xiàn)e2?再與Cr?O?2?反應(yīng)。由電子守恒可知，F(xiàn)eS?中的S元素從-1價升高到+4價，每個S失去5個電子，每個FeS?含有2個S，所以每個FeS?失去10個電子；Cr?O?2?中的Cr從+6價降低到+3價，每個Cr得到3個電子，每個Cr?O?2?含有2個Cr，所以每個Cr?O?2?得到6個電子。根據(jù)電子守恒，n(FeS?)×10=n(K?Cr?O?)×6，n(K?Cr?O?)=0.02000mol/L×0.025L=0.0005mol，所以n(FeS?)=0.0005mol×6÷10=0.0003mol，m(FeS?)=0.0003mol×120g/mol=0.036g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.036g÷0.1000g×100%=36.0%。例題2：由NH?氧化制NO的轉(zhuǎn)化率為96%，NO轉(zhuǎn)化為HNO?的轉(zhuǎn)化率為92%，現(xiàn)有10tNH?，總共可以制得63%的HNO?多少噸？解析：氨氧化法制硝酸的過程為：4NH?+5O?=4NO+6H?O，2NO+O?=2NO?，3NO?+H?O=2HNO?+NO。由于NO可以循環(huán)利用，最終NH?中的N元素幾乎全部轉(zhuǎn)化為HNO?，所以關(guān)系式為NH?～HNO?。設(shè)制得63%的HNO?的質(zhì)量為x，則10t×96%×92%×17g/mol=x×63%×63g/mol（17為NH?的摩爾質(zhì)量，63為HNO?的摩爾質(zhì)量），解得x=（10t×0.96×0.92×63）÷（0.63×17）≈51.95t。三、差量法差量法是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生的變化，找出“理論差量”，然后根據(jù)實際差量與理論差量的比例關(guān)系進(jìn)行計算的方法。差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強(qiáng)等。1.差量法的應(yīng)用原理在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物的某些物理量會發(fā)生變化，這種變化的差值（理論差量）與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比。通過測量實際差量，可以根據(jù)比例關(guān)系計算出參加反應(yīng)的物質(zhì)的量或其他相關(guān)量。2.解題步驟準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。分析題意，找出產(chǎn)生差量的“對象”及“理論差量”，確定實際差量。根據(jù)化學(xué)方程式，列出理論差量、實際差量與物質(zhì)相關(guān)量的比例關(guān)系，列比例式求解。3.例題解析例題1：將12gCO和CO?的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后，得到氣體的總質(zhì)量為18g，求原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：CO與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO+CO=Cu+CO?，反應(yīng)后氣體質(zhì)量增加。設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量為x，則：CuO+CO=Cu+CO?氣體質(zhì)量增加284444-28=16x18g-12g=6g28/x=16/6g，解得x=10.5g，原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5g÷12g×100%=87.5%。例題2：為了檢驗?zāi)澈蠳aHCO?雜質(zhì)的Na?CO?樣品的純度，現(xiàn)將w?g樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣?g，求該樣品中Na?CO?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：樣品加熱發(fā)生的反應(yīng)為2NaHCO?=Na?CO?+H?O+CO?↑，反應(yīng)后固體質(zhì)量減少。設(shè)樣品中NaHCO?的質(zhì)量為m，則：2NaHCO?=Na?CO?+H?O+CO?↑Δm168106168-106=62mw?g-w?g168/m=62/(w?g-w?g)，解得m=168(w?-w?)/62g，樣品中Na?CO?的質(zhì)量為w?g-m=w?g-168(w?-w?)/62g，所以Na?CO?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[w?-168(w?-w?)/62]/w?×100%=(84w?-53w?)/(31w?)×100%。例題3：16mL由NO與NH?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+4NH?=5N?+6H?O(g)，反應(yīng)后氣體體積變?yōu)?7mL（相同條件下），則原混合氣體中NO與NH?的體積比可能是多少？解析：設(shè)參加反應(yīng)的NO的體積為6x，NH?的體積為4x，則反應(yīng)后氣體體積增加5x+6x-(6x+4x)=x。已知反應(yīng)后氣體體積增加17mL-16mL=1mL，所以x=1mL，參加反應(yīng)的NO為6mL，NH?為4mL。若NO過量，則NH?完全反應(yīng)，原混合氣體中NH?體積為4mL，NO體積為16mL-4mL=12mL，體積比為12:4=3:1；若NH?過量，則NO完全反應(yīng)，原混合氣體中NO體積為6mL，NH?體積為16mL-6mL=10mL，體積比為6:10=3:5。所以原混合氣體中NO與NH?的體積比可能是3:1或3:5。四、假設(shè)法假設(shè)法是在解題過程中，根據(jù)題目的條件，假設(shè)某種情況成立，然后進(jìn)行推理和計算，若結(jié)果與題意相符，則假設(shè)成立；否則，假設(shè)不成立，需要重新假設(shè)。假設(shè)法常用于判斷混合物的組成、可逆反應(yīng)中量的關(guān)系等。1.極端假設(shè)法極端假設(shè)法是將混合物假設(shè)為純凈物，或假設(shè)反應(yīng)進(jìn)行到底，從而求出最大值和最小值，再結(jié)合實際情況進(jìn)行判斷和計算。解題步驟：假設(shè)混合物中只含有某一種成分，或反應(yīng)完全進(jìn)行。計算出相應(yīng)的物理量（如質(zhì)量、物質(zhì)的量等）。將計算結(jié)果與實際情況比較，確定混合物的組成或反應(yīng)進(jìn)行的程度。例題解析：某堿金屬及其氧化物（R?O）組成的混合物10.8g，加足量水充分反應(yīng)后，溶液經(jīng)蒸發(fā)和干燥得固體16g，求該堿金屬的相對原子質(zhì)量。解析：設(shè)堿金屬為R，相對原子質(zhì)量為M。假設(shè)混合物全為R，則：2R+2H?O=2ROH+H?↑2M2(M+17)10.8g16g2M/10.8g=2(M+17)/16g，解得M≈35.3。假設(shè)混合物全為R?O，則：R?O+H?O=2ROH2M+162(M+17)10.8g16g(2M+16)/10.8g=2(M+17)/16g，解得M≈10.7。因為混合物是R和R?O的混合物，所以R的相對原子質(zhì)量應(yīng)介于10.7和35.3之間，堿金屬中符合條件的是Na（相對原子質(zhì)量23）。2.過程假設(shè)法過程假設(shè)法是將復(fù)雜的變化過程假設(shè)為若干個簡單的過程，通過分析等效狀態(tài)的量與需求量之間的關(guān)系來解題。例題解析：在一個固定容積的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)?3C(g)+D(g)，達(dá)到平衡時，C的濃度為wmol/L。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍為wmol/L的是（）A.4molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD解析：采用“一邊倒”的方法，將各選項中的物質(zhì)都轉(zhuǎn)化為A和B。A項：4molA+2molB，相當(dāng)于原起始量的2倍，壓強(qiáng)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，C的濃度大于2wmol/L，不符合。B項：3molC+1molD轉(zhuǎn)化為A和B，得2molA+1molB，再加上原有的2molA+1molB，共4molA+2molB，與A項相同，不符合。C項：3molC+1molD轉(zhuǎn)化為2molA+1molB，再加上1molB，共2molA+2molB，B的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，C的濃度大于wmol/L，不符合。D項：3molC+1molD轉(zhuǎn)化為2molA+1molB，與原起始量相同，平衡時C的濃度仍為wmol/L，符合。所以答案為D。3.變向假設(shè)法變向假設(shè)法是改變研究問題的條件或結(jié)論，從新的角度分析問題，從而得到正確答案。例題解析：將pH=3的鹽酸和pH=11的氨水等體積混合后，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是（）A.c(NH??)＞c(Cl?)＞c(H?)＞c(OH?)B.c(NH??)＞c(Cl?)＞c(OH?)＞c(H?)C.c(Cl?)＞c(NH??)＞c(H?)＞c(OH?)D.c(Cl?)＞c(NH??)＞c(OH?)＞c(H?)解析：pH=3的鹽酸中c(H?)=10?3mol/L，pH=11的氨水中c(OH?)=10?3mol/L，但氨水是弱堿，部分電離，所以氨水的濃度遠(yuǎn)大于10?3mol/L。等體積混合后，氨水過量，溶液呈堿性，所以c(OH?)＞c(H?)。根據(jù)電荷守恒，c(NH??)+c(H?)=c(Cl?)+c(OH?)，所以c(NH??)