2022年高三化學 34化學計算培優(yōu)教案

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1、2022年高三化學 34化學計算培優(yōu)教案 化學計算是建立在基本概念，化學基本理論，化學反應及化學實驗等知識基礎上，從量的方面反映物質(zhì)的性質(zhì)，變化及其變化規(guī)律的一類習題在解題過程中，若能從不同角度加以分析、比較、評價，既有利于對概念的內(nèi)涵及外延的理解更利于思維的發(fā)散與集中對提高自身的思維品質(zhì)將是十分有益的。 一.[基礎知識] 1.化學基本計算： ①化學式的計算 ②物質(zhì)的量的計算 ③氣體摩爾體積計算 ④混合物平均組成式量計算 ⑤物質(zhì)純度計算 ⑥有機物通式及燃燒產(chǎn)物計算 2.溶液計算： ①物質(zhì)溶解度計算 ②溶

2、質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和物質(zhì)的量濃度計算 ③溶液pH值溶液離子濃度計算 3.化學平衡計算： ①化學反應速率計算 ②化學平衡常數(shù)簡單計算 ③轉(zhuǎn)化率的計算 ④平衡混合物計算 4.電解質(zhì)溶液計算： ①電離平衡常數(shù) ②水的離子積Kw ③離子反應中離子濃度大小的比較 ④中和滴定計算 ⑤電化學有關計算 5.化學方程式的計算： ①某反應物過量計算 ②多步反應計算 ③混合物組成計算 ④反應熱、燃燒熱的計算 ⑤氧化—還原反應的相關計算 ⑥產(chǎn)品的產(chǎn)率、原料利用率的計

3、算 ⑦化學實驗數(shù)據(jù)計算 ⑧有機反應推斷結(jié)構(gòu)式的計算 二.[學習指導] 化學計算有繁有簡，但它的繁與簡是建立在對化學理解的深度上來展開的，也就是說計算的重點是掌握化學本身的規(guī)律，至于計算途徑，我們可以結(jié)合數(shù)學工具，建立等比式、不等式、不定方程式、聯(lián)立方程組等代數(shù)式，達到事半功倍的效果。因此解答計算題的思路首先是： 1.認真審題：根據(jù)題給的信息，明確試題的已知條件是什么，需求什么，弄清計算目的及尋找兩者之間的一些不確定因素，即題目的情景。 2.分析辨題：就是在審題的基礎上，運用有關化學概念和知識對題目進行分析與解剖，探究出解題中的化學思想與解題途徑。 3.仔細解題

4、：在確定解題途徑后，用順思、逆思、變思等多種思路巧設步驟，并運用數(shù)學工具，正確求解。 其次，是較好地運用化學計算的基本思想。主要有：轉(zhuǎn)化思想，守恒思想，數(shù)學知識與化學原理相結(jié)合的思想，假設與驗證相結(jié)合的思想等不同的思維方式。由這些思維方式得出的基本方法是關系式法，差量法，守恒法，平均值推理法，極限法，討論法，不等式法，函數(shù)圖像法，數(shù)軸法等。 現(xiàn)將化學計算題解題常用的典型的思想與方法簡述如下。 1.守恒法?；瘜W中的守恒關系是由質(zhì)量守恒定律衍生出來的。如質(zhì)量守恒，元素守恒，得失電子守恒。解題時我們可尋找化學式中元素正負化合價總數(shù)絕對值相等，電解質(zhì)溶液中陰陽離子所帶電荷總數(shù)恒等，電解池陰陽兩極

5、，原子池正負極通過電子數(shù)相等，氧化還原反應中得失電子總數(shù)相等，化學反應中元素或原子間的質(zhì)量或物質(zhì)的量相等，溶液中濃度換算時溶質(zhì)的量相等，這些守恒關系為我們解答復雜的題目提供了一個簡便的方法。 2.差量法?；瘜W反應中物質(zhì)在質(zhì)量、物質(zhì)的量或氣體體積、壓強等方面經(jīng)常有各種變化，而這種變化的差值即差量，它必定與反應過程中的反應物或生成物之間存在某種比例關系，根據(jù)數(shù)學的分比定理、更比定理可推導如下。 例如：化學反應 A + C = B + D中 有關物質(zhì)的摩爾質(zhì)量 M(a) M(b) 有關物質(zhì)的已知量 a b ∴ 由分比定理行： 由更比定理得

6、： 所得的結(jié)論是差量法計算的數(shù)學依據(jù)，只要對上式賦予明確的化學涵義，對各種存在差量因素的題目都能用差量法。在解題時可將方程式中對應差量跟已知實際差量列成比例，再列式求算，可達到化繁為簡，化難為易的效果。 3.平均值法。平均值法所依據(jù)的數(shù)學原理是，，只要求出，就可判斷的取值范圍。此法適用于兩元混合物的有關計算。它包括求平均相對分子質(zhì)量，平均電子摩爾質(zhì)量，平均分子式等。平均值法也就是十字交叉法。應用十字交叉能確定混合氣體，各成分的物質(zhì)的量分數(shù)，體積分數(shù)，同位素各原子百分組成等。 4.關系式法。對于多步進行的化學反應，可通過中間產(chǎn)物的傳遞關系，找出最初反應物與最終生成物之間的關系式，再根據(jù)關系

7、式確定的數(shù)量關系求解。 5.討論法。用討論法求解的計算題是①所給條件不足求解時所列方程式有多個未知數(shù)即不定方程式的討論②用字母表示某反應物的過量計算③由假設與驗證相結(jié)合的題設討論如取值范圍討論、數(shù)形討論，函數(shù)討論④化學平衡狀態(tài)題將復雜過程假設為若干個簡單過程討論等。 三.[例題精析] 例1．一定量乙醇在氧氣不足的情況下燃燒得CO、CO2和水的總質(zhì)量為27.6g，若其中水的質(zhì)量為10.8g，則CO的質(zhì)量是 A．1.4g B．2.2g C．4.4g D．在2.2g-4.4g之間 [分析]有機物燃燒的反應，可根據(jù)方程式求得，但本題乙醇燃燒不完全，生成物有CO和

8、CO2混合氣體，若從平均法去思考也不失為一種較好的思維，因此本題有若干種解法介紹如下。 [解1]十字交叉法。設乙醇物質(zhì)的量為x 由 C2H5OH～3H2O 1mol 54g x 10.8g x=0.2mol 0.2 mol C2H5OH中有0.4mol C 則n(CO) + n(CO2)=0.4mol m(CO)+m(CO2)=27.6g-10.8g=16.8g CO,CO2混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 十字交叉法 CO2 44 42-28

9、 42 CO 28 44-42 選項A為正確答案 [解2]質(zhì)量守恒法 列式： 解之： [解3]方程式法。設與的物質(zhì)的量為x和y 2mol 3mol x 1.5y 2mol

10、3mol y 1.5y 解之 x=0.05mol m(CO)=1.4g [解4]假設法 假設O2充足，則生成 實際兩者相差質(zhì)量：17.6g-16.8g=0.8g CO與CO2在組成上相差一個氧原子，其質(zhì)量即為氧原子的質(zhì)量差 ∴ [解5]分步差值法。 乙醇燃燒反應第一步先生成CO，第二步CO2與O2反應部分轉(zhuǎn)化為CO2，設C2H5OH燃燒生成CO的質(zhì)量為x C2H5OH+2O22CO+3H2O 56g 54g x 10.

11、8g 又設與O2反應的CO的質(zhì)量為y，用差量法列式 2CO+O22CO2 Δm 56g 32g y 27.6g-10.8g-11.2g=5.6g 剩余的CO其質(zhì)量m（CO）=11.2g-9.8g=1.4g [解題后點撥]化學計算方法很多，本題通過一題多解可學習各種解題思路。 [例2]在標準狀況下，把78.4mlCO2、O2混合氣，通入足量Na2O2并充分反應后，再通入倒扣在水中充有89.6mlNO的量筒中，反應結(jié)束，試管內(nèi)剩余氣體5.6mol，計算原混合氣組成。 [分析]CO2、O2混合氣與Na2

12、O2充分反應，CO2將全部轉(zhuǎn)化為O2，而原混合氣中的O2與新生成的O2與NO混合氣跟水的反應生成HNO3，要計算原混合氣組成，需要計算與NO反應的O2的體積，而計算O2的體積又需要對5.6ml尾氣進行分析討論，再利用體積差值方法計算,可得出兩組不同的解。 [解題]（1）當NO與O2反應時設O2過量，剩余5.6ml尾氣是O2，設通入量筒中O2體積為x 由方程式 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 知 ∴72.8ml為原混合氣中O2和CO2被Na2O2吸收轉(zhuǎn)化的O2之總體積，用體積差值法求原混合氣體中CO2的體積，設原CO2體積為y1 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3

13、+O2 ΔV 2V 1V 1V y1 78.4ml-72.8ml=5.6ml y1=11.2ml 原混合氣中V（CO2）=11.2ml V（O2）=78.4ml-11.2ml=67.2ml （2）當O2不足量時，剩余5.6ml尾氣為NO 參加反應的V（NO）=89.6ml-5.60ml=84ml 設與NO反應O2的體積為x2 4NO ～ 3O2 又設原混合氣體CO2體積為y 2Na2O2+2O2=2Na2CO3+O2 ΔV 2V

14、 1V V y2 78.4ml-63.0ml=15.4ml y2=30.8ml 原混合氣中 V（CO2）=30.8ml V（O2）=78.4ml-30.8ml=47.6ml [解題后點撥]本題運用逆向思維，從5.60ml尾氣入手討論通入O2的體積，而當題設NO與O2的化學反應中有兩種反應物的量時，必須用反應物中不過量的那種反應物的量來計算,所以本題有兩組解,求得通入O2的體積，最后利用體積差量法計算出原混合氣中的CO2體積。 [例3]今有某一堿金屬的兩種碳酸鹽和一種難溶于水的二價金屬碳酸鹽組成的混合物，取其7

15、.08g與過量鹽酸完全反應在標準狀況下放出CO2的體積為1.344l，另取等質(zhì)量的混合物加水攪拌可濾出難溶鹽2.22g.（1）取過濾后濾液的十分之一體積向其中緩緩滴加濃度為0.2500的鹽酸并及時記錄放出CO2的體積（標況）和消耗鹽酸的體積得到如下圖示的曲線，試通過計算確定這兩種堿金屬的碳酸鹽的化學式及組成。 （2）將濾出的2.22g不溶性碳酸鹽置于濃度為2.500的鹽酸中,當完全反應時耗去鹽酸16.00,試通過計算確定原不溶性碳酸鹽的化學式。 [分析]由該堿金屬有兩種碳酸鹽可知一種為正鹽,另一種必為酸式鹽.當向該堿金屬碳酸鹽溶液中緩緩滴加鹽酸時,進行兩個反應。

16、 ① ②結(jié)合圖象中與放出CO2體積的關系量可以求出的物質(zhì)的量。即這兩種堿金屬碳酸鹽的正鹽與酸式鹽的物質(zhì)的量，然后由質(zhì)量守恒求出它們的化學式。再根據(jù)另一種不溶性二價金屬碳酸鹽與鹽酸反應的量的關系推斷其化學式。 [解題]（1）由三種碳酸鹽混合物7.08g與鹽酸反應放出CO2體積計算其物質(zhì)的量總和從圖像中知，消耗時，正鹽的碳酸根全部轉(zhuǎn)化為酸式碳酸根，設的物質(zhì)的量為，由方程式： 由 知 ∴ 設堿金屬的摩爾質(zhì)量為x化學式為R2CO3與RHCO3 解之 這兩種堿金屬為Na2CO3與NaHCO3 n（Na2CO3）=

17、0.03mol n（NaHCO3）=0.02mol （2）另一種兩價金屬碳酸鹽的物質(zhì)的量： 0.06ml-0.03ml-0.02ml=0.01ml ∴該二價金屬碳酸鹽的摩爾質(zhì)量 它與鹽酸反應時消耗 而二價金屬碳酸鹽與鹽酸反應時消耗鹽酸為0.02mol，實際多用去鹽酸0.02mol，所以此鹽為堿式碳酸鹽。設其化學式為M2(OH)2CO3 則 M=64 應為Cu2（OH）2CO3 [解題后點撥]正確寫出CO32-和HCO3-與HCl反應的兩個不同離子方程式，是思考分析本題的基礎，再根據(jù)圖象找出HCl的體積與CO2的體積是解答本題的關鍵，所以化學與數(shù)學相結(jié)合的題型，有利于從定量

18、的角度理解化學反應。 CHO [例4]化合物CO，HCOOH和COOH分別燃燒時，消耗O2和生成的CO2的體積比，都是1:2，后兩者的化學式可以分別看成是（CO）（H2O）和（CO）2（H2O）2，也就是說只要符合化學式[(CO)n(H2O)m]（n、m均為正整數(shù)）的各種有機物，它們?nèi)紵龝r消耗的O2和生成的CO2的體積比總是1:2?，F(xiàn)有一些含C、H、O三種元素的有機物，它們?nèi)紵龝r消耗的O2和生成的CO2的體積比是3:4。 （1）這些有機物中，相對分子質(zhì)量最小的化合物的化學式是____________ （2）某兩種碳原子數(shù)相同的上述有機物

19、，若它們的相對分子質(zhì)量分別為a和b（a

20、設為（CxOy）n（H2O）m來進行推斷。題設的其它計算可應用不定方程來討論。 [解題]（1）設有機物的化學式為（CxOy）n（H2O）m其最簡式CxOy的耗氧量與生成CO2的體積比為3:4。列式： 得：x=2y 取y=1，則x=2該有機物的化學式是（C2O）n（H2O）m，當n=1，m=1時有機物的相對分子量為最小，其化學式為C2H2O2（C2O·H2O） （2）某兩種碳原子數(shù)相同的有機物即n值相等從化學式知，它們相對分子質(zhì)量的差值為b-a=（C2O）n（H2O）m-（C2O）n（H2O）m’=18（m-m’），所以b-a必定是18的整數(shù)倍。 （3）由題設知該兩元羧酸與一定量的Na

21、OH恰好中和所以有機物的摩爾質(zhì)量為符合題意的通式是（C2O）n（H2O）m則有40n+18m=210 討論：n=1 m=9.4 不符合題意 n=2 m=7.2 不符合題意 n=3 m=5 符合題意 有機物的化學式為C6H10O8 [解題后點撥]由于有機物分子中各元素的原子數(shù)為正整數(shù)，且各元素的原子數(shù)之間存在一定相互關系，所以應用數(shù)學手段將有機物變化和轉(zhuǎn)化或?qū)τ袡C物的有關不定方程進行討論，對解答有機化學式的推斷題有一定的幫助。 [例5]現(xiàn)有一份CuO與Cu2O混合物，用H2還原法測定其CuO的質(zhì)量x(g)，實驗中可以測定如下數(shù)據(jù)：W——混合物的

22、質(zhì)量（g），W（H2O）——生成H2O的質(zhì)量（g），W（Cu）——生成Cu的質(zhì)量（g），V（H2）——消耗的H2在標準狀況下的體積（L）。 （1）為了計算x，至少需要測定上述四個數(shù)據(jù)中的______個這n個數(shù)據(jù)的組合共有______種，請將這些組合一一填入下表空格中。 （2）從上述組合中選寫一個含W的求x的計算式x=______ 說明：（1）選用W，W（H2O），W（Cu），V（H2）表示，不必列出具體計算式。 （2）每個空格填一種組合，有幾種填幾種，不必填滿。 [分析]本題是計算混合物中CuO的質(zhì)量，共涉及兩個反應CuO+H2=Cu+H2O，

23、Cu2O+H2=2Cu+H2O如測定數(shù)據(jù)W及W（Cu）后，根據(jù)反應前后化合物和單質(zhì)中Cu的物質(zhì)的量不變就可求得CuO的質(zhì)量，而W（H2O）、V（H2）均可從反應式中列出它們與W（Cu）的關系，所以在四個量中至少需要測定兩個數(shù)據(jù)就可求CuO的質(zhì)量。 [解題]（1）選用W與W（Cu）兩個數(shù)據(jù)計算CuO質(zhì)量如下列過程可完成設混合物中CuO的質(zhì)量為x，Cu2O質(zhì)量為W-x。 反應式：CuO+H2=Cu+H2O Cu2O+H2=2Cu+H2O ∴n（CuO）+2n（Cu2O）=n（Cu） 列式： 求解x 所以在四個數(shù)據(jù)中可選用與W及W（Cu）有關的一個數(shù)據(jù)兩兩組合，就可求得

24、CuO的質(zhì)量。共五組 ①W——W（Cu） ②W——W（H2O） ③W——V（H2） ④W（Cu）——W（H2O） ⑤W（Cu）——V（H2） （2）在上面五種組合中，含W的組合是①，②，③分別列式可求得CuO的質(zhì)量x ①W——W（Cu） ②W——W（H2O） ③W——V（H2） 從上述列式中的任何一個都可求算x [解題后點撥]該題要求計算混合物中CuO的質(zhì)量從反應式來思考并不是太難但本試題改變了設問方式，并提供了多組解題數(shù)據(jù)，就需要我們將化學涵義與數(shù)學表達式結(jié)合起來考慮，對思維的訓練及解題的技能培養(yǎng)不失為一種新的情

25、景題。 四.[鞏固提高] 1.在aBrF3+bH2O=cHBrO3+dHBr+eHF+fO2的反應中，若有0.3mol水被氧化，則其中被水還原的BrF3的物質(zhì)的量是 A 0.1mol B 0.2mol C 0.15mol D 0.4mol 2.將26.88LNO2、NH3、O2混合氣體通過稀H2SO4溶液，溶液質(zhì)量增加了45.75g,氣體體積縮小到2.24L（氣體的體積均是在標況下測定的），將帶火星的木條插入體積縮小后的氣體中，木條不復燃，原1mol混合氣體的質(zhì)量為（g） A 18.5 B 23.2 C 34.6 D 40.6 3.質(zhì)量為25.6g的K

26、OH和KHCO3混合物于密閉容器中在250℃煅燒，完全反應除去氣態(tài)物質(zhì)再冷卻后發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少4.9g，則混合物中KOH和KHCO3的物質(zhì)的量關系為 A KOH>KHCO3 B KOH

27、O2后的Ba（OH）2溶液中沒有Ba（HCO3）2 D 原混合物中CuO與Fe2O3的質(zhì)量比為1:1 5.將相同的物質(zhì)的量濃度的某弱酸Hx溶液與Nax溶液等體積混合，測得混合后溶液中C（Na+）>C（x-）則下列關系錯誤的是 A C(OH-)

28、極91.0g，陰極199.0g D 陽極86.0g，陰極114.0g 7.由C2H2、C6H6和C2H4O組成的混合物，經(jīng)測定其中碳的質(zhì)量分數(shù)為72%，則氧的質(zhì)量分數(shù)是 A 22% B 28% C 19.6% D18.9% 8.將一定量的有機物充分燃燒后的產(chǎn)物通入過量石灰水中完全吸收，經(jīng)過濾后得到沉淀20g，濾液質(zhì)量比原石灰水質(zhì)量減少5.8g，該有機物可能是 A CH2=CH2 B CH2OHCH2OH C C2H5OH D HCOOCH3 9.在100mlNaOH溶液中加入NH4NO3和（NH4）2SO4的固體混合物，加熱充分反應，下圖表示加入的

29、混合物質(zhì)量與產(chǎn)生的氣體體積（標準狀況）的關系，試計算。 （1）溶液的物質(zhì)的量濃度 （2）當溶液的體積為140，固體混合物的質(zhì)量是時，充分反應后，生成氣體的體積（標準狀況）為______L。 （3）當溶液的體積為180，固體混合物的質(zhì)量仍為51.6g時,充分反應后, 生成氣體的體積(標準狀況)為______L。 10.在盛有（標準狀況）混合氣的密閉容器中燃燒。 ①在密閉容器中可能發(fā)生的化學反應有__________________； ②若反應容器中，則容器內(nèi)的固體物質(zhì)一定含有____________； ③若反應容器中有剩余，則容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量為_

30、_____，此時，在 的混合氣體中的體積必須滿足的條件是____________。 ④若反應后容器中無氣體剩余，則容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量（）的取值范圍為______，并說明理由（要求寫出推導過程）。 五.[自我反饋] 1.C 2.D 3.B 4.A 5.B 6.B 7.C 8.B、C 9.解：（1）從圖中折線所對應的縱、橫坐標得知，隨著銨鹽加入量的增加，放出的的體積也增大，當銨鹽的加入量超過34.4g以后,的體積不再變化, 所以溶液跟34.4g銨鹽卻好完全反應,根據(jù)化學方程式: ∴ （2）計算140溶液跟51.6g固體銨鹽

31、混合物反應后生成的體積，首先得判斷這兩種反應物何者為過量反應物，由（1）知，列關系式如下： 100 34.4g 51.6g ∴ 故 為適量，銨鹽為過量反應物 （3）由（2）小題知：51.6g銨鹽固體混合物完全反應，需150，現(xiàn)，， 。 10.（1） （2） （3） ～ 24

32、g 40g ag 2 ～ 2 1 ∴必須滿足的條件是： （4）用假設方法討論的取值范圍。 若全部是，與完全反應，固體的質(zhì)量是生成的及剩余的質(zhì)量總和 設與反應需要的的質(zhì)量為，生成質(zhì)量為 = 此時的為固體最小值。（Mg沒有完全燃燒） 假設全部是，固體質(zhì)量是生成物， 此

33、時與反應，反應轉(zhuǎn)變?yōu)榧癈應為最大值， 設參加反應為，質(zhì)量，生成質(zhì)量 12g ∴ 另結(jié)合質(zhì)量守恒法求解。 化簡得： . 六.[走向高考] 1.為了測定某銅銀合金的組成，將30.0g合金溶于80 的濃中，待合金完全溶解后，收集到氣體（標準狀況）并測得溶液pH=0,假設反應后溶液的體積仍為80，試計算： (1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量； (2)合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。（1994年上海高考題）

34、 2.取3.40g只含羥基，不含其它官能團的液態(tài)飽和多元醇，置于氧氣中，經(jīng)點燃，醇完全燃燒。反應后氣體體積減少0.56L。將氣體經(jīng)吸收，體積又減少2.80L(所得體積均在標況下測定) (1)3.40g醇中，、、的物質(zhì)的量分別為C______mol, H______mol, O______mol;該醇中，、、的原子數(shù)之比為______。 (2)由以上比值能否確定該醇的分子式______其原因______。 （3）如果將該多元醇的任意一個羥基換成一個鹵原子，所得到的鹵代物都只有一種，試寫出該飽和多元醇的結(jié)構(gòu)簡式。（1998年化學試測題） 3.（1）中學教材上圖示了晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸

35、，得到完美晶體，（氧化鎳）晶體的結(jié)構(gòu)與相同，與最鄰近的核間距離為，計算晶體的密度（已知的摩爾質(zhì)量 （2）天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如某種晶體中就存在如圖所示的缺陷：一個空缺，另有兩個被兩個所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中和的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為，試計算該晶體中與的離子數(shù)之比。 （1999年全國高考題） [解答] 1.（1）與金屬反應時還原產(chǎn)物不論是，其物質(zhì)的量之和應該跟被還原的物質(zhì)的量相等。 （2）pH=0, 參加反應的為 設合金中的質(zhì)量為對求衡算。

36、 2.（1）3.40g醇中 醇分子中，H可按反應前后質(zhì)量不變來計算， 參加反應的的體積= 其質(zhì)量 生成 = （2）可以。該醇的最簡式為，此式中原子已經(jīng)飽和，所以它本身就是分子式。 CH2OH （3）C5H12O4是四個醇，結(jié)構(gòu)簡式為 HOH2C—C—CH2—OH CH2OH 3.（1）由體積為晶體的質(zhì)量即可求出晶體的密度， 中離子對數(shù)= 晶體的質(zhì)量即為晶體密度； 化簡得 （2）設 含物質(zhì)的量為， 由電中性列式： 離子數(shù)之比