尖子生培訓(xùn)小專題12 例析化學(xué)計算方法(二)差量法、關(guān)系式法

1、尖子生培訓(xùn)小專題12 例析化學(xué)計算方法(二)差量法、關(guān)系式法差量法是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的差量（固體質(zhì)量差、溶液質(zhì)量差、氣體體積差、氣體物質(zhì)的量之差等）以及造成這種差量的實質(zhì)及其關(guān)系，列出比例求解的方法。其基本方法是根據(jù)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式，找出反應(yīng)物與生成物中某化學(xué)量從始態(tài)到終態(tài)的差量（標(biāo)準(zhǔn)差）和實際發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的差值（實際差）進(jìn)行計算。在多步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)的產(chǎn)物即是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，根據(jù)化學(xué)方程式，每一步反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物之間都有一定的量的關(guān)系，所以可以利用某中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)與所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系，直接通過關(guān)系式，進(jìn)行求解簡化解題過程。多步反應(yīng)關(guān)系式

2、法的基本思路是根據(jù)原子守恒，建立起始物質(zhì)與終端物質(zhì)之間的對應(yīng)關(guān)系。下面就例析差量法、關(guān)系式法在解化學(xué)計算題中的應(yīng)用。典型問題1 差量法的應(yīng)用例1 將4.66g鹵素互化物BrClx溶于水后，通入足量SO2氣體與其反應(yīng)生成氫溴酸、鹽酸和硫酸，再用堿將溶液調(diào)至中性后，加入過量Ba(NO3)2溶液，充分反應(yīng)后濾去沉淀物，再向濾液中加入過量AgNO3溶液，最后得鹵化銀沉淀15.46g。試計算：（1）參加反應(yīng)的AgNO3的物質(zhì)的量。（2）BrClx中的x值。【思路】分析本題是已知反應(yīng)物固體的質(zhì)量及生成固體的質(zhì)量，可考慮用固體質(zhì)量差量法計算。 【答案】（1）0.1mol （2）3【解析】固體增加的質(zhì)量就是參

3、加反應(yīng)的Ag元素質(zhì)量，故n(AgNO3)= n(Ag)=（15.464.66）/108=0.1mol又因 BrClx AgBr + xAgCl 質(zhì)量增加m 80+35.5x 108（1+x） 4.66g 15.46g4.66g 則：x=3【方法歸納】差量法解題步驟（1）分析題意：分析化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系，引起差值的原因。 （2）確定是否能用差量法：分析差值與始態(tài)量或終態(tài)量是否存在比例關(guān)系，以確定是否能用差量法。 （3）寫出正確的化學(xué)方程式。 （4）根據(jù)題意確定“理論差量”與題中提供“實際差量”，列出比例關(guān)系，求出答案。 典型問題2 關(guān)系式法的應(yīng)用例2 接觸法制硫酸排放的尾氣中含有少量的

4、SO2，為防止污染大氣，在排放前應(yīng)設(shè)法進(jìn)行綜合利用?，F(xiàn)有某硫酸廠每天排放的10000 m3尾氣中含有含0.2%（體積分?jǐn)?shù)）的SO2，問用NaOH溶液、生石灰及O2處理后，假設(shè)硫元素不損失，理論上可得到多少千克石膏（CaSO4·2H2O）？ 【思路】本題涉及的反應(yīng)多，如果一步一步的計算，過于繁瑣且易出錯，可根據(jù)硫守恒列出關(guān)系式運算。 【答案】153.6 kg【解析】根據(jù)題意，硫酸工業(yè)尾氣處理過程中硫元素不損失，即硫原子守恒，因此可得關(guān)系式： SO2 CaSO4·2H2O 22.4 L 172 g 1000×104×0.2% L m(CaSO4·2

5、H2O)解得：m(CaSO4·2H2O)153.6×103 g153.6 kg【方法歸納】凡反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，上一步反應(yīng)的產(chǎn)物為下一步反應(yīng)的反應(yīng)物的反應(yīng)，絕大多數(shù)可用關(guān)系式法解決。尋找關(guān)系式的方法，一般有以下兩種：1.寫出各步反應(yīng)的方程式，然后逐一遞進(jìn)找出關(guān)系式；2.根據(jù)某原子守恒，直接寫出關(guān)系式。自我檢測1 在空氣中將無水的硝酸銅和銅粉的混合物灼燒后(即生成CuO)，所得物質(zhì)的質(zhì)量與原混合物的質(zhì)量相等，求原混合物中硝酸銅的百分含量。2 臭氧層是地球生命的保護(hù)神，臭氧比氧氣具有更強(qiáng)的氧化性。實驗室可將氧氣通過高壓放電管來制取臭氧： 3O22O3（1）若在上述反應(yīng)中有30%的氧氣

6、轉(zhuǎn)化為臭氧，所得混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為_g/mol（保留一位小數(shù)）。（2）將8L氧氣通過高壓放電管后，恢復(fù)到原狀況，得到氣體6.5L，其中臭氧為_L。（3）實驗室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通入盛有20.0g銅粉的反應(yīng)器中，充分加熱后，粉末的質(zhì)量變?yōu)?1.6g。則原混合氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為_。3. 在 O2 中燃燒 0.22 g 硫和鐵組成的化合物，使其中的硫全部轉(zhuǎn)化為 SO2，將這些 SO2全部轉(zhuǎn)化為 SO3，生成的 SO3 完全被 H2O 吸收。所得 H2SO4 可用 10.0 mL 0.50 mol·L1 的 NaOH(aq)完全中和，則原化合物中硫元素的質(zhì)

7、量分?jǐn)?shù)為_。4. 某化肥廠以氨為原料制備 NH4NO3，已知由氨制 NO 的產(chǎn)率是 96%，NO 制硝酸的產(chǎn)率是 92%，求制硝酸所用去的氨的質(zhì)量占總耗氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？答案1. 【答案】30.32%【解析】因為灼燒前后混合物的質(zhì)量相等，所以發(fā)生反應(yīng)時Cu(NO3)2分解減少的質(zhì)量與Cu被氧化增加的質(zhì)量相等。設(shè)原混合物的質(zhì)量為1g，其中含Cu(NO3)2為xg，Cu粉為(1-x)g。Cu(NO3)2 CuO   質(zhì)量減量m1188 g 108 gx gY1=27x/47 g2CuO2= 2CuO      

8、60; 質(zhì)量增量m22×64 g  32 g(1x) g Y2=(1-x)/4 g質(zhì)量減少量等于質(zhì)量增加量（Y1=Y2），列式解得x=0.3032，原混合物中硝酸銅的百分含量為30.32%。2.【答案】(1)35.6 (2)3 (3)0.5 【解析】（1）假設(shè)有1mol O2，則 3O2 2O3開始 1mol 0反應(yīng) 0.3mol 0.2mol平衡 0.7mol 0.2mol所以平均摩爾質(zhì)量為:0.7/0.9×32g·mol10.2/0.9×48g·mol1=35.6g·mol1或者1mol×32g·mo

9、l1/（0.2+0.7）mol=35.6g·mol1（2）此題應(yīng)根據(jù)差量法計算設(shè)生成臭氧的體積為X，則：3O2 2O3 V 3 2 1 X 8-6.5=1.5(L) 列方程式得2/X=(3-2)/(8-6.5) X=3L （3）n（混合氣體）=0.896/22.4 =0.04(mol)設(shè)臭氧的體積分?jǐn)?shù)為a，根據(jù)氧原子守恒0.04mol·a·30.04mol·(1a)·2=(21.6-20)/16 mol 解得a=0.53. 【答案】0.36【解析】S H2SO4 2NaOHn(S)=1/2n(NaOH)=1/2×0.010 L×0.50 mol·L1=0.0025 mol，w(S)=0.36。4. 【答案】0.53 【解析】將本題分解為兩步計算，并輔以一定的數(shù)值，可以化繁為簡。根據(jù)合成 NH4NO3 的反應(yīng)：NH3 HNO3=NH4NO3可知當(dāng)合成 80 t NH4NO3 時，需要用 63 t HNO3