知識,方法,給你想要的! 巧用“差量法”解化學(xué)計算題 在化學(xué)反應(yīng)中,各物質(zhì)是按一定量的比例關(guān)系反應(yīng)進(jìn)行的,因此可以根據(jù)題中的相關(guān)量或?qū)?yīng)量的差量,得到相應(yīng)的解題方法——即差量法。“差量法”就是不考慮變化過程,利用最終態(tài)(生成物)與最初態(tài)(反應(yīng)物)的量的變化來求解的方法。如:2C(s)+O2(g)=2CO(g);△H=-221kJ/mol,其中△m(s),△n(g),△V(g),△H分別為24g、1mol、22.4L、221kJ,在這當(dāng)中,7個數(shù)值之間都是相關(guān)聯(lián)的且成正比例關(guān)系的物理量,其中包括化學(xué)反應(yīng)前后固態(tài)物質(zhì)質(zhì)量減小,△m(s)24g,氣體物質(zhì)的量增加△n(g)1mol氣體物質(zhì)體積增加△V(g)22.4L,反應(yīng)熱△H221kJ由此可得,差值可以應(yīng)用于有關(guān)化學(xué)的計算。 化學(xué)計算中的“差量法”的理論依據(jù)是數(shù)學(xué)上的“等比定理”: 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)量的變化,找出差量,列出比例式,進(jìn)行求解的一種化學(xué)計算的解題技巧。解題時應(yīng)注意:只有當(dāng)差值與始態(tài)或終態(tài)量存在比例關(guān)系,且化學(xué)計量的差值必須是同一物理量時,才能用差量法。這種方法好在差量可以是質(zhì)量差、氣體的體積差、物質(zhì)的量差等。 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,以確定是否能用差值法。 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(shí)際差量”,列出比例關(guān)系,求出答案。 ①x、y可表示物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積等,因而差量可指質(zhì)量之差(△m)物質(zhì)的量之差(△n)或氣體體積之差(△V)等. ②分清“差量”是增還是減.在較復(fù)雜的情況,存在多個反應(yīng),可能差量的增減方向并不一致,這就要取其代數(shù)和.若方向相同,則總差量等于各個分差量之和. ③正確分析形成差量的原因,找出對應(yīng)的根據(jù)方程式得出的“理論差量”是差量法解題的關(guān)鍵. 【例題1】KBr和KCl混合后質(zhì)量為3.87g,溶于水并加入過量AgNO3溶液中,生成6.63g沉淀,則混合物中鉀離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為( ) A. 0.780g B. 1.56g C. 2.56g D. 5.14g 解析1:(常規(guī)方法)題目求混合物中鉀離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù),關(guān)鍵是求鉀離子的質(zhì)量。常規(guī)方法是根據(jù)題給條件及涉及的所有反應(yīng)逐一書寫有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式,并假設(shè)混合物中KBr和KCl的質(zhì)量分別為x和y,假設(shè)生成的AgBr和AgCl的質(zhì)量分別為x1和y1,列方程組解方程,分別求出KBr和KCl的質(zhì)量,再由每個化學(xué)式中鉀元素所在的比例分別求出鉀離子的質(zhì)量,并相加。反應(yīng)的化學(xué)方程式和計算過程如下:
解析2:(差量法)假設(shè)混合物的組成為KR,設(shè)R的平均相對原子質(zhì)量為M,則不定反應(yīng)式如下,并用質(zhì)量差求解如下: 對照解析1和解析2可看出,“差量法”解題省去了繁瑣的設(shè)未知數(shù)一列方程組一解方程的求算過程,并且對于題目中的Br和Cl的質(zhì)量也巧妙地作了回避,因而使問題更簡單化了。 如果題給某個反應(yīng)過程中物質(zhì)始態(tài)質(zhì)量與終態(tài)質(zhì)量,則可采用反應(yīng)前后的質(zhì)量差來解題。 ①固體質(zhì)量差量法 例1:將12.8g銅片放入足量AgNO3溶液中,一段時間后,取出銅片洗凈烘干后,稱得質(zhì)量為13.56g,計算有多少克銅被氧化。 解析:銅與AgNO3發(fā)生反應(yīng):Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,從反應(yīng)方程式可以看出,有64g銅被氧化,會生成216g金屬銀,固體質(zhì)量增加152g,它與題中給出固體質(zhì)量差量構(gòu)成對應(yīng)比例關(guān)系,可用差量法求解。 ②液體質(zhì)量差量法 例2:天平兩端各放一只質(zhì)量相等的燒杯,內(nèi)盛等體積等濃度的足量稀鹽酸,將物質(zhì)的量都為amol的鋁和鎂分別放入左盤和右盤的燒杯中,反應(yīng)完畢后,在哪一盤的燒杯中加入多少克同種金屬才能平衡。 解析:開始反應(yīng)前和反應(yīng)后均要求天平平衡,實(shí)質(zhì)上是要求最終增加溶液的質(zhì)量相等,即可采用溶液質(zhì)量增加這一實(shí)質(zhì)即可求解。 當(dāng)有氣體參加化學(xué)反應(yīng)且題給涉及前后對于氣體在同溫、同壓下氣體體積的變化時,則可根據(jù)氣體分子反應(yīng)前后的分子總數(shù)之差,利用氣體體積的差量,列比例式來解題。 【例題2】CS2能夠在氧氣中完全燃燒生成CO2和SO2。今用0.228gCS2在448mL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況時的體積)中完全燃燒,反應(yīng)后氣體混合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是 A. 112 mL B. 224 mL C. 336 mL D. 448 mL 解析1:(常規(guī)方法)根據(jù)題給反應(yīng)物和生成物書寫化學(xué)反應(yīng)方程式,然后假設(shè)反應(yīng)生成了CO2和SO2氣體的體積分別為V(CO2)和V(SO2)。由于反應(yīng)物CS2和氧氣的量均為已知,首先判別過量問題,再根據(jù)阿伏伽德羅定律的推論及公式PV==nRT,得出氣體在同溫(T)、同壓(P)下的體積(V)之比等于氣體的物質(zhì)的量(n)之比,又根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)NA(mol-1)的定義及物質(zhì)的量與微粒個數(shù)之間的關(guān)系的公式: 假設(shè)0.228g CS2完全與氧氣反應(yīng),設(shè)所需氧氣的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為V(O2),化學(xué)反應(yīng)方程式及判斷反應(yīng)過量問題如下: 解析2:(差量法)書寫化學(xué)反應(yīng)式并分析氣體在反應(yīng)前后的分子總數(shù)之差,利用差量法解題。 經(jīng)上述反應(yīng)分析,反應(yīng)前后氣體的體積差量為零,即反應(yīng)后氣體混合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積仍然是448mL。 對照解析1和解析2可看出,“差量法”是用反應(yīng)前后的體積差來計算,可以不考慮混合氣體中的其他無關(guān)氣體,也無需考慮多余的反應(yīng)物,也無需判斷過量問題。 ![]() 例3:CS2是實(shí)驗(yàn)室常用有機(jī)溶劑,取一定量CS2在氧氣中充分燃燒,生成SO2和CO2,若0.1mol CS2在1mol O2中完全燃燒反應(yīng)生成氣體混合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是() A.6.72L B.13.44L C.15.68L D.22.4L 解析:由于CS2+3O2=CO2+2SO2,從量上來分析CS2全部反應(yīng),O2有剩余,故最后氣體為O2,CO2和SO2的混合氣,從狀態(tài)來分析,只有CS2是液體,其余全為氣體,再從反應(yīng)方程式各物質(zhì)的系數(shù)分析,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,△n=O,故最后混合氣體的物質(zhì)的量仍為1mol,在標(biāo)況下其體積為22.4L,故正確答案為D。 通過以上兩個典型的例題,和采用常規(guī)法與差量法的解析對比,不難發(fā)現(xiàn):“差量法”不僅可以省去繁瑣的中間過程,而且還可以消除無關(guān)量的影響,使復(fù)雜的問題簡單、快捷化。值得廣泛的推廣。 |
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