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多步反应中的过量问题

来源:未知作者:毛远明 点击:所属专题: 过量计算 多步反应 过量与少量
这类题的特点是某一过量的反应物还能与反应产物发生后续反应,因而情况更为复杂。一般分析这类问题常借助数学方法(如利用区间讨论法或极值法),用动态的观点分析量与量间的变化关系。 (1)区间讨论法:这种方法的一般步骤是:①先写出可能的反应方程式;②确定分界点,将

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这类题的特点是某一过量的反应物还能与反应产物发生后续反应,因而情况更为复杂。一般分析这类问题常借助数学方法(如利用区间讨论法或极值法),用动态的观点分析量与量间的变化关系。

(1)区间讨论法:这种方法的一般步骤是:①先写出可能的反应方程式;②确定分界点,将所讨论的范围划分为不同的区域和点(若采用数轴进行,则更为直观);③逐一进行区间讨论。

(2)极值法:所谓极值法(又称极端思维)就是从某种极限状态出发,进行分析、推理、判断的一种思维方法。其一般做法是,先根据边界条件(极值)确定答案的可能取值范围,然后再结合题给条件,确定答案。

例1将a molH2S和1mol O2置于一个容积可变的容器内进行反应。维持容器内气体的压强不变(101KPa),在120℃下测得反应前后容器内气体的密度分别为ρ1和ρ2。若a的取值不同,则H2S的氧化产物可能有如下三种情况:

(1)全部是SO2,此时a的取值范围是______。

(2)全部是S,此时a的取值范围是______,并且ρ1______ρ2(填大于、小于或等于)

(3)部分是SO2,部分是S,此时a的取值范围是______。

反应所生成的SO2的物质的量为______mol,容器内气体物质的量之和为______mol。(以含a的代表式表示)。

解析:本题以H2S燃烧反应原理为依托,考查学生对物质的量、气体摩尔体积、气体密度等概念的理解,并应用它们的内在关系以及化学方程式进行多步反应字母数据型过量计算与推理。

本题与常见的过量计算试题不同之处是:通过给定的燃烧产物计算推断起始反应物的配比范围,来考查考生的逆向思维能力;同时通过字母数据的设问方式,来考查学生的数学抽象能力。

对字母型过量计算可采取程序化思维,其步骤为:

①确定界点——即使得相关物质的量比恰等于方程式系数比时,字母的取值。一般涉及几步反应就有几个界点(使用差量法计算时,有时界点数可少于反应步骤数)。

②区间讨论。在各取值范围内均不足量物质的量(即实际质量)或实际生成量作为计算依据。

本题解析过程为:

(1)产物全部为SO2时,O2足量,反应式为:

2H2S+3O2==3SO2+2H2O①

2/a=3/1,则界点为a=2/3,因为H2S可适量或不足,所

多步反应中的过量问题

(2)产物全部是S,H2S应足量,反应式为:

2H2S+O2==S+2H2O

多步反应中的过量问题

因为H2S可适量或过量,所以a≥2。

据已知,反应前后均在101KPa,120℃条件下,故H2O为气态。

由反应式可知:每消耗2mol H2S和1mol O2,则生成2mol 水蒸气,

多步反应中的过量问题

混合气体总密度较反应前小,即ρ1>ρ2。

(3)产物部分是SO2,部分是S。

a的取值应介于(1)、(2)两种状态之间即2/3<a<2。

据反应式①,O2过量。

多步反应中的过量问题

过量O2与产物S反应如下,且O2全部消耗:

多步反应中的过量问题

多步反应中的过量问题

(责任编辑:化学自习室)
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