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无数据化学计算题是近年来常见的题型,对于培养学生的抽象思维能力是一种良好的训练方法。
1.归一法
所谓归一法就是把被研究的物质数值定为一(单位视情况而定)来进行求解。这种方法思路清晰,步骤简捷,带有其独特之处,是解无数据化学计算题最常用的方法。
例:由CaCO3和MgCO3组成的混和物高温加热至质量不会再减少时,称得残留物的质量是原混和物的一半,则残留物中的Ca、Mg两种元素的物质量之比为多少?
解:高温加热时的化学方程式为:
CaCO3 CaO+CO2↑
MgCO3 MgO+CO2↑
由方程式可以看出:残留物中的Ca、Mg两种元素物质的量之比,等于CaO和MgO的物质的量之比,也等于CaCO3和MgCO3的物质的量之比。残留物质为原混和物的一半,说明残留物的质量与CO2的质量相等,而且CO2和残留物的物质的量也相等,由此可以看出CO2的分子量和残留物的平均分子量相等,都是44。
假设残留物为1摩尔,其中CaO为x摩尔,
则 56x+40(1-x)=44,
x=0.25(摩尔)。
1-x=1-0.25=0.75(摩尔)。
残留物中Ca、Mg两种元素的物质的量之比为:
0.25∶0.75=1∶3
2.差量法
化学反应的过程中,会造成物质在量的方面发生变化。这些变化的差量必定与某些量存在着某些关系,借助这种关系,就可以用差量法进行有关计算,这种方法简捷、方便。
例:在空气中将无水的硝酸铜和铜粉的混合物灼烧后(即生成CuO),所得物质的质量与原混合物的质量相等,求原混和物中硝酸铜的百分含量。
解:因为灼烧前后混和物的质量相等,所以发生反应时Cu(NO3)2分解减少的质量与Cu被氧化增加的质量相等。
设原混和物的质量为1克,其中含Cu(NO3)2为x克,Cu粉为(1-x)克。
2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2↑+O2↑ 质量减量
2×188克 216克
2Cu+O2 2CuO 质量增量
2×64克 32克
3.推理法
有些习题可以借助于化学方程式、化学式以及一些特定的条件,经过逐步推理得出关系式。
例:题目同上例(略)
解:混和物灼烧前后质量相等,都假设为1克,其中Cu(NO3)2设为x克,则铜粉为(1-X)克。
混和物灼烧的化学方程式:
2Cu+O2 2CuO
2Cu(NO3) 2CuO+4NO2↑+O2↑
由以上两个化学方程式可以看出:CuO的物质的量等于Cu的物质的量加上Cu(NO3)2的物质的量。
解得 X≈0.3032(克)
4.假定法
有些习题,由于题设条件或间接条件不确切,造成求解的结论出现几种可能。处理此类问题往往需要对不确切的条件进行假设,然后再依据这种假定进行计算、分析,从而求得可能的解。
例:在120℃时,某种烃和足量的空气充分反应后其体积不变,这种烃是什么?
解:假设这种烃的分子式为 CxHy。
根据阿氏定律可知,在相同条件下气体体积相等,则其物质的量也相等。
解得 y=4,
则这种烃的分子式为 CxHy。
讨论:假设为烷烃,分子式为CH4,甲烷;
假设为烯烃,分子式为C2H4,乙稀;
假设为炔烃,分子式为C3H4,丙炔。
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