高考通常會將化學計算穿插在各類題型中考査,主要以填空題形式出現(xiàn),一般不要求寫出具體過程或只要求寫出其中某一問的解答過程〖化學單獨命題考査的省份則要求有詳細的解答過程〉。從近幾年高考試題的內(nèi)容上看,化學計算題主要可分為常規(guī)計算題、填空計算題和圖表分析計算題。從計算類型上看,主要涉及多步反應的計算、混合物的計算、過量問題的計算、化合物組成的計算。抓住“量的關系”,選取恰當?shù)慕忸}方法,可以使問題準確、快捷地得以解決。
―、多步反應的計算
對于多步反應體系,依據(jù)若干化學反應方程式,找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)之間量的關系,并據(jù)此列比例式進行計算求解的方法,稱為“關系式”法。利用關系式法可以節(jié)省不必要的中間運算步驟。解題的關鍵是建立最簡關系式。
找最簡關系式的依據(jù):
?。?)利用微粒守恒關系建立關系式:若反應物中的某種元素全部進入最終生成物中,則根據(jù)元素質(zhì)量守恒直接找出最簡關系式。
(2)利用方程式中的化學計量數(shù)間的關系建立關系式:若反應物中的元素只有部分或完全沒有進入最終生成物中,則應依次寫出相關反應的方程式,根據(jù)相關物質(zhì)的計量數(shù),找出最簡關系式。
(3)利用方程式的疊加:依次寫出相關反應方程式,通過方程式疊加,將中間反應的反應物和生成物全部消除建立關系式。
幾個技巧:
(1)化合物中某元素的損失率(利用率)等于該化合物的損失率(利用率)。
(2)在同一反應中,產(chǎn)物的產(chǎn)率和原料的利用率相等。
(3)對化工生產(chǎn)中多步反應的計算問題,只要把原料的損耗率、產(chǎn)率都歸結(jié)為原料的利用率,再把不同物質(zhì)的利用率歸結(jié)為同一種物質(zhì)的利用率,便可大大簡化解題步驟。
例1實驗室可由軟猛礦〔主要成分為MnO2〕制備KMnSO4,方法如下:軟錳礦與過量固體KOH和KClO3在高溫下反應,生成猛酸鉀(K2MnSO4)和KCl用水溶解,濾去殘渣,濾液酸化后得KMnSO4。請回答:
〔1〉軟錳礦制備K2MnSO4的化學方程式是;
?。?)K2MnSO4制備KMnSO4的離子方程式是 ;
(3)若用2.5g軟錳礦(含MnO280%)進行上述實驗,計算KMnSO4的理論產(chǎn)量;
(4) KMnSO4能與熱的經(jīng)疏酸酸化的Na2C2O4反應生成Mn+和CO2,該反應的化學方程式是;
上述制得的KMnSO4產(chǎn)品0.165g,恰好與0.335g純Na2C2O4反應完全,計算該KMnSO4的純度。
解析:(1)反應中的變價元素是錳和氯,錳元素由+4價升高為+6價,氯元素由+5價降低到-1價,根據(jù)化合價升降總數(shù)相等,參加反應的二氧化錳和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為3:1。故該反應的化學方程式是:
3MnO2+ KClO3+6KOH 3K2MnSO4+KCl+3H2O
?。?)根據(jù)化合價變化和電荷守恒可寫出并配平該離子方程式:
3MnO42-+4H+ MnO2↓+2MnO4-+2H2O
(3)根據(jù)(1)和(2)中的兩個方程式可以得到關系式:
二、混合物組成的計算
混合物的計算多以二元或三元混合物發(fā)生多步反應的形式出現(xiàn)。解題過程中必須仔細審題,理清各物質(zhì)之間量的關系,最好能通過畫方框圖幫助審題。解混合物計算題的常規(guī)解法要注意六個字一“巧設、寫全、直標”。巧設:以設摩爾為最佳;寫全:依次寫出各有關反應的化學方程式;直標:
將相關物質(zhì)的物質(zhì)的量直接標在方程式下邊。最后根據(jù)題意,列出二元或三元一次方程組求解。
例2在隔絕空氣的條件下,某同學將一塊部分被氧化的鈉用一張已除去氧化膜,并用針刺一些小孔的鋁箔包好,然后放入盛滿水且倒置于水槽中的容器內(nèi)。待鈉塊反應完全后,在容器中共收集到1.12L氫氣(標準狀況),此時測得鋁箔質(zhì)量比反應前減少了0.27g,水槽和容器內(nèi)溶液的總體積為2