高中化学计算的解释

高中化学计算
绪言
化学计算是从定量的角度来研究物质变化的规律，学好化学计算，对于化学基本概念的深化，科学思维的训练，智力、能力的培养，都有重要作用。

一、化学计算的基本特点
1、概念性强化学计算是化学知识与数学计算的有机结合，化学计算是对相关化学知识的正确理解上的深层次的应用，因此要进行化学计算，首先必须非常清楚所涉及到的化学知识，做到概念及理论理解准确到位。

比如：要求某个反应所得的生成物的量，首先须清楚所发生的是什么反应，并能正确地写出化学方程式。

2、灵活度大化学计算虽然在一定程度上对数学有一定的依赖关系，但化学计算主要还是运用数学方法或原理解决化学实际问题。

由于化学计算涉及化学与数学两个方面，可能需组合运用较多的化学基础知识（如概念、化学反应知识等）和数学思维方法（如逻辑推理、数形变换等）。

由于题中可能包含着隐含的关系式、关系量，且逻辑思维性能力要求较强，使得化学计算灵活度较大。

其中有些题目需要挖掘题示、弄清题意；有些题目需要逻辑推理、分析讨论；有些题目需要巧设未知，进行信息转换。

因而，化学计算没有一成不变的方法模式，重要的是在平时的训练中建立起解题的基本思维模式。

二、化学计算题的能力考查与解题思想
1、能力考查：将化学问题抽象成为数学问题，利用数学工具，结合化学知识通过计算和推理解决化学问题的能力。

2、解题思想：转化思想、守恒思想、数化结合思想（函数思想、分类讨论思想、数形结合思想等）、假设与验证相结合的思想等。

3、要注意适当把握好常规解法和巧解的关系，注重常规解法，不要刻意追求巧解。

常规是基础，能巧则巧（题设提供了巧解的条件），不能巧则用常规解法。

第一单元化学计算的基本方法
化学计算的类型很多，中学化学中最常见的计算主要分为两个方面：根据化学方程式
计算和根据概念公式的计算。

无论解哪种类型的化学计算题，都要准确掌握化学基本概念，熟练运用化学方程式。

基本概念是解化学计算题的前提，基本概念不清楚，化学计算就无从入手，就不可能形成正确的解题思路。

化学方程式是进行化学计算的依据，如果写错了化学方程式，必然会从根本上导致错误的化学计算。

一、化学计算的基本解题步骤
化学计算题虽然千变万化，没有固定的方法模式，但有基本的思维模式，即最不可缺少的三个环节：把握题示信息＋联系基础知识＋运用逻辑思维。

在解化学计算题时要做到以下几点：
1、认真审题认真阅读，弄清已知量和待求量；挖掘题示信息，找到解题的突破口和切入点。

2、深入析题弄清题意后，在明确化学涵义的基础上，选择、调用贮存在自己头脑中的基础知识，将问题分解、迁移、转换、重组、找出已知量和待求量的内在联系，确定正确的解题思路。

3、规范解题解题时应做到：有依有据，解法正确，书写工整，计算结果正确，有明确的回答以及必要的分析和讨论
二、物质的量在化学计算中的运用
物质的量用于化学计算，其范围之广泛，方法之简便，是使用其它方法难以比拟的。

因为，物质的粒子数（N）、物质的质量（m）、溶液的物质的量浓度（C）、气体在标准状况下的体积（V），都可以通过物质的量（n）联系在一起。

在化学反应中，任意反应物，生成物间的物质的量之比，就是化学方程式中各物质的化学计量数之比，且都是简单的整数比，将物质的量用于化学计算，可以省略一些化学式的计算，可以把相关的多个化学反应联系起来，使化学计算过程简化。

物质的量用于化学
计算的基本方法是：
1、将已知物的物理量变成物质的量；
2、根据化学方程式或关系式，从已知物的物质的量找出未知物的物质的量；
3、将未知物的物质的量变成未知物的未知求问。

三、要重视概念分析
化学计算是基本概念的运用和深化。

要准确地、深刻地理解基本概念，抓好一系列相关基本概念间的内在联系，形成基本概念的网络，还要运用基本概念，从定量的角度去分析各种物质之间的关系，才能形成计算能力。

四、要全面思考问题
化学计算不但要回答生成哪种物质，还要回答生成该种物质的数量，是一种较高层次的思维训练，尤其是当遇到较为复杂的化学计算时，要学会全面思考问题，认真分析可能出现的各种情况，从多个角度支探究解法，科学地、严格地进行论证，寻求得出全面答案，提高分析能力和计算能力。

五、化学计算要理论联系实际
化学与生产、生活、环境、科学技术发展等都有着密切的联系，进行化学计算时，要注意此特点，要运用学过的化学知识，解决实际的化学计算问题。

第二单元化学计算的常用方法与技巧
一、守恒法
守恒定律是自然界最重要的基本定律，是构成化学学科的基础。

化学反应是原子（包括离子）之间的重新组合，反应前后组成物质的原子个数、物质的质量始终保持不变，即保持守恒。

所谓守恒，就是指物质变化（化学变化、物理变化）的过程中，某一特定的量固定不变。

“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒等作为依据，寻找化学式中正负化合价总数绝对值相等；复分解反应中阴、阳离子所带正、负电荷总量相等；氧化还原反应中氧化剂与还原剂得失电子总数相等；几个连
续或平行反应前后某种粒子的物质的量相等作为解题的基本思路。

在化学计算中，守恒法运用十分广泛，特别是有关混合物或反应关系复杂的化学试题，运用守恒法求解，无需考虑反应体系各组成间相互作用过程，也无需考虑变化所经历的具体途径，只需把握反应体系中某一组分相互作用前后的始态和终态，即某一特定的量是固定不变的。

抓住这一特点，就会使问题中的化学关系更简捷地展现出来，可免去一些繁杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和准确率。

因此，守恒法解题成了化学解题的典型方法之一，是常用的、重要的解题技巧。

守恒法包括质量守恒法、原子守恒法、离子守恒法、电子守恒法、电荷守恒法等。

1、质量守恒法
是依据化学反应前后反应物的总质量与生成物的总质量相等的原理，它是化学反应中定量计算的基础。

它主要包括：反应物的总质量与生成物的总质量守恒、反应物中某元素的质量守恒、析晶过程中溶质总质量守恒、可逆反应中总质量守恒等。

练习1 现有一块铝铁合金，欲测定其含铝量，进行如下实验：切取一小块合金，将其溶于盐酸中，然后加入足量的NaOH溶液，待溶液中的沉淀全部转变为红褐色时，过滤沉淀物，将其在空气中灼烧，最后得到红棕色粉末，经称量该红棕色粉末的质量恰好跟原来的铝合金试样等，试计算此合金中铝的质量分数。

（30%）
练习2 已知20℃时碳酸钠溶解度为20g，20℃时，向足量饱和碳酸钠溶液中加入1.40g 无水碳酸钠，搅拌后静置，过滤、干燥、最终所得晶体的质量为（5.72g ）
练习3A、B、C三种物质各15 g ，它们发生反应时生成30 g 新物质D，若增加10 g C，A与C恰好完全反应，则A与B参加反应的质量比为多少？（3∶2）
练习4将5 g A，1 g B，2 g C置于一密闭容器内加热，反应后分析得知，混合物中除含2 gA， 4.2 g C外，还有一种物质D。

已知A、B、C、D的相对分子质量依次是30、20、44、18，求上述化学方程式的表达式（分别用A、B、C、D表示）
练习5 向一定量的未知浓度的氯化钡溶液中加入硝酸银溶液使Cl—完全沉淀，其结果是生成溶液的质量与所加入的硝酸银溶液的质量相等，求氯化钡的质量分数浓度？（72.5%）
2、原子守恒法
化学反应是原子（包括离子）间重新结合成分子（包括晶体）的过程，在反应前后原子的种类和个数均没有发生变化。

依据这一原理建立起的原子守恒定律，常应用于多步连续反应的计算、复杂化学方程式的计算和有机物分子组成的计算。

练习1在标准状况下把4.48 L氯气与3.1克磷充分接触使之反应，所得PCl3和PCl5的物质的量之比是
练习2为除去NO、NO2等大气污染气体，常采用NaOH溶液进行吸收处理：
3 NO2 + 2NaOH = 2Na NO3 + NO + H2O NO2 + NO + 2NaOH = 2Na NO2 + H2O
现有a mol NO，b mol NO2组成的混合气体，用浓度为c mol·L—1的NaOH 溶液吸收至无气体剩余，求需此NaOH溶液的体积
练习3 有一在空气中放置了一段时间的KOH固体，经分析测知其含水2.8%、含
K2CO337.3% 取1克该样品投入25 mL 2 mol·L—1的盐酸中后，多余的盐酸用1.0 mol·L—1 KOH溶液30.8mL恰好完全中和，求蒸发中和后的溶液可得到固体的质量。

（3.725 g）
练习4 38.4 mg Cu跟适量的浓HNO3反应，Cu完全反应后共收集到气体22.4 mL(标准状态下)，求反应消耗的HNO3的物质的量。

（2.2×10—3mol）
3、离子守恒法
离子守恒是根据离子反应中，反应前后元素离子数目不变的原理，计算过程中不需要依据化学反应方程式，只需找到起始和终止时离子的对应关系，即可计算出所需结果。

练习1 在铁与氧化铁的混合物15g中加入稀硫酸150 mL，放出氢气1.68 L（标准状况），同时铁和氧化铁均无剩余。

向溶液中滴入KSCN未见颜色变化。

为了中和过量的硫酸，且使Fe2+完全转化成氢氧化亚铁，共耗3.0 mol·L—1的氢氧化钠溶液200mL ，求原硫酸的物质的量浓度。

（2.0mol·L—1）
练习2 将a克Fe2O3和Al2O3的混合物溶解在过量的200mlc（H+）=0.1mol/l的硫酸溶液中，然后往其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好沉淀，用去NaOH溶液100ml，则NaOH 溶液的浓度为多少？（0.2mol/l）
练习3 把6.55克NaHCO3和Na2CO3·10H2O 的混合物溶于水，制成100mL溶液，其中Na+浓度为0.5 mol·L—1，如果将6.55克这种混合物加热到恒重，会失重多少克？（3.9克）
练习4 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL 1.00 mol·L—1 的HCl，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的气体（标准状况下），所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（）
A、11.2g
B、5.6g
C、2.8g
D、1.4g
4、电子守恒法
在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。

其外观特征即化合价升高总价数等于化合价降低总价数。

利用这一特点在解题过程中首先找出氧化剂、还原剂的物质的量及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量，然后根据电子守恒列等式求解。

练习1 20 mL 浓度为0.05 mol·L—1的Na2SO3溶液，恰好与20 mL 浓度为0.025 mol·L—1的K2Cr2O7溶液完全反应，则元素Cr在还原产物中的价态是。

练习2 4.2克铜银合金和足量的稀硝酸反应，生成0.448升NO气体（标准状况），求合金中银的质量分数。

（77.1%）
练习3 14g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L（标准状况下）氧气混合通入水中恰好全部被水吸收，求合金中铜的质量。

（3.2g）
练习4 将3.48克四氧化三铁完全溶解在100mL1mol/L硫酸中，然后加K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2+全部转化为Fe3+，Cr2O72—全部转化为Cr3+，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度为。

5、电荷守恒法
在物理或化学变化中，电荷是守恒的，对于电解质溶液来说，溶液中阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数必然相等，整个溶液不显电性，即电荷守恒。

以此为依据，在溶液的酸碱性计算、电解质溶液中离子浓度的计算、离子浓度大小的判断及电解、电镀中的计算均有广泛应用。

练习1将氯化钠、氯化镁、硫酸镁三种盐配成混合液1L，若钠离子为0.1mol，镁离子为0.25 mol，氯离子为0.2 mol，则硫酸根离子应为（）
A、0.5 mol
B、0.25 mol
C、0.1mol
D、0.2 mol
练习2将KCl和KBr混合物13.4克溶于水配成500mL溶液，通入过量的Cl2，反应后将溶液蒸干，得固体11.175 g，则原溶液中K+、Cl—、Br—的物质的量之比为（）
A、3∶2∶1
B、1∶2∶3
C、1∶3∶2
D、2∶3∶1
练习3100 mL 0.1 mol·L—1醋酸与50 mL 0.1mol·L—1 NaOH溶液混合，溶液pH ＜7，则溶液中离子浓度关系正确的是（）
A、c(CH3COO—)＞c(Na+ )＞c(H+ )＞c(OH—)
B、c(Na+ )＞c(CH3COO—)＞c(H+ )＞c(OH—)
C、c(CH3COO—)= c(Na+ )＞c(H+ )＞c(OH—)
D、c(CH3COO—)＞c(H+ )＞c(Na+ )＞c(OH—)
练习4 取相同体积的KI、Na2S、和FeBr2溶液，分别通往适量的Cl2，当恰好完全反应时，三种溶液消耗的Cl2的体积相同（同温、同压下），则KI、Na2S、和FeBr2溶液的物质的量浓度之比为（）
A、6∶3∶2
B、2∶1∶3
C、1∶1∶1
D、1∶2∶3。