化學(xué)計(jì)算題是中學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中比較頭痛的一類題目,也是他們?cè)跍y(cè)驗(yàn)和考試中最難得分的一類題目,能選用最合適的方法準(zhǔn)確而快速地解決計(jì)算題,對(duì)于提高學(xué)習(xí)成績(jī),增強(qiáng)學(xué)習(xí)效率,有著重要意義.
選用合適的方法解計(jì)算題,不但可以縮短解題的時(shí)間,還有助于減小計(jì)算過(guò)程中的運(yùn)算量,盡可能地降低運(yùn)算過(guò)程中出錯(cuò)的機(jī)會(huì).例如下題,有兩種不同的解法,相比之下,不難看出選取合適方法的重要性:
[例1] 30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12克銅片反應(yīng),當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后,共收集到氣體2.24升(S.T.P),則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為
A.9mol/L B.8mol/L C.5mol/L D.10mol/L
解法一:
因?yàn)轭}目中無(wú)指明硝酸是濃或稀,所以產(chǎn)物不能確定,根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的兩個(gè)方程式:
(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
(2)Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,
可以設(shè)參與反應(yīng)(1)的Cu為xmol,則反應(yīng)生成的NO氣體為2/3xmol,反應(yīng)消耗的硝酸為8/3xmol,再設(shè)參與反應(yīng)(2)的Cu為ymol,則反應(yīng)生成的NO2氣體為2ymol,反應(yīng)消耗的硝酸為4ymol,從而可以列出方程組:
(x+y)*64=5.12,
[(2/3)x+2y]*22.4=2.24,
求得x=0.045mol,y=0.035mol,
則所耗硝酸為8/3x+4y=0.26mol,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
解法二:
根據(jù)質(zhì)量守恒定律,由于銅片只與硝酸完全反應(yīng)生成Cu2+,則產(chǎn)物應(yīng)為硝酸銅,且其物質(zhì)的量與原來(lái)的銅片一樣,均為5.12/64=0.08摩,從產(chǎn)物的化學(xué)式Cu(NO3)2可以看出,參與復(fù)分解反應(yīng)提供NO3-的HNO3有2*0.08=0.16摩;而反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物,無(wú)論是NO還是NO2,每一個(gè)分子都含有一個(gè)N原子,則氣體分子總數(shù)就相當(dāng)于參與氧化還原反應(yīng)的HNO3的摩爾數(shù),所以每消耗一摩HNO3都產(chǎn)生22.4L氣體(可以是NO或NO2甚至是兩者的混合物),現(xiàn)有氣體2.24L,即有0.1摩HNO3參與了氧化還原反應(yīng),故所耗硝酸為0.16+0.1=0.26摩,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
從以上兩種方法可以看出,本題是選擇題,只要求出結(jié)果便可,不論方式及解題規(guī)范,而此題的關(guān)鍵之處在于能否熟練應(yīng)用質(zhì)量守恒定律,第二種方法運(yùn)用了守恒法,所以運(yùn)算量要少得多,也不需要先將化學(xué)方程式列出,配平,從而大大縮短了解題時(shí)間,更避免了因不知按哪一個(gè)方程式來(lái)求硝酸所導(dǎo)致的恐慌.
選用合適的方法解計(jì)算題,不但可以縮短解題的時(shí)間,還有助于減小計(jì)算過(guò)程中的運(yùn)算量,盡可能地降低運(yùn)算過(guò)程中出錯(cuò)的機(jī)會(huì).例如下題,有兩種不同的解法,相比之下,不難看出選取合適方法的重要性:
[例1] 30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12克銅片反應(yīng),當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后,共收集到氣體2.24升(S.T.P),則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為
A.9mol/L B.8mol/L C.5mol/L D.10mol/L
解法一:
因?yàn)轭}目中無(wú)指明硝酸是濃或稀,所以產(chǎn)物不能確定,根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的兩個(gè)方程式:
(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
(2)Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,
可以設(shè)參與反應(yīng)(1)的Cu為xmol,則反應(yīng)生成的NO氣體為2/3xmol,反應(yīng)消耗的硝酸為8/3xmol,再設(shè)參與反應(yīng)(2)的Cu為ymol,則反應(yīng)生成的NO2氣體為2ymol,反應(yīng)消耗的硝酸為4ymol,從而可以列出方程組:
(x+y)*64=5.12,
[(2/3)x+2y]*22.4=2.24,
求得x=0.045mol,y=0.035mol,
則所耗硝酸為8/3x+4y=0.26mol,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
解法二:
根據(jù)質(zhì)量守恒定律,由于銅片只與硝酸完全反應(yīng)生成Cu2+,則產(chǎn)物應(yīng)為硝酸銅,且其物質(zhì)的量與原來(lái)的銅片一樣,均為5.12/64=0.08摩,從產(chǎn)物的化學(xué)式Cu(NO3)2可以看出,參與復(fù)分解反應(yīng)提供NO3-的HNO3有2*0.08=0.16摩;而反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物,無(wú)論是NO還是NO2,每一個(gè)分子都含有一個(gè)N原子,則氣體分子總數(shù)就相當(dāng)于參與氧化還原反應(yīng)的HNO3的摩爾數(shù),所以每消耗一摩HNO3都產(chǎn)生22.4L氣體(可以是NO或NO2甚至是兩者的混合物),現(xiàn)有氣體2.24L,即有0.1摩HNO3參與了氧化還原反應(yīng),故所耗硝酸為0.16+0.1=0.26摩,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
從以上兩種方法可以看出,本題是選擇題,只要求出結(jié)果便可,不論方式及解題規(guī)范,而此題的關(guān)鍵之處在于能否熟練應(yīng)用質(zhì)量守恒定律,第二種方法運(yùn)用了守恒法,所以運(yùn)算量要少得多,也不需要先將化學(xué)方程式列出,配平,從而大大縮短了解題時(shí)間,更避免了因不知按哪一個(gè)方程式來(lái)求硝酸所導(dǎo)致的恐慌.