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1、一、铝及其化合物的转化关系,二、铁及其化合物的转化关系,三、铜及其化合物的转化关系,四、硅及其化合物的转化关系及无机非金属材料 1硅及其化合物的转化关系,2无机非金属材料,有些化学计算题涉及的反应繁多，变化过程十分复杂，解题时如果仅根据化学反应方程式逐一去分析，按部就班地进行计算，往往会导致思路混乱，不但费时费力，而且极易出错，有时甚至无法解答。如果我们不去追究其反应过程，而是从产物的最终组成或者找出初始成分与最终成分之间的原子守恒进行整体分析，可使思路清晰，计算简化，从而快速求解，这种方法就叫终态分析法。该方法的思维模式：分析清楚过程，抓住化学反应的实质，只需考虑反应的最终结果，借助守恒思维
2、，问题便得以简化处理。,一、通过分析终态组成，根据质量守恒求解 质量守恒法是依据化学反应中反应物的总质量与生成物的总质量相等的原理，进行计算或推导的解题方法。 典例1在某一价金属的碘化物溶液中，加入AgNO3溶液，恰好完全反应，生成AgI沉淀和硝酸盐。已知该一价金属碘化物溶液的质量等于所得硝酸盐溶液的质量，则该硝酸银溶液中溶质的质量分数为() A38.2%B48.8% C50% D72.3%,【解析】此题是一道“无数据”计算型选择题，发掘隐含信息，利用“质量守恒”找出问题本质。此反应可表示为MIAgNO3=AgIMNO3，因n(AgNO3)n(MI)11，根据初始状态碘化物溶液的质量等于终态所
3、得硝酸盐溶液的质量，即可得加入AgNO3溶液的质量一定等于析出AgI沉淀的质量，故AgNO3溶液中溶质的质量分数： 【答案】D,典例2已知氯化铵在20时的溶解度为37.2 g，在80时的溶解度为65.6 g。现将80时的氯化铵饱和溶液496.8 g加热蒸发掉25 g水，然后冷却至20。求此时可析出氯化铵的质量。 【解析】常规解法可分两步计算：第一步先计算出80时496.8 g氯化铵饱和溶液冷却至20时，可析出溶质的质量；第二步计算出在20时蒸发掉25 g水时析出溶质的质量，以上两质量之和即为所求质量(或者：第一步先计算出80时蒸发掉25 g水可析出溶质的质量，第二步计算出上一步所得饱和溶液冷却
4、至20时又析出溶质的质量，以上两质量之和即为所求质量)。,【答案】94.5 g,二、通过分析终态组成，根据元素守恒求解 元素守恒法是指利用参加化学反应前后组成物质的元素种类不变和原子(或离子)数目不变的原理进行计算或推导的方法。采用元素守恒法，首先确定相关物质，然后找出始态、终态物质中某元素(原子)的等量关系或对应关系。,典例3已知NO2、SO2、CO等有毒气体是污染大气的罪魁祸首，故国家环保部门针对不同的污染源强制要求进行治理，如某硝酸工厂的尾气中含有较多的NO2和NO，必须用碱液吸收来消除污染。已知NO2和NaOH溶液反应为： 2NaOH2NO2=NaNO3NaNO2H2O， NO和NO2
5、与NaOH溶液反应为： NONO22NaOH=2NaNO2H2O。有m mol NO2和n mol NO组成的混合气体，用NaOH溶液将其完全吸收，无气体剩余。现有浓度为a molL1的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积最少是(),典例4将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在150条件下用电火花引燃，充分反应后，容器中无气体，且将残余物溶于水中无气体放出。则O2、CH4、Na2O2的物质的量之比与反应后容器内固体的成分为() A126；Na2CO3和NaHCO3 B214；Na2CO3 C126；Na2CO3和NaOH D214；Na2CO3和NaOH,【解析】本题涉及的反应有： C
6、H42O2 CO22H2O(g) 2Na2O22H2O(g)=2NaOHO2 本题所涉及的反应并不多，但本题的复杂之处在于以上三个反应属于循环反应，后两个反应中新生成的O2同原有的O2还可以与CH4反应。这些循环反应增大了解题的难度，很多人会陷入循环反应中，导致思维混乱。,根据终态分析法：依据题中所给条件150，充分反应后容器中无气体，且将残余物溶于水中无气体放出，可知反应结束时容器中无任何气体存在，则此时容器中只能有两种固体： Na2CO3和NaOH。则反应的始态和终态的组成都已确定，始态的反应物有三种：O2、CH4、Na2O2；终态的生成物有两种：Na2CO3、NaOH。根据O、C、H、N
7、a四种元素守恒可得到如下化学反应方程式： O22CH46Na2O2=2Na2CO38NaOH。显然O2、 CH4、Na2O2的物质的量之比为126。 【答案】C,三、通过分析终态组成，根据电子守恒求解 电子得失守恒法是根据氧化还原反应中得失电子数一定相等的原理进行计算或推导的方法。该方法常用于氧化还原反应和电解产物的有关计算中。,典例5铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原后只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为() A9.02 g B8.51 g C8.26 g D7.04
8、 g,【解析】涉及的化学反应有： Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O Mg4HNO3(浓)=Mg(NO3)22NO22H2O 2NO2N2O4 根据常规解法：设n(Cu)为x mol，n(Mg)为y mol，则有 根据质量守恒：64x24y4.6 得失电子守恒：2x2y 2 解得：x0.046，y0.069。,则生成沉淀质量：0.046980.069588.51(g)。 根据终态分析方法，该反应中铜、镁失去电子变成阳离子，最终生成氢氧化物，其中失去电子的总数在数值上应该和生成氢氧化物中的氢氧根离子的总数相等。 因为：HNO3NO2；2NO2N2O4。 则n(e) 0.23(
9、mol)，则最后应该增加0.23 mol OH，故最终生成沉淀的质量为 4.60.23178.51(g)。 【答案】B,典例63.84 g Cu和一定量的浓硝酸反应，铜全部溶解，共收集到2.24 L气体(标准状况)。若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，欲使集气瓶充满溶液，需通入标准状况下的O2_。 【解析】本题涉及的反应有： Cu4HNO2(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O 4NO2O22H2O=4HNO3 4NO3O22H2O=4HNO3,常规解法首先需用极端假设法根据反应判断出2.24 L气体是NO、NO2的混合物，然
10、后列方程组求出NO、NO2的物质的量，再根据反应便可计算出所需O2的体积。此方法虽可行，但计算过程非常烦琐，极易出错。 根据终态分析法：Cu失去的电子数被还原的硝酸得到的电子数与氮的氧化物反应的氧气得到的电子数。如省去中间过程，仅从反应的始态和终态分析得：氧气得到的电子数Cu失去的电子数，即n(O2)4(3.84 g64 g。mol1)2，解得 n(O2)0.03 mol，所以 V(O)0.03 mol22.4 Lmol10.672 L。 【答案】0.672 L,四、通过分析终态组成，根据电荷守恒求解 电荷守恒法是利用反应前后参加反应的离子所带电荷总量不变(或在电解质溶液中阴、阳离子所带负、正
11、电荷总数相等)的原理进行计算和推导的方法。采用电荷守恒法先要确定体系，并找出体系中阴、阳离子的种类、每个离子所带的电荷及其物质的量，再根据阴、阳离子所带的电荷总数相等列出计算式。此法常用于溶液中离子浓度关系的推断，也可用该原理列等式进行有关量的计算。,典例7有镁、铝混合粉末10.2 g，溶于500 mL 4 molL1的盐酸中，若向上述溶液中再加入2 molL1 NaOH溶液，欲使所得的沉淀量达到最大值，则需加入NaOH溶液的体积为() A100 mL B500 mL C1000 mL D1500 mL,【解析】本题涉及的反应有： 2Al6HCl=2AlCl33H2 Mg2HCl=MgCl2H
12、2 AlCl33Na0H=Al(OH)33NaCl MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaClHCl过量时，还有：HClNaOH=NaClH2O,常规解法是设出镁和铝的物质的量，根据以上化学方程式求解，解题过程是非常烦琐的。 根据终态分析法：分析知当沉淀量达到最大值时，溶液中的溶质只有NaCl。根据溶液中的电荷守恒有：n(Na)n(Cl)，即：n(HCl)n(NaOH)。设所求NaOH溶液的体积为V，则：500 mL4 molL1V2 molL1，解得：V1000 mL。 【答案】C,典例8某种铝粉与过氧化钠的混合物与足量水反应得到无色溶液，反应中生成1.75 g气体，向所得的溶液中加入3
13、.5 molL1盐酸100 mL完全反应，使生成的沉淀恰好完全溶解，则原混合物中铝与过氧化钠的物质的量之比为() A23 B32 C12 D21,【解析】本题涉及的反应有： 2Na2O22H2O=4NaOHO2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl Al(OH)33HCl=AlCl33H2O 若NaOH过量，在发生反应 HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl之前还应该发生NaOHHCl=NaClH2O；反应十分复杂，况且NaOH究竟是否过量，题中没有明确表示，因此若用常规解法还需要讨论，过程烦琐。,根据终态分析法：向反应后的溶液中加入盐酸，使生成的沉淀恰好完全溶解时，所得溶液中的溶质只有两种：AlCl3和NaCl。 设铝和过氧化钠的物质的量分别为x、y。则： 2Al3H22Na2O2O2 x 1.5x y 0.5y 1.5x2 gmol10.5y32 gmol11.75 g 根据Al和Na元素守恒，最终溶液中AlCl3、NaCl的物质的量分别为x、2y。再根据Na、Al3与Cl电荷守恒得： 3x2y3.5 molL10.1 L，联立解得 x0.05 mol，y0.1 mol，故xy12。 【答案】C,
