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1、差量法在化学计算中的应用 一、差量法的应用原理 在化学反应中,各物质是按一定量的比例关系反应进行的,因此可以根据题中的相关量或对应量的差量,得到相应的解题方法即差量法。 如:2C(s)+O2(g)=2CO(g);H221kJmol,其中m(s), n(g), V(g),H分别为24g、1mol、22.4L、221kJ,在这当中,7个数值之间都是相关联的且成正比例关系的物理量,其中包括化学反应前后固态物质质量减小,m(s)24g,气体物质的量增加n(g)1 mol气体物质体积增加V(g)22.4L,反应热H221kJ由此可得,差值可以应用于有关化学的计算。 二、差量法解题步骤 1、分析题意:分析
2、化学反应各物质之间的数量关系,引起差值的原因。 2、确定是否能用差量法:分析差值与始态量或终态量是否存在比例关系,以确定是否能用差值法。 3、写出正确的化学方程式。 4、根据题意确定“理论差量”与题中提供“实际差量”,列出比例关系,求出答案。 三、利用差量法解题的类型 1、质量差量法 固体质量差量法 例1:将12.8g铜片放入足量AgNO3溶液中,一段时间后,取出铜片洗净烘干后,称得质量为13.56g,计算有多少克铜被氧化。 解析:铜与AgNO3发生反应:Cu2AgNO3Cu(NO3)22Ag,从反应方程式可以看出,有64g铜被氧化,会生成216g金属银,固体质量增加152g,它与题中给出固体
3、质量差量构成对应比例关系,可用差量法求解。 解:Cu2AgNO3Cu(NO3)22Ag 固体增加质量m 64g 216g 216g-64g=152g m(Cu) 13.56g-12.8g =0.76g 液体质量差量法 例2:天平两端各放一只质量相等的烧杯,内盛等体积等浓度的足量稀盐酸,将物质的量都为a mol的铝和镁分别放入左盘和右盘的烧杯中,反应完毕后,在哪一盘的烧杯中加入多少克同种金属才能平衡。 解析:开始反应前和反应后均要求天平平衡,实质上是要求最终增加溶液的质量相等,即可采用溶液质量增加这一实质即可求解。 解:右盘:Mg+2HCl=MgCl2+H2 溶液质量增加m 1 mol 2g 2
4、4g-2g=22g a mol 22a 左盘:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 溶液质量增加m 2 mol 6g 54g-6g=48g a mol 24a2、气体物质的量差量法 例3:CS2是实验室常用有机溶剂,取一定量CS2在氧气中充分燃烧,生成SO2和CO2,若0.1 mol CS2在1 mol O2中完全燃烧反应生成气体混合物在标准状况下的体积是( ) A.6.72L B.13.44L C.15.68L D.22.4L 解析:由于CS23O2CO22SO2,从量上来分析CS2全部反应,O2有剩余,故最后气体为O2,CO2和SO2的混合气,从状态来分析,只有CS2是液体,其余全为气体
5、,再从反应方程式各物质的系数分析,反应前后气体的物质的量不变,n=O,故最后混合气体的物质的量仍为1 mol,在标况下其体积为22.4L,故正确答案为D。 3、气体体积差量法 例4:有11.5mL某气体烃与过量的O2混合点燃爆炸后,气体体积减少了34.5mL,再用KOH溶液吸收后,气体体积又减少了34.5mL,气体体积均在室温和常压下测定,求该气体的化学式: 解析:要求出烃的化学式CxHy,就要知道化学式中C、H原子数,气体体积在常温常压下测定,H2O为液态,由CxHy(g)+(x+ )O2(g) x CO2(g)+H2O(l)可知,在气体烃反应前后之间存在气体体积差,题中“提供体积减小了34
6、.5mL”的条件,可用差量法解题。 解:设烃的分子式为CxHy CxHy(g)+(x+)O2(g) x CO2(g)+H2O(l) 气体体积减小v 1 x+ x 1+ 11.5mL 34.5ml 34.5mL y=8 x=3 故该烃分子式为C8H8 4、溶解度差量法 例5:已知KNO3在水中的溶解度为S(60)110g S(30)30g。将60 105g KNO3饱和溶液冷却到30时,求析出多少KNO3晶体? 解析:根据饱和溶液的含义,从60KNO3饱和溶液降到30时,仍为饱和溶液,由溶解度的定义可知210g60饱和溶液冷却到30,析出晶体质量为S(60)S(30)110g-30g=80g,这
7、80g溶解度质量与210g饱和溶液质量构成比例关系物理量,可用差值法求解。 解: m(KNO3)=40g 5、反应热差量法 例6:已知C(金刚石,S)O2(g)CO2(g);H-395.41kJ/mol C(石墨,S)O2(g)CO2(g);H-393.51kJ/mol 在人造金刚石的模拟装置中,放入30g石墨,通过电弧放电提供3800J的能量,求石墨转化成金刚石的质量分数。 解析:根据题意和盖吕萨克定律,1mol石墨转化金钢石需要吸收395.41kJ-393.5kJ=1.9kJ的热量构成比例关系,再由实际提供的能量则求出有多少石墨转化成金刚石,可利用差量进行计算。 解:1 mol石墨转化成金石 反应热差量H395.41kJ-393.51kJ/mol 12g 1.9kJ M(石墨) 3.8kJ m(石墨)24g 则石墨转化成金刚石的质量分数为