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1、 化学综合计算一、考点介绍【考纲解读】1、各种计算方法和计算技能的综合利用【能力解读】正握常见的计算方法、基本计算技能、能综合灵活的应用到实际解题中去。【考点突破】在每年的化学高考试题中，计算题的分值大约要占到15%左右，从每年的高考试卷抽样分析报告中经常会说计算题的得分率不是太高。高一化学中计算类型比较多，其中有些计算经常考查，如能用好方法，掌握技巧，一定能达到节约时间，提高计算的正确率。下面就谈一谈解答计算的一些巧解和方法。主要有：差量法、十字交叉法、平均法、守恒法、极值法、关系式法、方程式叠加法、等量代换法、摩尔电子质量法、讨论法、图象法（略）。一)、差量法在一定量溶剂的饱和溶液中，由于
2、温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量。差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法。该方法运用的数学知识为等比定律及其衍生式：或。差量法是简化化学计算的一种主要手段，在中学阶段运用相当普遍。常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等。在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致。二)、十字交叉法凡能列出一个二元一次
3、方程组来求解的命题，即二组分的平均值，均可用十字交叉法，此法把乘除运算转化为加减运算，给计算带来很大的方便。十字交叉法的表达式推导如下：设A、B表示十字交叉的两个分量，表示两个分量合成的平均量，xA、xB分别表示A和B占平均量的百分数，且xA+xB=1，则有： AxA+BxB=（xA+xB） 化简得： 若把放在十字交叉的中心，用A、B与其交叉相减，用二者差的绝对值相比即可得到上式。十字交叉法应用非常广，但不是万能的，其适用范围如表42：含 化学 义 量类型 A、BxA、xB1溶液中溶质质量分数混合溶液中溶质质量质量分数质量分数2物质中某元素质量分数混合物中某元素质量分数质量分数3同位素相对原子
4、质量元素相对原子质量同位素原子百分组成4某物质相对分子质量混合物平均相对分子质量物质的量分数或体积分数5某物质分子组成混合物的平均分子组成物质的量分数6 用于某些综合计算：如十字交叉法确定某些盐的组成、有机物的组成等正确使用十字交叉法解题的关键在于：（1）正确选择两个分量和平均量；（2）明确所得比为谁与谁之比；（3）两种物质以什么为单位在比。尤其要注意在知道质量平均值求体积或物质的量的比时，用此法并不简单。三)、平均法对于含有平均含义的定量或半定量习题，利用平均原理这一技巧性方法，可省去复杂的计算，迅速地作出判断，巧妙地得出答案，对提高解题能力大有益处。平均法实际上是对十字交叉所含原理的进一步
5、运用。解题时，常与十字交叉结合使用，达到速解之目的。原理如下：若AB，且符合，则必有AB，其中是A、B的相应平均值或式。xAxB分别是A、B的份数。常见的类型有：元素质量分数、相对原子质量、摩尔电子质量、双键数、化学组成等平均法。有时运用平均法也可讨论范围问题。附：平均摩尔质量（）的求法： m总混和物叫质量 n总混和物总物质的量=M1n1%+M2n2%+ M1、M2各组分的摩尔质量，n1%、n2%各组分的物质的量分数。（注： 如是元素的摩尔质量，则M1、M2是各同位素的摩尔质量，n1%、n2%是各同位素的原子分数（丰度）。）如是气体混合物的摩尔质量，则有=M1V1%+M2V2%+（注：V1%、
6、V2%气体体积分数。）如是气体混合物的摩尔质量，则有=dMA (注：MA为参照气体的摩尔质量，d为相对密度) 四)、 守恒法在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒（含原子守恒、元素守恒）、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化-还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化-还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此。五)、极值法“极值法”即 “极端假设法”，是用数学方法解决化学问题
7、的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用。可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。六)、 关系式法实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中
8、的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。七)、方程式叠加法许多化学反应能发生连续、一般认为完全反应，这一类计算，如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式，这样的计算就变为简单。如果是多种物质与同一物质的完全反应，若确定这些物质的物质的量之比，也可以按物质的量之比作为计量数之比建立综合方程式，可以使这类计算变为简单。八)、等量代换法在混合物中有一类计算：最后所得固体或溶液与原混合物的质量相等。这类试题的特点是没有数据，思考中我们要用“此物”的质量替换“彼物”的质量，通过化学式或化学反应方程式计量数之间的关系建立等式，求出结果。九)、摩尔电子质量法在选择计
9、算题中经常有金属单质的混合物参与反应，金属混合物的质量没有确定，又由于价态不同，发生反应时转移电子的比例不同，讨论起来极其麻烦。此时引进新概念“摩尔电子质量”计算就极为简便，其方法是规定“每失去1mol电子所需金属的质量称为摩尔电子质量”。可以看出金属的摩尔电子质量等于其相对原子质量除以此时显示的价态。如Na、K等一价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量，Mg、Ca、Fe、Cu等二价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以2，Al、Fe等三价金属的摩尔电子质量在数值上等于其相对原子质量除以3。例题1. 由两种金属组成的合金10g投入足量的稀硫酸中，反应完全后得到氢气11.2L(
10、标准状况下)，此合金可能是 （ ）A. 镁铝合金 B. 镁铁合金 C. 铝铁合金 D. 镁锌合金答案：A、C十)、讨论法讨论法：在某些化学问题的求解过程中，无法确定某一物质的相关物理量，这时可根据化学事实或原理，确定其范围，据此再对范围中的相关数据进行合理性取舍或具体化计算，从而使该化学问题得以解决。在确定范围的过程中，必然会运用到数学中的不等式知识。这类问题常常是综合性问题，难度也较大，解题的关键是如何构造不等式，即要找准化学问题与不等式之间的联结点。在化学解题过程中应注意有序思维和问题解决的完整性。例题2. 在天平两端的两个质量相等的烧杯里各盛有100mL、10molL-1 的盐酸，然后分
11、别加入a g镁粉和b g铝粉，欲使充分反应后天平仍保持平衡，试确定a的取值范围以及在a不同的取值范围内a与b之间的关系。解析（1）当a12g时，a=b；（2）当8.7ga12g时，；（3）当0a8.7g时，。【考查方向】在化学推理、化学实验数据处理中采用必要的方法获得结论或结果，综合灵活应用各种方法和技巧解决问题。二、高考真题1(2007年高考理综四川卷.10)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，
12、则消耗NaOH溶液的体积是( )(A)60 mL (B)45 mL (C)30 mL (D)15 mL解析根据电子守恒:n(O2)4=2n(Cu2),根据电荷守恒:n(OH-)=2 n (Cu2),所以n(OH-)= 4n(O2)= 41.68 L/22.4L.mol=0.3mol,V(NaOHaq)=0.3mol/5 mol/L=0.06L.答案A2（2003上海卷.31）合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为：CH4（g）H2O（g）CO（g）3H2（g）（1）1m3（标准状况）CH4按上式完全反应，产生H2 mol。（2）CH4和O2的反应为：2CH4（g）O2（g）2CO（g）4H2
13、（g）设CH4同时和H2O（g）及O2（g）反应。1m3（标准状况）CH4按上述两式完全反应，产物气体的体积V（标准状况）为 。（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应，产物气体组成如下表：气体COH2N2O2体积（L）2560152.5计算该富氧空气中O2和N2的体积比V（O2）V（N2）。（4）若CH4和H2O（g）及富氧空气混合反应的产物中，V（H2）V（N2）31 （合成氨反应的最佳比），则反应中的H2O（g）和富氧空气的体积比为何值?解析: （3）设H2O为Xmol，O2为Y则： X10 Y7.5VO2/VH3(7.52.5)/152/3
14、（4）设富氧空气中O2的体积分数为a，反应用去的H2O（g）与富氧空气的体积分别为X、Y。（3X4aY）/(1a)Y3/1 X/Y17/3a（用其它方法解得也给分）答案：（1）133.9 （2）3m3V4m3 （3）17/3a3（2003上海卷.30）超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为：Al2O3N23C2AlN3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：（1）称取10.00g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36L（标准状况）。上述反应的化学方程式为 ；该样品中的A1N的质量分数为 。（2）另取10.00g样品置于反应器中，通入2.016L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34gL1（已折算成标准状况，AIN不跟O2反应）。该样品中含杂质炭 g。解析（1）n(A1N)=n(NH3)=3.36L/22.4L.mol-1=0.15mol,=0.1541g/10g=61.5（2）n(O2)=2.016/22.4mol=0.09mol,气体的平均摩尔质
