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高一化学选修课：化学计算题解题技巧--关系式法

  • ※基本信息※
    • 资料类型：教(学)案
    • 教材版本：不限
    • 适用学校：不限
    • 所需点数：1点
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    • 更新时间：2010-06-24 16:44:17
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  • 化学计算题解题技巧——关系式法

    第一课时：

    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的方法，称为“关系式”法。

        关系式法常常应用于多步进行的连续反应。在多步反应中，第一步反应的产物，即是下一步反应的反应物。根据化学方程式，每一步反应的反应物和生成物之间有一定的量的关系，即物质的量之比是一定的。所以，可以利用某中间物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间的量的关系。它是化学计算中的基本解题方法之一，利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算，免去逐步计算中的麻烦，简化解题步骤，减少运算量，且计算结果不易出错，准确率高。

        用关系式法解题的关键是建立关系式，而建立关系式一般途径是：

        (1) 利用化学方程式之间的化学计量数间的关系建立关系式；

        (2) 利用化学方程式的加合建立关系式；

        (3) 利用微粒守恒建立关系式。

     

        【例题1】用CO还原10.0 g某磁铁矿石样品(所含的杂质不参加反应)，生成的CO2再跟过量的石灰水反应,得到12.8 g沉淀。求磁铁矿石中Fe3O4的质量分数。

    解析：本题发生的化学反应有：

        Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2

        CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

        可以用CO2作为“中介”得出下列关系：Fe3O4——4 CO2——4 CaCO3,即：Fe3O4——4 CaCO3。然后利用两者之间的质量关系或物质的量关系进行计算。

    在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为：(1)写出各步反应的化学方程式；(2)根据化学方程式找出作为中介的物质，并确定已知物质、中介物质、所求物质之间的量(质量或物质的量或相同条件下气体的体积)的关系；(3)确定已知物质和所求物质之间的量的关系；(4)根据所确定的已知物质和所求物质之间的量的关系和已知条件进行计算。

    答案：本题发生的化学反应有：

        Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2

        CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

    根据化学方程式，找出关系式：

    Fe3O4 —— 4 CaCO3

    232                                400

       m(Fe3O4)    12.8 g

        m(Fe3O4) ＝ ＝ 7.42 g

        ω(Fe3O4) ＝ ＝ 74.2%

        答：该磁铁矿石中Fe3O4的质量分数为74.2%。

     

        【例题2】0.6 mol镁与足量稀硫酸反应，得到的氢气与多少克氯酸钾完全分解制得的氧气恰好完全反应？

        解析：此题涉及三个化学方程式

        Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

        2H2 + O2  2H2O

        2KClO3  2KCl + 3O2↑

        由以上方程式可得下列关系式

        Mg ── H2 ── 1/2 O2 ──1/3 KClO3  

        即 3Mg ──  KClO3

          3 mol       122.5 g

          0.6 mol     m(KClO3)

        m(KClO3)＝ ＝24.5 g

    【针对性训练】

    1.  (1) 根据下列反应找出FeS2与KMnO4的关系式

    4FeS2+11O2  2Fe2O3 + 8SO2

    2KMnO4+5SO2+2H2O = K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

    (2) 根据下列反应找出C和NH3的关系

    C+H2O(g) CO+H2

    CO+H2O(g) CO2+H2

    N2+3H2 2NH3

    2.  2.7 g某铵态氮肥(不含NO－3)与过量氢氧化钙混合后加热，将放出的氨气通入25 mL 2 mol/L的H2SO4溶液中，氨被充分吸收后，剩余的H2SO4恰好跟20 mL 3 mol/L的NaOH溶液反应。求该铵态氮肥中N的质量分数。

     

     

    第二课时：

    【例题3】为测定某石灰石中CaCO3的质量分数，称取W g石灰石样品，加入过量的浓度为6 mol/L的盐酸，使它完全溶解，加热煮沸，除去溶解的CO2，再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀：C2O2-4+Ca2+=CaC2O4↓，过滤出CaC2O4后，用稀硫酸溶解：CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4，再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定，此时发生反应：2MnO- 4+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，若滴定终点时消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL，计算样品中CaCO3的质量分数。

    解析：本题涉及到化学方程式或离子方程式为：

    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

    C2O2-4+Ca2+=CaC2O4↓

    CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4

    2MnO- 4+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

    由此得出相应的关系式：

    5CaCO3——5Ca2+——5CaC2O4——5H2C2O4——2MnO－4

    5                                           2

    n1(CaCO3)                                  aV2×10-3 mol

    n1(CaCO3) = 2.5 aV2×10-3 mol

     

    样品中：n(CaCO3) =  2.5 aV2×10-3×  mol

    则：ω(CaCO3) =

    【针对性训练】

    3.  实验室测定铁矿石中的含硫量是将矿石在氧气流中灼烧，使硫转化为SO2，再转化为硫酸，然后用NaOH溶液中和测定。在氧气流中灼烧0.4 g含硫铁矿石，使其中的硫元素转化为H2SO4，用20 mL 0.5 mol/L的NaOH溶液恰好完全中和这些H2SO4，则矿石中硫的质量分数为(      )

        A. 30%    B. 40%    C. 53.3%    D.36.4%

    4.  标准状况下有O2和Cl2组成的混合气体共500 mL，通入H2，使其恰好完全燃烧，用水吸收，得250 mL溶液。从中取出25 mL，用0.125 mol/L NaOH 20 mL恰好中和，则与混合气体反应的H2的体积为（     ）]

    A．280mL         B．440mL        C．500mL         D．720mL

    5.  金属锡(Sn)的纯度可以通过下述方法分析：将试样溶于盐酸，反应的化学方程式为：Sn＋2HCl＝SnCl2＋H2↑，再加入过量的FeCl3溶液，发生如下反应：SnCl2＋2FeCl3＝SnCl4＋2FeCl2，最后用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，反应的化学方程式为：

    6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl＝6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O

    现有金属锡试样0.613 g，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K2Cr2O7溶液16.0 mL。求试样中锡的质量分数(假定杂质不参加反应，锡的相对原子质量为119)。

     

     

    第三课时：

    【例题4】一定温度下，w g下列物质 (1)H2，(2)CO，(3)CO和H2，(4)HCOOCH3，(5) HOOC―COOH，在足量氧气中完全燃烧，将产物与过量的过氧化钠完全反应，固体增重 w g，符合此要求的是（     ）

    A．全部      B．（4）（5）   C．（1）（2）（3）    D．（1）（2）（

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