多步計算的常用方法

2007-04-12 00:00:00朱景蘭

陜西教育·高教版 2007年9期

化學(xué)計算是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，也是常規(guī)考點，它貫穿高中化學(xué)的始終。掌握化學(xué)計算的常用方法對學(xué)好化學(xué)十分重要。現(xiàn)就多步計算的常用計算方法簡介如下：

多步計算的常用方法有：關(guān)系式法、守恒法、差量法、極值法、終態(tài)法、平均值法、賦值法、公式法、化學(xué)式變形法、綜合分析法等等。在五花八門的方法中，以前三種出現(xiàn)的幾率大一些。

關(guān)系式法

關(guān)系式是化學(xué)計算中用來表示已知量與未知量成比例關(guān)系的式子。根據(jù)關(guān)系式確定的數(shù)量關(guān)系進行計算的方法叫關(guān)系式法。在化工生產(chǎn)中或化學(xué)實驗中，要制得某一產(chǎn)品常常涉及多步化學(xué)反應(yīng)，若要計算產(chǎn)物與原料之間的質(zhì)量關(guān)系，不需要逐步計算，為了簡便起見，可以根據(jù)化學(xué)方程式找出在連續(xù)反應(yīng)過程中不同步驟之間反應(yīng)物、生成物之間物質(zhì)的量之間的關(guān)系，最后以起始反應(yīng)物與最終生成物之間量的關(guān)系進行一次性計算。由于關(guān)系式法抓住了物質(zhì)變化過程中已知量與未知量之間的數(shù)量關(guān)系這一主要矛盾，故能有效提高解題速度和準(zhǔn)確性。我們以例題的形式來熟悉這一方法：

【例1】在氧氣中灼燒0.44g硫和鐵組成的化合物，使其中的硫全部轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸颍堰@些二氧化硫全部氧化并轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩帷＿@些硫酸可以用20ml0.50mol／L氫氧化鈉完全中和。則原化合物中硫的質(zhì)量分數(shù)為（）

A、18％ B、46％C、53％D、36％

解析根據(jù)關(guān)系式：S～H2SO4～2NaOH

可求n(S)＝0.5n(NaOH) ＝0.5×0.50mol／L×20×

10-3L＝5×10-3 mol

M(S) ＝5×10-3 mol×32g／mol＝0.16g

S％=0.16÷0.44×100％=36.4％

答案 D

守恒法

守恒法是巧妙的選取守恒對象，如化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒、原子個數(shù)守恒、化學(xué)式中的正負化合價代數(shù)和為零、溶液中電荷守恒、物料守恒等依據(jù)守恒關(guān)系列等式求解。守恒法是解復(fù)雜計算題的捷徑，它不必糾纏過程的細節(jié)，只注意有關(guān)問題始態(tài)與終態(tài)之間的某種守恒關(guān)系，可以避免諸多的化學(xué)反應(yīng)方程式和簡化煩瑣的計算，難點是守恒對象的選擇。

【例2】將mgAl2O3、Fe2O3的混合物溶解在過量的100mlpH為1的硫酸中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+剛好全部轉(zhuǎn)化為沉淀，用去NaOH溶液100ml，則NaOH溶液的濃度為（）

A、0.2mol／LB、0.05mol／L

C、0.1mol／LD、無法計算

解析此為混合物的多步反應(yīng)題，如果用關(guān)系式解，則化學(xué)反應(yīng)多，計算復(fù)雜.但是從守恒角度講，溶液中SO42-和Na+的物質(zhì)的量始終不變且恰好生成Na2SO4.所以有 2n(NaOH)＝n(H2SO4)

又知道pH＝1即 C(H2SO4) ＝0.05 mol／L

所以有100ml×10-3×0.05 mol／L＝100ml×10-3×C(NaOH)

C(NaOH) ＝0.1 mol／L

答案 C

差量法

差量法是最常用的解題方法之一，所謂差量是指一個過程中某始態(tài)量與終態(tài)量之間的差值。這個差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體物質(zhì)的體積、壓強、反應(yīng)過程中的熱量等。這種差量跟化學(xué)方程式中各物質(zhì)的對應(yīng)量成比例關(guān)系。用差量法解題是先把化學(xué)方程式中的對應(yīng)差量（理論差量）跟已知差量（實際差量）列成比例，然后求解。該法的運用可以省去煩瑣的中間過程，使復(fù)雜的問題簡單化、快捷化。

【例3】將KBr和KCl的混合物13.4g溶于水配成500ml溶液，通入過量Cl2，反應(yīng)后將溶液蒸干，得固體11.75g，則原配溶液中K+、Cl－、Br－物質(zhì)的量濃度之比為（）

A、3∶2 ∶1 B、1∶2 ∶3C、1∶3 ∶2D、2∶3 ∶1

解析2KBr+Cl2＝KCl+Br2↑ △m

2×119g89 g

m（KBr） 13.4g-11.75g

m（KBr）＝5.95g

m（KCl）＝13.4g-5.95g＝7.45g

n（K+）＝n（KBr）+n（KCl）＝0.15mol

n（Cl－）＝n（KCl）＝0.1mol

n（Br－）＝n（KBr）＝0.05mol

因為在同一溶液中，溶液體積相同，三種離子物質(zhì)的量濃度之比即為離子物質(zhì)的量之比，所以選A。

其實，最好的計算方法是不計方法。因為化學(xué)計算的題目多變，每一道習(xí)題又會有多種解法，也不一定局限在某個固定的框框內(nèi)。下面這道習(xí)題就方法多變，值得一試。