有關化學式的計算是學習化學的基本技能,也是初中化學計算的重點,要想解題迅速準確,必須針對題目的特點選擇最有效的解題方法,甚至是多種方法綜合運用,以達到減少運算量、增強運算準確率的效果。下面為同學們介紹幾種常用的解題方法和技巧。
一、配平法
例1要使SO2與SO3有相同質量的氧元素,則SO2與SO3的分子個數比為( )。
A. 1:1B. 3:2 C. 1:4 D. 6:5
解析:本題中SO2與SO3含有相同質量的氧元素,根據“元素質量比等于相對原子質量與原子個數乘積之比”可知,在SO2與SO3的分子中含有相同個數的氧原子;SO2與SO3分子中氧原子個數2與3的最小公倍數為6,所以我們可以配平為:3SO2和2SO3,即SO2與SO3的分子個數比為3:2。答案為B。
二、定“1”法
例2下列鐵的氧化物中,鐵元素的質量分數由高到低排列正確的是()。
A.FeO Fe2O3 Fe3O4 B.Fe2O3 Fe3O4 FeO
C.Fe3O4Fe2O3FeO D.FeO Fe3O4 Fe2O3
解析:本題可以利用元素質量分數的公式,常規解法是利用公式:某元素的質量分數=×100%,分別求出3種物質中鐵元素的質量分數,然后比較大小,但運算麻煩。
此題可以將3種物質中鐵元素的原子個數定為“1”,然后比較化學式中氧原子的個數,再比較分母的大小進行判斷。先把FeO、Fe2O3、Fe3O4化學式變形為:FeO、FeO、FeO;比較氧原子的個數:1、、;鐵原子的個數相同,氧原子的個數越少則鐵元素的質量分數越大。答案為D。
三、平均值法
例3已知碳酸鈣(CaCO3)和另一物質組成的混合物含碳量大于12%,則另一物質可能是()。
A.Na2CO3B.MgCO3 C.KHCO3D.K2CO3
解析:本題可以利用平均值法,根據題目所給的數據,此數據實際上是含雜質的混合物進行反應時測出的平均值,與假設為純凈物時所得的數據進行對比,一個數據應大于平均值,一個應小于平均值,從而判斷雜質的成分。
首先計算出純凈的碳酸鈣中的含碳量等于12%,根據題意,混合物中的含碳量應大于12%,則所含的另一物質含碳量必大于12%。在選項中物質含碳量情況為:Na2CO3小于12%,MgCO3大于12%,KHCO3等于12%,K2CO3小于12%。答案為B。
四、極值討論法
例4由碳和氧兩種元素組成的氣體,其中碳與氧兩種元素的質量比不可能是()。
A.3:4 B.3:5 C.3:8 D.3:9
解析:由碳和氧兩種元素組成的氣體,在初中化學中可能是CO、CO2或CO和CO2的混合氣體。假設全部是CO,則碳與氧兩種元素的質量比為3:4;假設全部是CO2,則碳與氧兩種元素的質量比為3:8;若是CO和CO2的混合氣體,則碳與氧兩種元素的質量比應在3:4與3:8之間。所以碳與氧兩種元素的質量比不可能是3:9。答案為D。
五、固定關系法
例5由Na2S、Na2SO3、Na2SO4 3種物質組成的混合物中,測得硫元素的質量分數為32%,則氧元素的質量分數為 。
解析:觀察3種物質的化學式的特征可知,所含Na與S的原子個數比均為2:1,由此可知,Na與S兩種元素有固定的質量比,其質量比等于相對原子質量與個數乘積之比,還等于質量分數比。設鈉元素的質量分數為x,因此有=,解得鈉元素的質量分數為46%,所以氧元素的質量分數為:1-46%-32%=22%。
六、等量代換法
例6某甲醛溶液中氫元素的質量分數為10%,則碳元素的質量分數為多少?(甲醛的化學式為HCHO)
解析:本題常規解法是:先根據溶液中氫元素的質量分數求出甲醛的質量分數,再利用甲醛化學式求出溶液中碳元素的質量分數。這種解法運算太多,容易出錯。
分析甲醛化學式HCHO,我們會發現其中H、O原子個數比為2 :1,即可將甲醛的化學式寫作CH2O。則此題可以巧解。
HCHO可寫作CH2O,可虛擬由HCHO和H2O構成的溶液的化學式為Cm(H2O)n ,
H%=10%,則 H2O%=H%×=90%,
所以C%=1-H2O%=1-90%=10%。