淺析幾類與反應(yīng)曲線相結(jié)合的中考計算題

文章編號:1005-6629(2010)10-0064-03 中圖分類號:G632.479 文獻標識碼:B

縱觀近來的中考計算題，越來越多的省市在中考化學計算題中引入了圖象信息。要求學生在讀懂題意和圖象，尤其是圖象的基礎(chǔ)上，結(jié)合問題情境，解決題目中的有關(guān)計算問題。這種結(jié)合和設(shè)置對考生的分析能力、綜合能力以及計算能力的考查可以說是又上了一層樓。下面就舉例來談。

1 與反應(yīng)質(zhì)量曲線相結(jié)合

例1. 已知金屬鈉和水能發(fā)生下列反應(yīng):2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。現(xiàn)取4.6 g 金屬鈉投入100 g水中，充分反應(yīng)后，冷卻到室溫(20 °C)，得到一種不飽和溶液，向所得溶液中逐滴滴入MgSO4溶液，測得溶液的總質(zhì)量與滴入MgSO4溶液的質(zhì)量關(guān)系如圖1所示。試回答: (1)金屬鈉和水充分反應(yīng)后，生成氫氣的質(zhì)量______g。

(2)圖中A點的縱坐標表示的溶液的質(zhì)量是______g。

(3)通過計算求出當?shù)稳?20 g MgSO4溶液時，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少?(計算結(jié)果精確至0.1 %)

解析:此題中(1)、 (2)兩問根據(jù)化學方程式和質(zhì)量守恒法即可求得結(jié)果。難點是第(3)小問， 要計算滴入120 g MgSO4溶液時，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，對反應(yīng)曲線的分析就顯得相當重要!尤其是B點前后曲線的變化趨勢截然不同是解題的關(guān)鍵;用化學反應(yīng)的事實來描述就是:B點之前隨著 MgSO4溶液的滴入，由于生成Mg(OH)2沉淀，所以溶液質(zhì)量增加緩慢。從B點開始，反應(yīng)后溶液質(zhì)量急劇增加，說明B點時反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束。NaOH也已反應(yīng)完全，據(jù)此就可計算反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)了。

略解:(1)設(shè)4.6 g金屬鈉完全反應(yīng)生成H2和NaOH的質(zhì)量分別為x、y可得:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

2×23 2×40 2

4.6yx

解得 x=0.2 g;y=8 g

(2)據(jù)(1)可得反應(yīng)后NaOH溶液質(zhì)量(即A點縱坐標表示未加MgSO4溶液時溶液質(zhì)量)為: (4.6+100-0.2) g=104.4 g。

(3)設(shè)NaOH和MgSO4反應(yīng)生成的Na2SO4、Mg(OH)2質(zhì)量分別為a和b，則有:

2NaOH + MgSO4 = Na2SO4 + Mg(OH)2↓

2×40 14258

8ab

解得a=14.2g; b=5.8 g。

此問貌似簡單，但涉及數(shù)據(jù)較多，計算量較大;同時又涉及兩步反應(yīng)，過程相對復雜，稍有不慎，可能會導致前功盡棄。因此考生應(yīng)步步為營，謹慎應(yīng)對。

2與中和滴定曲線相結(jié)合

例2. 硫酸廠排放的污水中通常含有硫酸雜質(zhì)。為測定污水中硫酸的質(zhì)量分數(shù)做如下實驗:取10 g該污水，向污水中逐滴加入質(zhì)量分數(shù)為4 %的氫氧化鈉溶液，所滴加氫氧化鈉溶液的質(zhì)量與溶液pH變化關(guān)系如圖2所示。請根據(jù)實驗計算，該污水中硫酸的質(zhì)量分數(shù)是多少?

解析:該題考查的知識點比較單一，那就是酸堿中和反應(yīng)進行完全時，溶液的pH=7，再根據(jù)圖中有關(guān)氫氧化鈉的量，就能算出污水中硫酸的質(zhì)量分數(shù)了。

略解:設(shè)污水中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為x %.則:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

982×40

x %·105×4 %

解得 x %=2.45 %

3與反應(yīng)速度曲線相結(jié)合

例3. 氯化鈉是一種重要的化工原料，電解氯化鈉溶液可制得氫氣、氯氣、氫氧化鈉等物質(zhì)，發(fā)生的化學反應(yīng)如下:

2NaCl+ 2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH

現(xiàn)取一定質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)為10 %的氯化鈉溶液進行電解，當氯化鈉完全反應(yīng)時，停止通電。生成的氯氣的質(zhì)量與時間關(guān)系如圖3所示。請計算:

(1)參加反應(yīng)的氯化鈉是多少克?生成氫氣多少克?

(2)完全反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少?(計算結(jié)果精確到0.001)

解析:解該類題的難點有二:一是分析反應(yīng)進行完全的時間;二是判斷反應(yīng)所得溶液的質(zhì)量。其中前者的明顯標志就是反應(yīng)中某種生成物的質(zhì)量不隨時間而改變的轉(zhuǎn)折點(如本題中的點[t，7.1])，只要理解了這一點的含義， (1)小問就顯得很容易求解了。 (2)中所得溶液的質(zhì)量是難點，因為原溶液質(zhì)量本身未知，反應(yīng)過程中溶液質(zhì)量又有變化，就讓很多考生覺得難以下手。但是考生若能從反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)入手考慮，問題就會變得簡捷一點。那就是:氯化鈉溶液質(zhì)量(反應(yīng)前)=所得溶液質(zhì)量+氯氣質(zhì)量+氫氣質(zhì)量(反應(yīng)后)。反應(yīng)后所得溶液質(zhì)量=氯化鈉溶液質(zhì)量(反應(yīng)前)-(氯氣質(zhì)量+氫氣質(zhì)量)， 問題已變得很基礎(chǔ)了。

略解:(1)設(shè)反應(yīng)生成的氯化鈉、氫氣、氫氧化鈉質(zhì)量分別為x、y、z。則有:

2NaCl + 2H2OCl2↑ + H2 ↑+ 2NaOH

2×58.571 22×40

x 7.1 g yz

解得:x=11.7 g;y=0.2 g;z=8 g

(2)由以上數(shù)據(jù)可得所得溶液質(zhì)量為: (11.7/10 %)-7.1-0.2=109.7(g)。

所以所得溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為:(8/109.7)×100 %=7.3 % 。

4與圖表和反應(yīng)質(zhì)量曲線相結(jié)合

例4. 研究性學習:探究實驗室中久置的的NaOH變質(zhì)的程度。

[研究方案]先稱取13.3 g NaOH樣品(雜質(zhì)為Na2CO3)，配成溶液，然后向溶液中逐滴加入質(zhì)量分數(shù)14.6 %的稀鹽酸，根據(jù)生成的CO2的質(zhì)量測定Na2CO3的質(zhì)量。從而進一步確定樣品中NaOH的變質(zhì)程度。

[解決問題]實驗測得加入稀鹽酸的質(zhì)量與產(chǎn)生CO2氣體的質(zhì)量關(guān)系如圖4所示。填寫下表:(計算結(jié)果取小數(shù)點后一位)

[繼續(xù)探究]求實驗過程中與NaOH反應(yīng)所用鹽酸的質(zhì)量;

[發(fā)現(xiàn)問題]根據(jù)“與NaOH反應(yīng)所用鹽酸的質(zhì)量”，對照圖象，你發(fā)現(xiàn)了什么問題?

解析:此題將表格、反應(yīng)質(zhì)量曲線和化學計算結(jié)合在一起，增加了試題難度，又加上計算的已知條件需從圖形曲線中去尋找，給學習基礎(chǔ)較差的考生造成了較大的解題障礙。但考生若能考慮到此類試題的共同特點:“將生成物質(zhì)量或反應(yīng)物質(zhì)量用反應(yīng)曲線形式給出”，此題的突破口便已找到:生成物CO2的質(zhì)量為2.2 g，所有計算就此便可展開。

解:設(shè)參加反應(yīng)的Na2CO3的質(zhì)量為x。則有:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

106 44

x 2.2 g

解得參加反應(yīng)的Na2CO3的質(zhì)量為: x=5.3 g

再設(shè)變質(zhì)NaOH的質(zhì)量為y。則有:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

2×40106

y 5.3 g

解得變質(zhì)NaOH的質(zhì)量為: y=4 g

由此可得NaOH的變質(zhì)程度:4/(13.3-5.3+4)×100 %=33.3 %。

設(shè)實驗過程中與NaOH反應(yīng)所用鹽酸的質(zhì)量為z;則有:

NaOH +HCl = NaCl + H2O

40 36.5

13.3-5.3z

解得: z=7.3 g

據(jù)此可得HCl溶液質(zhì)量為: 7.3 g/14.6 %=50 g。

由此計算可知中和8 g NaOH只需14.6 %的鹽酸溶液50 g即可，因此發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)該是:為什么當NaOH完全中和時沒有立即產(chǎn)生氣泡?

總之，在解答中考與曲線相關(guān)的化學試題時，一定要抓住題意，認真分析和總結(jié)曲線所蘊含的化學信息，然后進行正確有效的提取，再聯(lián)系相關(guān)化學知識順利解題。