化学计算中的转化策略

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1、化学计算中的转化策略1.由陌生转化为熟悉。在解题过程中,当接触到一个难以解决的陌生问题时,要以已有知识为依据,将所要求解的问题与已有知识进行比较、联系,异中求同,同中求异,将陌生转化为熟悉,再利用旧知识,解决新问题。[例1]现有25°C的硫酸铜饱和溶液300克,加热蒸发掉80克水后,再冷却到原来的温度,求析出CuS045H20多少克(已知25°C时,CuS04的溶解度为20克)。解析:结晶水合物的析晶计算难度大,是由于带有结晶水晶体的析出,会导致溶剂水量的减少,从而使结晶水合物继续从饱和溶液中析出,这

2、样依次重复,最终使晶体的总量趋向于定值。由此可见,结晶水合物的析出过程实质上是无数次结晶的总结果。作为一个数学问题,这类题目可以应用无穷递缩等比数列求和知识解决,但初中学生尚未学过,故对于学生来说是陌生的。若仔细分析题意,可抓住析晶后的溶液仍为饱和溶液求解。原饱和溶液中溶质CuS04的质量=300gX20g/120g=50go水的质量二300g—50g二250g。设析出CuS045H20质量为x.CuS045H20~CuS04~5H2025016090x160/250x90/250x20g/100g二

3、(50g-160/250x)/(250g-80g-90/250x)解得x二28.2克[例2]溶质质量分数为3x%和x%的两种硫酸等体积混合后,混合液中溶质的质量分数是()A.2x%B.大于2x%C.小于2x%D.无法计算解析:溶液等体积混合,求混合后溶液中溶质的质量分数,课本上无例题,教师授课时也未必补充,题目新颖,陌生度大,似有无从下手之感。若把题中两种硫酸等体积混合想象成熟知的等质量混合(化陌生为熟悉),则混合后溶液中溶质的质量分数为2x%。硫酸越浓,密度越大,故等体积混合时,较浓硫酸的质量比混合

4、溶液的质量一半要多,所以混合后溶液中溶质的质量分数应大于2x%。答案:Bo1.由局部转化为整体。复杂的化学问题,往往是由几个小问题组合而成,若将这些小问题孤立起来,逐个分析解决,不但耗时费力,且易出错。如能抓住实质,把所求问题转化为某一整体状态进行研究,则可简化思维程序,收到事半功倍之效。[例3]有一包FeS04和Fe2(S04)3的固体混合物,已测得含铁元素的质量分数为31%,则混合物中硫元素的质量分数是o解析:这是一道利用化学式计算物质中某元素质量分数的常见题。学生熟知的解题模式是先分别求出两化合

5、物中硫元素的质量,再相加得到混合物中硫元素的质量,进而算出硫元素在混合物中的质量分数,但运算复杂,计算量大。如果克服思维定势,开拓思路,把S和0组成的原子团(S04)看成一个整体(化局部为整体),由于铁元素占混合物的质量分数为31%,则另一部分(即S04),质量分数为69%,由于S04~S96963269%?所以硫元素占混合物的质量分数为69%X32/96二23%。化学里常用的一些方法[例1]30mL一定浓度的硝酸溶液与5.12克铜片反应,当铜片全部反应完毕后,共收集到气体2.24升(S.T.P),则

6、该硝酸溶液的物质的量浓度至少为A.9moI/LB.8mol/LC.5moI/LD.10mol/L解法一:因为题目中无指明硝酸是浓或稀,所以产物不能确定,根据铜与硝酸反应的两个方程式:(1)3Cu+8HN03(稀)=3Cu(N03)2+2N0T+4H20,(2)Cu+4HN03(浓)二Cu(N03)2+2N02T+2H20,可以设参与反应(1)的Cu为xmoI,则反应生成的NO气体为2/3xmoI,反应消耗的硝酸为8/3xmoI,再设参与反应(2)的Cu为ymol,则反应生成的N02气体为2ymoI,反

7、应消耗的硝酸为4ymoI,从而可以列出方程组:(x+y)*64=5.12,[(2/3)x+2y]*22.4=2.24,求得x二0.045moI,y=0.035moI,则所耗硝酸为8/3x+4y二0.26moI,其浓度为(0.26/0.03)moI/L,在8-9之间,只能选A.解法二:根据质量守恒定律,由于铜片只与硝酸完全反应生成Cu2+,则产物应为硝酸铜,且其物质的量与原来的铜片一样,均为5.12/64=0.08摩,从产物的化学式Cu(N03)2可以看出,参与复分解反应提供N03-的HN03有2*0.

8、08=0.16摩;而反应的气态产物,无论是N0还是N02,每一个分子都含有一个N原子,则气体分子总数就相当于参与氧化还原反应的HN03的摩尔数,所以每消耗一摩HN03都产生22.4L气体(可以是N0或N02甚至是两者的混合物),现有气体2.24L,即有0.1摩HN03参与了氧化还原反应,故所耗硝酸为0.16+0.1=0.26摩,其浓度为(0.26/0.03)mol/L,在8-9之间,只能选A.从以上两种方法可以看出,本题是选择题,只要求出结果便可,不论方

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