化學計量方法

有關化學組成、化學變化中，量和能量的關係及其計算。其根本出發點是原子論、質能守恆定律及一些化學的基本定律。 化學計量包括反應物和產物量的計算、化學平衡的計算、化學反應速率的計算、化學反應中能量的計算等。其中涉及許多物理量、單位和符號。化學計算題是中學生在化學學習中比較頭痛的一類題目,也是他們在測驗和考試中最難得分的一類題目,能選用最合適的方法準確而快速地解決計算題,對於提高學習成績,增強學習效率,有著重要意義 選用合適的方法解計算題,不但可以縮短解題的時間,還有助於減小計算過程中的運算量,儘可能地降低運算過程中出錯的機會.例如下題,有兩種不同的解法,相比之下,不難看出選取合適方法的重要性:

基本介紹

• 中文名：化學計量方法
• 外文名：The stoichiometric method
• 學科：化學

例1

30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12克銅片反應,當銅片全部反應完畢後,共收集到氣體2.24升(S.T.P),則該硝酸溶液的物質的量濃度至少為

A.9mol/L B.8mol/L C.5mol/L D.10mol/L

解法一:因為題目中無指明硝酸是濃或稀,所以產物不能確定,根據銅與硝酸反應的兩個方程式:

(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,(2)Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,可以設參與反應(1)的Cu為xmol,則反應生成的NO氣體為2/3xmol,反應消耗的硝酸為8/3xmol,再設參與反應(2)的Cu為ymol,則反應生成的NO2氣體為2ymol,反應消耗的硝酸為4ymol,從而可以列出方程組:

(x+y)*64=5.12,[(2/3)x+2y]*22.4=2.24,求得x=0.045mol,y=0.035mol,則所耗硝酸為8/3x+4y=0.26mol,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.

解法二:根據質量守恆定律,由於銅片只與硝酸完全反應生成Cu2+,則產物應為硝酸銅,且其物質的量與原來的銅片一樣,均為5.12/64=0.08摩,從產物的化學式Cu(NO3)2可以看出,參與複分解反應提供NO3-的HNO3有2*0.08=0.16摩;而反應的氣態產物,無論是NO還是NO2,每一個分子都含有一個N原子,則氣體分子總數就相當於參與氧化還原反應的HNO3的摩爾數,所以每消耗一摩HNO3都產生22.4L氣體(可以是NO或NO2甚至是兩者的混合物),現有氣體2.24L,即有0.1摩HNO3參與了氧化還原反應,故所耗硝酸為0.16+0.1=0.26摩,其濃度為(0.26/0.03)mol/L,在8-9之間,只能選A.
從以上兩種方法可以看出,本題是選擇題,只要求出結果便可,不論方式及解題規範,而此題的關鍵之處在於能否熟練套用質量守恆定律,第二種方法運用了守恆法,所以運算量要少得多,也不需要先將化學方程式列出,配平,從而大大縮短了解題時間,更避免了因不知按哪一個方程式來求硝酸所導致的恐慌.再看下題:

例2

在一個6升的密閉容器中,放入3升X(氣)和2升Y(氣),在一定條件下發生下列反應:4X(氣)+3Y(氣) 2Q(氣)+nR(氣) 達到平衡後,容器內溫度不變,混和氣體的壓強比原來增加5%,X的濃度減小1/3,則該反應方程式中的n值是

A.3 B.4 C.5 D.6

解法一:抓住“X濃度減少1/3”,結合化學方程式的係數比等於體積比,可分別列出各物質的始態,變數和終態:

4X 3Y 2Q nR
始態 3L 2L 0 0
變數 -1/3*3L=1L -3/4*1L=3/4L +2/4*1L=1/2L +n/4*1L=n/4L
終態 3-1=2L 2-3/4==5/4L 0+1/2=1/2L 0+n/4=n/4L
由以上關係式可知,平衡後(終態)混和氣體的體積為(2+5/4+1/2+n/4)L即(15+n)/4L,按題意"混和氣體的壓強比原來增加5%"即(15+n)/4-5=5*5%,求得n=6.

解法二:選用差量法,按題意"混和氣體的壓強比原來增加5%"按題意"混和氣體的壓強比原來增加5%",即混和氣體的體積增加了(2+3)*5%=0.25L,根據方程式,4X+3Y只能生成2Q+nR,即每4體積X反應,總體積改變數為(2+n)-(4+3)=n-5,現有1/3*3L=1L的X反應,即總體積改變數為1L*[(n-5)/4]=0.25L,從而求出n=6.

本題考查的是關於化學平衡的內容.解法一是遵循化學平衡規律,按部就班的規範做法,雖然肯定能算出正確答案,但沒有把握住"選擇題,不問過程,只要結果"的特點,當作一道計算題來做,普通學生也起碼要用5分鐘完成,花的時間較多.解法二運用了差量法,以含n的體積變數(差量)來建立等式,冉峽斕豱算出了的值,但還是未能充分利用選擇題的"選擇"特點,用時要1分鐘左右.解法三對平衡移動與體積變化的關係理解透徹,不用半分鐘就可得出唯一正確的答案.

由此可見,在計算過程中針對題目特點選用不同的解題方法,往往有助於減少運算過程中所消耗的時間及出錯的機會,達到快速,準確解題的效果

除去雜質題舉例：除去二氧化碳中的一氧化碳 方法：將混合氣體通入加熱的氧化銅的玻璃管中然後收集出來的氣體。
除去一氧化碳中的二氧化碳 方法：將混合氣體通入盛有氫氧化鈉的洗氣瓶中然後收集出來的氣體。
又如：請 除去下列各物質中的雜質，要求寫出化學方程式：
(1)FeSO4溶液中有少量的CuSO4 __選擇鐵發生置換反應__Fe+Cu=Cu+FeSO4
(2)CaCl2中混有少量的CaCO3 __加入稀鹽酸_CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
(3)KCl溶液中混有少量的Fe2(SO4)3 ___加入氫氧化鋇
Ba（OH）2+Fe2(SO4)3=Fe（OH）3↓+Ba（OH）2↓
除雜質題方法是要考慮原物質和雜質的性質（主要是化學性質）找出它們的不同的性質，然後考慮實際操作即可。
國中化學計算題你說的太籠統，是溶質質量分數的計算還是化學方程式的計算。