1、有機化學計算題技巧談教案1守恒法守恒法是高考中常考常用的一種解題方法。系統學習守恒法的應用，對提高解題速率和破解高考難題都有很大的幫助例題1：現有19.7 g由Fe、FeO、Al、Al2O3組成的混合物，將它完全溶解在540 mL 2.00 mol·L1的H2SO4溶液中，收集到標準狀況下的氣體8.96 L。已知混合物中，Fe、FeO、Al、Al2O3的質量分數分別為0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金屬陽離子完全轉化為氫氧化物沉淀，至少應加入2.70 mol·L1的NaOH(aq)體積是_。解析：根據 Na 原子守恒和 SO守恒得如下關系：2Na

2、OH Na2SO4 H2SO4則：n(NaOH) = 2n(H2SO4)c(NaOH)·V NaOH(aq) = 2c(H2SO4)·V H2SO4(aq)V NaOH(aq)可求。 答案：800 mL例題2：將 CaCl2 和 CaBr2 的混合物 13.400 g溶于水配成 500.00 mL 溶液，再通入過量的 Cl2，完全反應后將溶液蒸干，得到干燥固體 11.175 g。則原配溶液中，c(Ca2)c(Cl)c(Br)為A.321B.123C.132D.231命題意圖：考查學生對電荷守恒的認識。屬化學教學中要求理解的內容。知識依托：溶液等有關知識。錯解分析：誤用電荷守

3、恒： n(Ca2 )= n(Cl) n(Br)，錯選A。解題思路：1個 Ca2 所帶電荷數為2，根據溶液中陽離子所帶正電荷總數等于陰離子所帶負電荷總數，知原溶液中：2n(Ca2) = n (Cl) n (Br) 將各備選項數值代入上式進行檢驗可知答案。 答案：D相應知識點：化學上，常用的守恒方法有以下幾種：1.電荷守恒溶液中陽離子所帶正電荷總數等于陰離子所帶負電荷總數。即：陽離子物質的量(或濃度)與其所帶電荷數乘積的代數和等于陰離子物質的量(或濃度)與其所帶電荷數乘積的代數和。2.電子守恒：化學反應中(或系列化學反應中)氧化劑所得電子總數等于還原劑所失電子總數。3.原子守恒

4、系列反應中某原子(或原子團)個數(或物質的量)不變。以此為基礎可求出與該原子(或原子團)相關連的某些物質的數量(如質量)。4.質量守恒：包含兩項內容：質量守恒定律；化學反應前后某原子(或原子團)的質量不變。此外，還有物料平衡，將編排在第16篇水的電離中。訓練習題：1.將 3.48 g Fe3O4 完全溶解在 100 mL 1.00 mol/L 的 H2SO4(aq) 中，然后加入 K2Cr2O7(aq)25.00 mL，恰好使 Fe2全部轉化為 Fe3，且 Cr2O全部轉化為 Cr3。則 K2Cr2O7 的物質的量濃度為_。2.某露置的苛性鉀經分析含水：7.62%(質量分數，下同)、K2CO3

5、：2.38%、KOH ：90.00%。取此樣品 1.00 g 放入 46.00 mL 1.00 mol·L1 的 HCl(aq) 中，過量的 HCl 可用 1.070 mol/L KOH(aq)中和至中性，蒸發中和后的溶液可得固體_克。3.A、B、C三種物質各15 g，發生如下反應：ABCD反應后生成D的質量為30 g。然后在殘留物中加入10 g A，反應又繼續進行，待反應再次停止，反應物中只剩余C，則下列說法正確的是( )A.第一次反應停止時，剩余B 9 g B.第一次反應停止時，剩余C 6 gC.反應中A和C的質量比是53 D.第二次反應后，C剩余5 g4.(1)中學教材上圖示了

6、NaCl晶體結構，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結構與NaCl相同，Ni2與最近O2的核間距離為a×108cm，計算NiO晶體的密度(已知NiO摩爾質量為74.7 g·mol1)。 圖11(2)天然的和絕大部分人工制備的晶體，都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如圖11所示的缺陷：一個Ni2空缺，另有兩個Ni2被兩個Ni3所取代。其結果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3與Ni2的離子數之比。訓練題答案：1.提示：Fe3O4中 2 價鐵所失電子物質的量與 Cr2O 中6 價

7、鉻所得電子物質的量相等。×(32)= 0.02500 L×c(Cr2O)×(63)×2。答案：0.100 mol·L12.提示：根據 Cl 原子守恒得：n(KCl) = n(HCl) = 1.00 mol·L1×0.04600 L = 4.60×102 mol，m(KCl) 易求。答案：3.43 g3.解析：第一次反應 A 不足，因為第一次反應后加入 A 又能進行第二次反應。第二次反應后，只剩余 C，說明 A、B 恰好完全反應。則：m反(A)m反(B) = (15 g10 g)15 g = 53第一次反應耗 B 的

8、質量mB為：15 gmB=53，mB=9 g即第一次反應后剩余B質量為：15 g9 g=6 g。可見(A)選項不正確。根據mAmBmC=mD ，可知生成30 g D時消耗C的質量。mC=30 g15 g9 g=6 g即第一次反應后剩余C質量為：15 g6g=9g。又見(B)選項不正確。易見反應消耗A、B、C質量之比為：mAmBmC=15 g9 g6g=532(C)選項不正確。答案：D4.提示：由題得 NiO 晶體結構(如右圖)。其體積為：V = (a×108cm)3右圖向三維空間延伸，它平均擁有的 Ni2、O2數目為：N(Ni2) =N(O2) =×4 =N(NiO)由密度

9、公式得：(NiO) =。(2)(電荷守恒法)設 1 mol Ni0.97O 中含Ni3物質的量為x，則Ni2的物質的量為(0.97 molx)；根據電荷守恒得：3x2×(0.97 molx)=1 mol×2x=0.06 molN(Ni3)N(Ni2)=0.06 mol(0.97 mol0.06 mol)=691答案：(1) (2)6912估算法估算就是不算，估算法是通過推理、猜測得出答案的一種方法。例題1：甲、乙兩種化合物都只含X、Y 兩種元素，甲、乙中 X 元素的百分含量分別為 30.4% 和 25.9%。若已知甲的分子式是 XY2，則乙的分子式只可能是( )A.XYB.

10、X2YC.X2Y3D.X2Y5解析：由于甲分子中含 X：30.4%，且 N(X)N(Y) = 12，現乙分子中含X：25.9%，小于 A 中 X 的百分含量，故可估算出乙分子中，N(X)N(Y)必小于12，只有 D 選項中N(X)N(Y) = 12.5 符合題意。答案：D例題2：在 100 mL 0.10 mol·L1的 AgNO3(aq) 中，加入 100 mL 溶有 2.08 g BaCl2 的溶液，再加入 100 mL 溶有 2.50 g CuSO4·5H2O 的溶液，充分反應。下列說法中正確的是A.最終得到白色沉淀和無色溶液 B.最終得到的白色沉淀是等物質的量的兩種

11、化合物的混合物C.混合過程中，逸出無色氣體 D.在最終得到的溶液中，c(Cu2) = 0.01 mol·L1命題意圖：考查學生對離子反應的認識及進行相關計算的能力。知識依托：Ba2 與 SO、Ag 與 Cl 的反應及過量計算。錯解分析：數字運算失誤。解題思路：本題有以下兩種解法。方法1(計算法)：n(Ag) = 0.100 L×0.10 mol·L1 = 0.010 moln(Ba2) = n (BaCl2) = = 0.0100 moln(Cl) = 2n(BaCl2) = 0.0200 moln(SO) = n(CuSO4·5H2O) = = 0.0

12、100 mol首先 Cl 與 Ag 發生反應生成白色 AgCl 沉淀：Ag Cl = AgCl0.010 mol0.010 mol0.010 mol反應后剩余 Cl：0.0200 mol0.010 mol = 0.010 mol。其次 Ba2 與 SO發生反應生成白色 BaSO4 沉淀：Ba2 SO= BaSO40.010 mol 0.010 mol 0.010mol生成BaSO4 0.010 mol。反應后溶液中含 Cu2，其濃度為：c(Cu2) = 0.033 mol·L1與備選項對照，可知答案。方法2(估算法)：最后 Cu2留在溶液中，溶液淺藍色，A 項不可選。由 CuSO4&

13、#183;5H2O 的質量是3位有效數字，及溶液的體積也是3位有效數字可推知c(Cu2)應為3位有效數字，D 項不可選。由于溶液混合時，只發生 Ag 與 Cl、Ba2與SO的反應，所以也不會逸出氣體，C項不可選。 答案：B評注：就解題效率而言，估算法大大優于計算法。相應知識點：估算法雖可大大提高解題效率，但其使用范圍有一定的局限性，絕大多數計算題是不能用估算法解決的。嘗試用估算法解題是好的，但面對每一個題都想用估算法解決，有時也會貽誤時間。訓練習題：1.有規律稱：強酸溶液每稀釋 10 倍 pH 增加 1 ，強堿溶液每稀釋 10 倍 pH 減小 1，但此規律有一定的局限性。試問將 pH = 3

14、的 H2SO4(aq) 稀釋 105 ，其 pH 為( )A.8B.7C.2D.32.將質量分數為 0.052(5.2%)的 NaOH(aq)1 L(密度為 1.06 g·cm3)用鉑電極電解，當溶液中 NaOH 的質量分數改變了 0.010(1.0%)時停止電解，則此時溶液中應符合的關系是( )NaOH的質量分數陽極析出物的質量/g陰極析出物的質量/gA0.062(6.2%)19152B0.062(6.2%)15219C0.042(4.2%)1.29.4D0.042(4.2%)9.41.23.氫型陽離子交換樹脂的主要反應可用下式表示：2R H M2MR2 2H，若將 100 mL

15、水經過氫型陽離子交換樹脂交換后，流出液用 0.10 mol·L1的 NaOH 溶液中和，完全反應后用去 NaOH 溶液 20 mL，若此水中存在的陽離子只有 Ca2，則 100 mL 水中含有 Ca2為( )A.20.03 mgB.40 mgC.80.16 mgD.160.32 mg4.圖21中橫坐標表示完全燃燒時耗用可燃氣體 X(X = A、B、C)的物質的量 n(X)，縱坐標表示消耗 O2 的物質的量 n(O2)，A、B 是兩種可燃性氣體 ，C 是 A、B 的混合氣體，則 C 中：n(A)n(B)為( )A.21B.12C.11D.任意比訓練題答案：1.提示：酸不可能稀釋為堿，也

16、不可能稀釋后 pH 變小或不變。答案：B2.解析：電解 NaOH(aq) 的實質是電解水。隨溶液中水的減少，w(NaOH)逐漸增大，因而 C、D項不可選。電解時陽極產生 O2，陰極產生 H2，其質量前者大，后者小，故 B項為正確答案。答案：B3.提示：由題意：n(Ca2) =n(H) =n(NaOH)，根據數據可斷定n(Ca2)數值為兩位有效數字。又：m(Ca2) = n(Ca2)×M(Ca2)，則m(Ca2)數值為兩位有效數字。答案： B4.提示：首先排除任意比。由圖可知： 1 mol A 耗用 0.5 mol O2，1 mol B 耗用2 mol O2；若 A、B以11混合，則

17、1 mol C 耗用 1.25 mol O2，而圖中 1 mol C 耗用1 mol O2，可見 A、B 混合物中，n(A)n(B)11。觀察備選項可知答案。答案：A3差量法利用化學反應前后物質間所出現象的差量關系解決化學問題的方法就是差量法。例題1：在天平左右兩盤上各放一只同等規格的燒杯，燒杯內均盛有 1.00 mol· L1的 H2SO4（aq）100.0 mL，調節天平使其處于平衡狀態，然后向兩只燒杯內分別放入少量的鎂粉和鋁粉（設鎂、鋁的質量分別為a g和b g），假定反應后天平仍處于平衡狀態，則：(1)a、b應滿足的關系式為 ；(2)a、b的取值范圍為 。解析：題設條件下，H

18、2SO4過量，則：MgH2SO4=MgSO4 H2m24 g1 mol2 g22 ga g2 Al3 H2SO4=Al2(SO4)33H2m54 g3 mol   6 g48 gb g由反應前后天平都平衡得：，即：32 b = 33 a  0.100由 H2SO4過量知：  0.100聯立，解得：b2.48。不滿足，舍去。聯立，解得：a1.75。滿足，為正確答案。答案：(1)32 b= 33 a(2)a1.75b1.80例題2：將上題中的：“少量鎂粉和鋁粉”改為：少量鎂粉、過量鋁粉，其他不變，試求之。命題意圖：考查學生應用差量進行過量

19、計算的能力。知識依托：Mg、Al 與 H2SO4 的反應；過量計算。錯解分析：應用過量物質的數據進行計算得出錯誤的結果，忽視有效計算得出不確切的答案。解題思路：反應前后天平都平衡，表明兩燒杯內質量凈增數值相等。則可根據反應前后的質量差進行計算。n(H2SO4) = 1.00 mol·L1×0.100 L = 0.100 molMg H2SO4 = MgSO4 H2 m24 g   1 mol 2 g 22 ga g     2 Al 3 H2SO4 =Al2(SO4)3 3 H254 g3 mol6 g0

20、.100 mol      (波紋線上為求出數值，下同)。根據題意： 0.100 (H2SO4 過量)b1.80(Al 過量)b g0.200 g =g(凈增值相等)由得：b2.40，結合可知 b 的范圍。由得：a1.75，結合可知 a 的范圍。答案：(1)11 a = 12 b 2.40(2)1.75a2.40，1.80b2.40相應知識點：遇到下列情形，可嘗試用“差量法”解題：1.反應前后固體或液體的質量發生變化時；2.反應前后氣體的壓強、密度、物質的量、體積等發生變化時。訓練習題：1.10.0 mL 某氣態烴在 50.0 mL O2 中充

21、分燃燒，得到液態水和 35.0 mL 的氣體混合物(所有氣體的體積都是在同溫同壓下測得的)，則該氣態烴可能是（    ）A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C3H62.用 H2 還原 x g CuO，當大部分固體變紅時停止加熱，冷卻后得殘留固體yg，共用掉z g H2，此時生成水的質量為( )A.(xy) gB.(x y) gC.9 z gD. z g3.總壓強為 3.0×107 Pa 時，N2、H2 混合氣體(體積之比為 13)通入合成塔中，反應達平衡時，壓強降為 2.5×107 Pa，則平衡時混合氣體中 NH3 的體積分數為( )A.35

22、%B.30%C. D.4.已知 NH3 和 Cl2 相遇，發生下列反應：8NH33Cl2 = N26NH4Cl(NH3過量) 2NH33Cl2= N26HCl(Cl2過量)今向過量的 NH3 中通入少量的 Cl2。若開始時 Cl2、NH3 混和氣體中 Cl2 的體積分數為 x，混合氣體反應前后的體積分別是 a L 和 y L。則：(1)x 的取值范圍是_；(2)y 與x 的函數關系是_。訓練習題答案：1.提示：用體積差進行計算：CxHy(g)(x)O2(g)點燃x CO2(g)H2O(l)V前V后1 L 110.0 L      25

23、.0 Ly = 6。答案：BD2.提示：用固體質量差進行計算：H2CuOCuH2Om  80 g   64 g   18 g16 gx gy g不可用 z g H2 進行計算，因為用掉的 H2 并非全都參加了反應；不可只用 x g 進行計算，因為 CuO未全部參加反應；不可只用 y g 進行計算，因為 y g 是 CuO 和 Cu 的質量和。答案：B3.提示：本題有多種解法，根據壓強差計算尤為簡捷：由于恒溫恒容下，氣體的壓強比等于物質的量比，所以：高溫、高壓催化劑N23 H2 2 NH3 p1322p(NH3)3.

24、0×107 Pa2.5×107 Pa，p(NH3) = 0.5×107 Pa，(NH3)=。答案：D4.解析：NH3 過量，Cl2 不足，只發生反應：8 NH33 Cl2= N26NH4ClV8 L3 L1 L10 LL a L·xLL則：a(1x)Lxy L = a LL。答案：(1)0x3/11(2)y=a4和量法與差量法相反，為解決問題方便，有時需要將多個反應物(或生成物)合在一起進行計算。例題1：在密閉容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 的固體混合物共 19.6 g，將容器加熱到 250，充分反應后，排出容器中的氣體，冷卻稱得剩余固體質

25、量為 12.6 g。則原混合物中(NH4)2CO3 和 NaOH 的物質的量之比為( )A.12B.= 12C.12D.以上答案都不正確解析：固體混合物失重：19.6 g12.6 g = 7.0 g，題設條件下發生的反應為：(NH4)2CO32 NH3H2OCO2 2 NaOHCO2Na2CO3H2O當(NH4)2CO3 與 NaOH 恰好完全反應時，固體失重 7.0 g，所需混合物的質量可求： 因為 17.6 g19.6 g，所以 NaOH 過量。答案：C例題2：18.4 g NaOH 和 NaHCO3 固體混合物，在密閉容器中加熱到約 250，經充分反應后排出氣體，冷卻，稱得剩余固體質量為

26、 16.6 g。試計算原混合物中 NaOH 的質量分數。命題意圖：考查學生的過量判斷能力，及計算混合物所含成分質量分數的能力。知識依托：NaHCO3 的不穩定性及堿與酸性氣體的反應。錯解分析：過量判斷失誤，導致計算過程和計算結果錯誤。解題思路：發生的反應有：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，2NaOHCO2Na2CO3H2O(加熱條件下，不生成 NaHCO3)通過極限思維可知，原固體混合物中，NaHCO3 含量越大，固體失重越大，NaOH 含量越大，固體失重越小。判斷 NaHCO3 受熱分解產生的 CO2 能否被 NaOH 完全吸收是解決問題的關鍵，這首先需要寫出 NaHCO3 與 Na

27、OH 恰好完全反應的化學方程式。題設條件下，固體失重：18.4 g16.6 g = 1.8 g。設固體失重 1.8 g 需恰好完全反應的 NaHCO3 和 NaOH 混合物質量為 x，則：NaHCO3NaOHNa2CO3H2O                     124 g18 g     x1.8 gx = = 12.4 g18.4

28、 g可見，題設條件下反應發生后 NaOH 過量，過量 NaOH 質量為：18.4 g12.4 g = 6.0 g，參加反應的 NaOH 質量為：×40.0 g·mol1 = 4.00 g，原混合物中 NaOH 質量為：6.0 g4.00 g = 10.0 g，w(NaOH) = ×100% = 54.3%。答案：54.3% 。相應知識點：遇到以下情形，可嘗試用和量法解題：1.已知混合物反應前后質量，求混合物所含成分質量分數時；2.已知反應前后混合氣體的體積，求混合物所含成分體積分數時；3.求反應前后氣體的壓強比、物質的量比或體積比時。訓練習題：1.某溫度下，在體積

29、一定的密閉容器中適量的 NH3(g) 和 Cl2(g) 恰好完全反應。若反應產物只有 N2(g) 和 NH4Cl(s)，則反應前后容器中壓強比應接近于( )A.111B.111C.71D.1172.Na2CO3(s) 和 NaHCO3(s) 的混合物 190.0 g，加熱至質量不再減少為止，稱量所得固體質量為 128.0 g。則原混合物中 Na2CO3 的質量分數為_。3.取 6.60 g NaHCO3 和 Na2O2 的固體混合物，在密閉容器中加熱到 250，經充分反應后排出氣體，冷卻后稱得固體質量為 5.30 g。計算原混合物中 Na2O2 的質量分數。4.在一密閉容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 兩種固體共 A g 將容器加熱到 200，經充分反應后排出其中氣體，冷卻稱得剩余固體質量為 B g，求出不同組合范圍內的(NH4)2CO3 和 NaOH 的質量填入下表。A 與 B 關系m(NH4)2CO3m(NaOH)訓練習題答案：w(Na2CO3) = 11.58%