化學資料-PAGE19-平均方程式法 一、對于兩種物質反應存在多種量的關系，可發生多種反應或有多種化學方程式存在時，可看作存在一種平均化學方程式或叫總反應方程式。從這個角度出發，可以較簡捷地解決這類問題。 例1．將相同物質的量濃度的10mLH2S溶液和16mLNaOH溶液混合，最終所得溶液中各種離子的物質的量濃度關系正確的B A.[Na+]＞[HS－]＞[S2－]＞[H+]＞[OH－]B.[Na+]＞[S2－]＞[HS－]＞[OH－]＞[H+] C.[Na+]＞[S2－]＞[HS－]＞[H+]＞[OH－] D.[Na+]＞[HS－]＞[S2－]＞[OH－]＞[H+] 解析：可將NaOH與H2S的化學計量數看作8與5，得如下平均化學方程式： 8NaOH＋5H2S＝3Na2S＋2NaHS＋8H2O，由于生成的Na2S和NaHS都是強堿弱酸鹽，水解后水溶液顯堿性，由此可知：[OH－]＞[H+]；[S2－]＞[HS－]，故應選B。例2．紅磷在氯氣中發生燃燒反應，若參加反應的磷原子與氯氣的物質的量之比為1∶1.8，充分反應后生成物中PCl5與PCl3物質的量之比是(C)A.3∶5B.5∶3C.3∶7D.1∶2解析：不管過程，只用一個平均化學方程式表示：10P＋18Cl2＝3PCl5＋7PCl3，故應選C。 例3．用1L1.0mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中和的物質的量之比約MCE9225A A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 解析：寫出平均方程式為：5NaOH＋4CO2＝Na2CO3＋3NaHCO3＋H2O，即可得出本題的答案。 例4．在一定條件下，將70mLH2S和90mLO2混合，并使其反應完全，再恢復原狀，生成SO2的體積多少毫升？ 解：由題意知H2S過量，故產物有S和SO2，據阿氏定律，可直接寫出如下平均方程式： 90O2＋70H2S＝xSO2＋yS＋zH2O， x＋y＝70 z＝70x＝55 2x＋z＝180y＝15 平均反應式為：90O2＋70H2S＝55SO2＋15S＋70H2O，得出SO2的量為55mL。 答：生成SO255mL。 例5．在一定條件下，將70mLH2S氣體和90mLO2混合，其使其反應完全再恢復原狀，生成SO2氣體體積為B A100mL B55mL C50mL D70mL 解析：本題也可以照例4計算，但由于本題是選擇題，選項有其迷惑，也有其暗示，故有其技巧方法。 由題意知H2S過量，故產物有S和SO2，因此生成SO2的量一定要小于70mL，由此可淘汰A、D選項。用B、C選項中的一個去試探，寫出平均方程式。如用C選項，可得平均方程式為：90O2＋70H2S＝55SO2＋15S＋70H2O，顯然，氧原子數不平。故C錯B對。例6．已知NO2與NaOH溶液反應為：3NO2＋2NaOH＝2NaNO3＋NO＋H2O；NO、NO2可一起與NaOH溶液作用：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O。在盛amolNO、bmolNO2和cmolO2的密閉容器中，加入VL某濃度的燒堿溶液后，密閉容器中壓強幾乎為零。則NaOH溶液的物質的量濃度(mol/L)為DA. B. C. D. 解析：據題意可得如下平均方程式： aNO＋bNO2＋cO2＋(a＋b)NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O，不管右邊物質的化學計量數如何，根據氮原子數守恒，可得出NaOH的化學計量數為(a＋b)，即為(a＋b)mol，從而找出正確答案為D。 例7．40mLH2S氣體在50mLO2中燃燒，兩種氣體均已耗盡。則生成的SO2氣體在相同狀況下的體積為mL。解析：由平均方程式為：4H2S＋5O2＝3SO2＋S＋4H2O可得出結果。答案：30 例8．為了配制一種培養液，需要用含有NaH2PO4和Na2HPO4它們的物質的量之比為3∶1的混合液。每升混合液中含磷元素01mol。現用40mol/LH3PO4溶液和固體NaOH配制20L混合液，問需取該H3PO4溶液多少毫升和NaOH多少克？上海92 解：用平均方程式法。根據產物的物質的量關系可寫出平均方程式如下： 5NaOH＋4H3PO4＝3NaH2PO4＋Na2HPO4＋5H2O， nH3PO4＝nP＝01mol/L×2L＝02mol VH3PO4aq＝＝005L＝50mL nNaOH＝02mol×＝025mol mNaOH＝025mol×40g/mol＝10g 另解；用極限分析法。 設生成NaH2PO4和Na2HPO4所需NaOH的物質的量分別為3x和2x， NaOH＋H3PO4＝NaH2PO4＋H2O，3x3x 2NaOH＋H3PO4＝Na2HPO4＋2H2O，2xx5x01×2＝024x＝02molx＝005mol nNaOH＝5x＝5×005mol＝025mol 以下同上解。 答：需H3PO4溶液50mL，固體NaOH10g。 例9．將含有01mol明礬[KAlSO4212H2O]的溶液和100mL2mol/L的BaOH2溶液混合，充分反應后，下列敘述正確的是C A反應完畢，液體仍然澄清 B液體渾濁，沉淀物是BaSO4 C生成01molAlOH3和02molBaSO4 D液體渾濁，沉淀物是AlOH3 解析：由題意給出的兩物質的物質的量，寫出平均方程式：KAlSO42＋2BaOH2＝2BaSO4＋KOH＋AlOH3即可看出C是對的。 二、兩種物質可分別與一種物質反應，將其混合后再與此物質反應，由此可得一平均化學方程式或叫總反應方程式，利用此化學方程式的化學計量數可以確定這兩種物質的物質的量之比；或由這兩種物質的物質的量之比確定生成物。例1．某二價金屬碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物跟足量鹽酸反應，消耗H+和產生CO2的物質的量之比為6∶5，該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質的量之比為(B)A.1∶3B.1∶2C.1∶1D.1∶4解析：本題原是兩個化學方程式的計算，有兩個總量，故是2—2型混合物的計算，只須設兩個未知數，解二元一次方程組即可。但如果用一個化學方程式，先固定H+和CO2的系數，再配平，即可得到平均方程式，這樣就可求得碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質的量之比。如MCO3＋2M(HCO3)2＋6HCl＝3MCl2＋5H2O＋5CO2↑，故應選B。 例2．3.72gNa、Na2O、Na2O2的混合物與足量水反應，生成672mL混合氣體(標準狀況)，該混合氣體通過放電，恰好完全反應，則混合物中Na、Na2O、Na2O2的物質的量之比是A A.2∶1∶1 B.1∶1∶1 C.1∶2∶1 D.3∶2∶1 解析：利用總反應方程式找出Na與Na2O2的比即可得出結果。 2Na＋Na2O2＋2H2O＝4NaOH，Na與Na2O2的比為2∶1，應選A。 例3．將O2、CH4、Na2O2放入密閉容器中，在150℃條件下電火花引發反應后，容器中的壓強為零。由此作出的正確結論是B A.原O2、CH4、Na2O2的物質的量之比是2∶1∶4，反應后的容器中生成NaHCO3和NaOH的混合物 B.原O2、CH4、Na2O2的物質的量之比是1∶2∶6，反應后的容器中生成Na2CO3和NaOH的混合物 C.原O2、CH4、Na2O2的物質的量之比是2∶1∶4，反應后的容器中生成Na2CO3和NaOH的混合物 D.原O2、CH4、Na2O2的物質的量之比是1∶2∶6，反應后的容器中生成NaHCO3和Na2CO3的混合物 解析：A中兩物質不能共存。即是寫出的平均方程式也不是選項中的物質的量之比：O2＋CH4＋2Na2O2＝NaHCO3＋3NaOH。其它選項可寫出如下平均反應方程式： B.O2＋2CH4＋6Na2O2＝2Na2CO3＋8NaOH C.O2＋2CH4＋6Na2O2＝2Na2CO3＋8NaOH D.10O2＋6CH4＋4Na2O2＝4NaHCO3＋2Na2CO3＋10H2O 故應選B。平均式法平均式法是高低求中類計算問題的一種求混合物組成的方法。利用高低求中原理以確定平均式，從而求得混合物中各物質的分子式。這種解法的解題思路和過程有兩種：第一種是首先求出平均相對分子質量，找出小于平均值的一種物質，然后再通過計算確定另一種物質及百分含量，用同一性原理檢驗是否符合題意。第二種是首先求出平均式，然后用居中性原理確定混合物可能出現的組合情況，用同一性原理檢驗這些組合情況的合理性，用求和公式變式或三角正弦法、或十字交叉法以確定符合題意的每一組合的各物質有關量。例1．有兩種氣態烴20mL，與過量氧氣反應后生成40mL二氧化碳和30mL水蒸氣(體積在相同條件下測定，且溫度≥100℃)。求混合烴的物質的量組成。 解析：根據相同條件下，氣體的體積比即為化學計量數之比，可得出如下化學方程式：CxHy＋kO22CO2＋3H2O由此可求得該混合烴的平均式為C2H3。按照居中性原理，C原子數可都為2，或一種為1，一種大于2；H原子數只有一種情況：一種小于3，一種大于3。 一般情況下，我們認為的氣態烴為碳原子數小于4的烴即不包括新戊烷，這是過去題的敘述和含意，現在的題則準確地敘述為：碳原子數小于4的烴有： CH4C2H6C3H8C4H10C2H4C2H6C4H8C2H2C3H4C4H6從C原子考慮，CH4可與C3、C4的烴組合出6種，C2的烴可相互組合出3種。這樣問題弄得很復雜。若從H原子考慮則頗為簡單，因為甲烷和碳原子數為3、4的烴，其氫原子數皆大于3，這些組合都不符合題意。而H原子數小于3的只有C2H2，再結合碳原子看，可得出兩種組合：C2H4和C2H2和C2H6和C2H2。 由氫原子數的三角正弦，可得出它們的物質的量組成：答：(1)C2H4和C2H2各占50%(2)C2H2占75%，C2H6占25% 注意：在求平均式建立烴的化學方程式時，不必用CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g)，而應直接代入相應的數字。由于計算烴的平均式時不需要氧氣的數據，故可令O2的化學計量數為任意符號，如上面令為k。例2．某混合氣體由兩種氣態烴組成，取2.24L該混合氣體完全燃燒后得到4.48L二氧化碳(氣體體積都已折算為標準狀況)和3.6g水。則這兩種氣體可能是(BE)CH4和C3H8B.CH4和C3H4C.C2H4和C3H4D.C2H4和C2H6E.C2H2和C2H6(92年上海高考題28) 解析：標準狀況下，氣體2.24L為1mol，4.48L為2mol；水3.6g為2mol。根據化學方程式中，各物質的物質的量之比即為化學計量數之比，可得出如下化學方程式：CxHy＋kO22CO2＋3H2O由此可求得該混合烴的平均式為C2H3。按照居中性原理，C原子數可都為2，或一種為1，一種大于2；H原子數只有一種情況：一種小于3，一種大于3。B、E選項符合題意。例3．常溫下，一種烷烴A和一種單烯烴B組成的混合氣體，A與B分子中最多只含有4個碳原子，且B分子的碳原子數比A分子的多。1將1L該混合氣體充分燃燒，在同溫同壓下得到2.5LCO2氣體。試推斷原混合氣體中A和B所有可能的組合及其體積比，并將結果填入下表：組合編號A的分子式B的分子式A和B的體積比(VA∶VB)2120℃時取1L該混合氣體與9L氧氣混合，充分燃燒后，當恢復到120℃和燃燒前的壓強時，體積增大6.25%。試通過計算確定A和B的分子式。(MCE91.42)解析：11L碳原子數為n的烷烴或烯烴充分燃燒后均得到nLCO2。由題意1L該混合氣體充分燃燒后生成25LCO2，且B分子的碳原子數比A分子的多，可推斷此混合氣體只能由碳原子數小于25的烷烴CH4和C2H6和碳原子數大于25的烯烴C3H6和C4H8組成。它們有4種可能的組合。可根據每一組合中烷烴和烯烴的碳原子數，按三角正弦法確定A和B的組成。如：即的體積比為0.5∶1.5＝1∶3。 則①CH4∶C3H6：1∶3②CH4∶C4H8：1∶1③C2H6∶C3H6：1∶1④C2H6∶C4H8：3∶1 2因O2過量，設燃燒的混合烴為CxHy，耗O2的體積為z。CxHy＋zO225CO2＋H2Og 由氧原子數相等關系得：2z＝2.5×2＋， 整理為：4z－y＝10① 由差量得：＝625%， 整理得：－2z＋y＝－175② 聯立①②式解得y＝65，x＝25。即混合烴的平均式為：C25H65，則為上述4組中的第2組和第4組。按同一性原理，由烷烴和烯烴的氫原子數可得出其體積比，第4組仍為3∶1，為該題的解；第2組為3∶5，與碳原子數所得的體積比1∶1不相符，應舍去。即A為C2H6，B為C4H8。答案：(1)組合編號A的分子式B的分子式A和B的體積比(VA∶VB)①②③④CH4CH4C2H6C2H6C3H6C4H8C3H6C4H81∶31∶11∶13∶1(2)A：C2H6B：C4H8例4．兩種氣態鏈烴各0.1mol組成的混合物，與過量氧氣混合后充分燃燒，燃燒后的產物通過濃硫酸時，溶液質量增加7.2g；再通過氫氧化鈉溶液時，溶液質量增加17.6g。在下列混合物中：①烷烴與烷烴；②烷烴與烯烴；③烷烴與炔烴；④烯烴與烯烴；⑤烯烴與炔烴；⑥炔烴與炔烴，符合上述情況的是CA.④B.④、⑤C.③D.①、⑥解析：由0.1mol的混烴燃燒生成0.4molCO2和0.4molH2O，得平均式為C4H8，學生易認為③和④都對而多選A。因為含4個碳原子的烯烴只有C4H8，且5個碳原子數的烴不為氣態烴，故不能選A。例5．在壓強為1.01×105Pa、127℃下，由兩種常見的有機物組成的混合氣體20mL跟同狀態下的25mLO2混合，引燃恰好使有機氣體完全燃燒，所生成的二氧化碳和水蒸氣構成的混合氣體的平均分子量是28.4。當恢復到反應前的條件，混合氣體的密度比點燃前的混合氣體(含O2)的密度減少了。試問原混合氣體的組成有哪些可能？每種可能中，各組成的體積分數是多少？解析：燃燒后，已知平均相對分子質量，由三角正弦可得出CO2與水蒸氣的物質的量或體積比為2∶3，后來混合氣體的體積為45mL×＝50mL。其中：VCO2＝20mL，VH2O＝30mL， 解一：用平均式求解。設平均式為CxHyOz，4CxHyOz＋5O24CO2＋6H2O x＝1，y＝1，z＝1，平均分子式為CH3O，只能是一碳化物。一碳化物有：CH4、CH4O、CH2O、CH2O2。按照居中性原理，從氧原子考慮，只能有兩種組合： CH4CH2O CH2O2CH4O 由氫原子數或氧原子數可知兩組中各成分皆占50%。 解二：用代數方程求解：設A為xmL，B為20－xmL。 Ax＋20－xB＋25O220CO2＋30H2O 若A、B為二碳化物，則等式不成立：2x＋220－x≠20，即等式兩端碳原子數不等。 若A、B為一碳化物：x＋20－x＝20，，則等式成立。 一碳化物有：CH4、CH4O、CH2O、CH2O2。當各占50%時有以下兩種組成符合題意。答：(1)CH450%HCOOH50%(2)CH3OH50%HCHO50% 例6．將01mol兩種氣態烴組成的混合氣完全燃燒后得到336L標準狀況CO2和36gH2O。下列說法正確的是BD A一定有乙烯B一定有甲烷 C一定沒有甲烷D一定沒有乙烷 解析：烴、C、H之比為1∶15∶4，平均式為C15H4，故必有甲烷，同時另一種烴含碳原子數大于1，且含有4個H原子。 例7．由C、H、O三種元素組成的兩種有機物A和B按等物質的量混合。取1mol混合物完全燃燒，需要O235mol，生成CO225mol，且知A分子中的氫原子數是B分子中氫原子數的兩倍。求A、B可能有的分子式。 解析：因為燃燒時1molC原子耗1molO2，4molH原子耗1molO2。現CO225mol耗25molO2，剩1molO2需4molH原子。故可得平均式為C25H4H2Ox。 討論：當x＝1時，平均組成為C25H6O，有兩種組合符合：C3H8O和C2H4O，C4H8O和CH4O。當x＝2時，平均式為C25H8O，不符合烴類衍生物的組成，故舍去。 例8．A為烴、B為烴的含氧衍生物。由等物質的量的A和B組成的混合物005mol在0125mol的氧氣中完全燃燒，生成01molCO2和01molH2O。試通過計算回答： 1從分子式角度看，該混合物組成有幾種可能，寫出各組混合物的分子式。 2另取一定量的A和B完全燃燒，將其以任意物質的量比混合，且物質的量之和一定； ①若耗氧量一定，則A、B的分子式分別是、。 ②若生成的CO2、H2O的物質的量一定，則A、B的分子式分別是、。 3另取amol的任意比混合的A和B的混合物，在過量的氧氣中完全燃燒。 ①若耗氧量為定值，則該值為mol用含a的代數式表示。 ②若生成物CO2的物質的量為定值，則生成物水的質量范圍為。 解析：2CxHyOz＋5O24CO2＋4H2O，平均式為C2H4O a25a 最大：CxH6Oz3H2O最小：CxH2OzH2O a3aaa 答案：1CH4和C3H4O2；C2H6和C2H2O2；C2H4和C2H4O2；C2H2和C2H6O2；C3H6和CH2O2；CH4O和C3H4O2①C2H2；C2H6O2②C2H4；C2H4O23①25a②18a~54ag例9．在常溫常壓下，將1LmLH2、CH4、C2H2的混合氣體與足量O2混合點燃，經充分反應并恢復到相同狀態下，測得總體積減少26mL。求原混合氣體中CH4的體積為多少毫升？ 解析：可將H2、C2H2寫為CnH2，通過差值公式可求混合物CxHy中平均氫原子數。 161＋＝26，y＝25， CH4：16mL×＝4mL 答：CH4的體積為4mL。用平均式法確定混合物的組成，要根據條件進行檢驗，其中，以利用同一性原理來判斷則較為簡捷。請參看《用同一性原理解平均式問題》 以下各題供參考練習： 1．10mL氣態混合烴，完全燃燒可生成20mLCO2和15mL水蒸氣體積均在同一條件下測得，則該混合烴的組成可能是BC ACH4、C3H6 BC2H2、C2H6 CC2H2、C2H4 DCH4、C2H4 2．將01mol兩種氣態烴組成的混合氣完全燃燒，得到016molCO2和36g水。下列說法正確的是A A混合氣體中一定有甲烷B混合氣體中一定是甲烷和乙烯 C混合氣體中一定沒有乙烯D混合氣體中一定有乙炔3．烯烴A和烷烴B組成的混合烴對氫氣的相對密度為12。150℃時，將混合烴與氧氣按1∶4的體積比在密閉容器中引燃，使兩種烴充分氧化，測得反應后密閉容器中壓強為反應前的1.04倍。求A、B的分子式和A在混合烴中的物質的量分數。答：CH480%C4H820%(93年成都市一診41)4．飽和烴A和不飽和烴B在常溫下均為氣體，其中A含有的碳原子數多于B。(1)將A和B按一定比例混合。1L混合氣體完全燃燒后在同溫同壓下得到3.6LCO2。試推斷該混合氣體的可能組合及A與B混合時的體積比。將結果填入下表：A的分子式B的分子式VA∶VB1mol該混合氣體恰好能使含0.4mol溴的四氯化碳溶液完全褪色，推斷上述各組合中符合該條件的A與B的分子式，填入下表。A的分子式B的分子式120℃時，1LA、1LB與足量氧氣混合點燃后，在同溫同壓下總體積增大2L。試通過計算確定A和B的分子式。（91年上海高考題48）答：(1)A的分子式B的分子式VA∶VBC4H10C4H10C4H10C4H10C2H4C2H2C3H6C3H44∶14∶13∶23∶2(2)A的分子式C4H10C4H10B的分子式C2H2C3H6(3)A為C4H10B為C3H6強電解質和弱電解質的同與不同一、強、弱電解質概念上的四大區別強電解質在水溶液中全部電離，電離不可逆，不存在電離平衡，溶液中不存在電解質的分子，只有電解質的離子；其電離方程式寫等號，在離子方程式中可溶的強電解質寫離子符號。弱電解質在水溶液中只有很少部分電離，電離可逆，存在電離平衡，溶液中存在大量的電解質分子，少量的電解質離子；其電離方程式寫可逆符號，在離子方程式中寫分子式。二、有關強、弱電解質的“同與不同”：1．溶液中粒子種類數目不同：強電解質：少；一元弱電解質：多；多元弱電解質：更多。2．相同溶液濃度時1離子濃度：強大弱小。酸中αH+：二元強酸＞一元強酸＞＞一元弱酸；堿中αOH－：二元強堿＞一元強堿＞＞一元弱堿。2pH：酸是強小弱大；堿是強大弱小。3導電能力：強大弱小。4強、弱酸與活潑金屬反應時的速率：強大弱小。3．相同濃度、相同體積時：(即相同物質的量)1離子的物質的量：強多弱少。2同體積、同濃度的同價酸、堿具有相同的中和能力或反應能力(四同)；反應后溶液的pH值：強強為7。3同溫、同壓下，同價的強、弱非氧化性酸與足量的活潑金屬反應時，所耗金屬量相同，收集到的氫氣體積相同(五同)。4．pH相同時：αH+＝1H+、OH－的離子濃度相同；2溶液濃度：一元弱酸＞＞一元強酸＞二元強酸；一元弱堿＞＞一元強堿＞二元強堿。3強、弱酸與同一金屬反應時，初速相同。4同等程度稀釋時，弱酸的pH值比強酸的pH值增加得少些；弱堿的pH值比強堿的pH值下降得少些。5．pH相同、溶液體積相同時：1溶質的物質的量：弱酸＞＞一元強酸＞二元強酸；弱堿＞＞一元強堿＞二元強堿。2強、弱酸與同一金屬(足量)反應時，所耗金屬量：弱多強少；產生的氫氣量：弱多強少。若酸過量，產生H2量同，則金屬量同，反應終了時所需時間：強多弱小。3中和能力不同：強＜＜弱。令強、弱電解質反應能力為u1、u2，則u1/u2＝α，即u1＝α×u2(α為電離度)。這里特別需要強調兩點：一是弱電解質的稀溶液稀釋時，電離度增大，而離子濃度反而減小；二是相同pH值時，一元弱酸(或弱堿)溶液的濃度是一元強酸或強堿溶液濃度的倍；相同濃度時，一元強酸或強堿溶液的H+濃度是一元弱酸(或弱堿)溶液的H+濃度的倍。 例1．有體積和pH都相同的一元強酸溶液X和一元弱酸溶液Y，已知弱酸在此溶液中的電離度為05%，則X、Y中和同濃度NaOH溶液的體積，Y是X的B A100倍 B200倍 C500倍 D20倍 解析：此條件下，一元弱酸的中和能力是一元強酸中和能力的，＝200。故應選B。 例2．已知同溫度、同物質的量度濃度的NaX溶液的pH值大于NaY溶液的pH，據此，下列對兩種對應酸HX和HY在相同溫度和濃度下的比較中正確的是AD AcX＜cYBαHX＞αHY CHY溶液的pH＞HX溶液的pHDHY溶液的cH+＞HX溶液的cH+ 解析：水解鹽的堿性越強，對應的酸越弱，故HX比HY弱。應選AD。例3．已知一種cH+＝1×10－3mol/L的酸和一種cOH－＝1×10－3mol/L的堿溶液等體積混合后溶液呈酸性。其原因可能是BA.濃的強酸和稀的強堿溶液反應B.濃的弱酸和稀的強堿溶液反應C.等濃度的強酸和弱堿溶液反應D.生成了一種強酸弱堿鹽 解析：很多學生在解此題時選D，認為混合溶液顯酸性，是反應生成的強酸弱堿鹽水解所致。其實，只知氫離子濃度或氫氧根離子濃度并不能確定它的強弱，前面強、弱電解質的同與不同告之，氫離子濃度或氫氧根離子濃度相同的強酸與弱酸或強堿與弱堿，當體積相同時，其物質的量濃度是不同的，弱酸或弱堿的物質的量比強酸或強堿大得多。因此，本題要考慮各種情況。當是強酸和強堿時，它們完全反應，溶液顯中性生成的鹽不水解，不符合題意。當是強酸與弱堿時，弱堿的濃度比相應強堿的濃度大得多，故弱堿過量，反應后溶液顯堿性，也與題意不符。若是弱酸與強堿時，弱酸的濃度比相應強酸的濃度大得多，故酸過量，反應后溶液顯酸性。因此B正確。例4．對于pH相同的稀醋酸和稀HBr溶液，下列說法錯誤的是DA.CH3COOH中的cCH3COO－＝HBr中的cBr－B.CH3COOH的物質的量濃度大于稀HBrC.與等量的鐵反應，兩者初速相等D.分別稀釋10倍，HBr的pH值上升較小解析：pH相同，即氫離子濃度相同，故對應的同價酸根的濃度也是相同的。在體積相同時，醋酸的濃度比氫溴酸濃度大得多。由于Fe＋2H+非氧化性強酸＝Fe2+＋H2↑，氫離子濃度相同，故兩者反應的初速是相等的。由于醋酸存在電離平衡，加水稀釋時有利于醋酸的電離，故醋酸的pH值上升較小。例5．pH相同、體積相同的鹽酸(A)和醋酸(B)溶液，分別和鋅反應，若最后有一種溶液中鋅有剩余，且放出氣體一樣多，則下列判斷正確的是D①反應所需時間：B＞A②開始反應速率：A＞B③參加反應的鋅的質量：A＝B④整個反應過程平均速率：B＞A⑤盛鹽酸的溶液里鋅有剩余⑥盛醋酸的溶液里鋅有剩余。A.①②③⑤B.①③⑥C.②③⑥D.③④⑤ 解析：pH相同、體積相同的一元弱酸的物質的量及物質的量濃度比一元強酸大得多，故鹽酸中的鋅有剩余；但兩者氫離子濃度相同，反應的初始速率相同，該置換氫的鋅應相同。弱酸由于存在電離平衡，反應速率減緩得要慢些，反應所需時間短些。例6．將體積為10mL、pH都等于3的醋酸和鹽酸，加水稀釋至amL和bmL，測得稀釋后溶液的pH均為5。則稀釋后溶液的體積(上海93.20)(D)A.a＝b＝100mLB.a＝b＝1000mLC.a＜bD.a＞b 解析：這是稀釋的逆向問題，也可以從正向去分析。pH相同的同價強酸和弱酸，稀釋相同的倍數時，弱酸的pH增加得少一些。pH為3的鹽酸稀釋100倍時，pH為5。而pH為3的醋酸要變成pH為5，稀釋的倍數應大于100倍，即應加入更多的水才行。例7．有兩瓶pH＝2的酸溶液，一瓶是強酸，一瓶是弱酸。現只有石蕊、酚酞試液、pH試紙和蒸餾水，而沒有其它試劑。簡述如何用最簡便的實驗方法來判別哪瓶是強酸：_________________________________________________________。(MCE90.38) 解析：根據本題的條件和所給的試劑，應采用稀釋的方法。只是要注意稀釋的倍數要相同，且倍數要大，如100倍。否則，效果不太明顯。答案：各取等體積酸液用蒸餾水稀釋相同倍數(如100倍)，然后用pH試紙分別測其pH，pH變化大的是強酸。 例8．常溫下，有pH為12的NaOH溶液100mL，若將其pH變為11設溶液的體積可直接相加；計算結果保留到小數點后一位。 1若用pH＝10的NaOH溶液，應加入mL； 2若用pH＝2的鹽酸，應加入mL； 3若用001mol/L的CH3COOH溶液V1mL，則V1的取值為； 4若用pH＝2的任意一元酸HR溶液V2mL，則V2的取值為。 解析：1cOH＝＝103，1＋104V＝01＋103V，103104V＝09，101V＝09×103＝900，V＝＝1000。 2102×100102V＝103100＋V，100010V＝100＋V，11V＝900，V＝＝818 3同濃同何體CH3COOH雖與HCl具有相同的中和能力，但反應后由于生成強堿弱酸鹽，即CH3COO的水解而使溶液的pH大于11，為要使其降到11，還需加入CH3COOH溶液，故V1＞818。 4在通常情況下，pH相同的CH3COOH溶液的濃度是鹽酸濃度的七十多倍，故當一元酸為弱酸時，V2＜818；當為強酸，如鹽酸時，V2＝818。 答案：1100028183V1＞81840＜V2≤818或V2≤818 試用上述規律解答下列問題。1．中和相同體積、相同pH的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三種稀溶液，所用相同濃度鹽酸的體積分別為V1、V2和V3，則(三南高考92.11)AA.V3＞V1＝V2B.V3＞V2＞V1C.V1＞V2＞V3D.V3＜V1＝V22．有體積和pH均相等的一元強酸A與一元弱酸B兩種溶液。已知室溫時B的電離度為1.3％，則該兩種酸溶液跟同一堿溶液發生中和反應的能力CA.B是A的1.3倍B.A是B的1.1倍C.B是A的76.9倍D.A是B的98.7倍3．在同一溫度下，當弱電解質溶液a，強電解質溶液b，金屬導體c的導電能力相同，若同時升高到相同溫度，則它們的導電能力是AA.a＞b＞cB.a＝b＝cC.c＞a＞bD.b＞c＞a4．pH相同的兩份酸溶液(甲：鹽酸，乙：醋酸)分別與鋅反應，若最后鋅都已完全溶解，且放出的氣體一樣多，則下列判斷不正確的是BA.反應開始時，其速率：甲＝乙B.反應所需時間：乙＞甲C.參加反應的鋅的質量：甲＝乙D.兩份酸溶液的物質的量濃度：乙＞甲5．25℃、pH與體積均相等的氨水和燒堿溶液中，c]和cNa+]關系正確的是(B)A.c＞cNa+B.c＝cNa+C.c＜cNa+D.無法判斷 6．用一定濃度的NaOH標準溶液分別中和相同體積相同pH的兩種酸溶液：A1一元弱酸，電離度10%、A2一元強酸，則所需NaOH溶液體積比為A1∶A2C A1∶1 B1∶10 C100∶1 D1∶1007．某氨水的pH＝x，某鹽酸的pH＝y，已知x＋y＝14，將上述氨水與鹽酸等體積混合后，所得溶液中各種離子濃度的關系正確的是ADA.c＞cCl－＞cOH－＞cH+B.c＞cCl－＞cOH－＞cH+C.cCl－＞c＞cH+＞cOH－D.c＋cH+＝cCl－＋cOH－8．有兩種pH都等于2的溶液：一種是強酸，一種是弱酸。為了對它們作出鑒別，某學生只用蒸餾水和pH試紙進行實驗，使得到了結論。其方法和結論是___________________________________________________________________。答案：各取少許進行等倍數的大量稀釋，稀釋過程中pH值變化大的是強酸，pH值小的是弱酸。9．試論述：“pH等于3的酸溶液與pH等于11的堿溶液以等體積混和后，溶液的pH可能等于7，也可能大于7或小于7。”這一結論正確的理由。123答案：①強酸與強堿恰好完全中和，pH＝7②強酸與弱堿中和時，堿大大過量，pH＞7③弱酸與強堿中和時，酸大大過量，pH＜7巧用化合價解答問題 化合價是元素的重要性質，利用化合價的有關規律可以很巧妙的解題。化合價的規律有：一、化合價法則：在一種化合物中，正價總數等于負價總數的絕對值；或正價總數與負價總數的代數和為零。 此法則的用途有：一寫(寫分子式)、二判斷(判斷分子式的正誤，判斷是否是氧化還原反應)、一配平(用化合價升降法配平氧化還原反應)、三確定(確定化合物中某元素的化合價，確定根價，確定離子的電荷數)。例1：化學藥物烏洛托品是一種由C、H、N三種元素組成的有機化合物，其分子中有12個氫原子，分子的空間構型如右圖所示。烏洛托品分子中氮原子數是(B)A.3個B.4個C.5個D.6個 解析：由分子構型知，有兩種不同的節點，可設想為C6H12N4，C4H12N6。根據化合價規律知，，，即前者4個N原子各連接2個碳原子和一個氫原子，用去4個氫原子，剩余12個氫原子將分別由6個碳原子各連2個，此式合理；后者6個N原子各連接2個碳原子和一個氫原子，用去6個氫原子，剩余6個氫原子將分別由4個碳原子各連1.5個，此式不合理，故應選B。二、總價數相等關系：化學反應中，各物質的總價數皆相等。(可用該物質的物質的量乘它的正價總數或負價總數的絕對值作為總價數)若有下列反應方程式：mA＋nB＝pC＋qD，則可得：n(A)×u(A)＝n(B)×u(B)＝n(C)×u(C)＝n(D)×u(D)或c(A)×V(A)×u(A)＝c(B)×V(B)×u(B)＝c(C)×V(C)×u(C)＝c(D)×V(D)×u(D) 式中，n、u、c、V分別表示物質的物質的量、化合價、溶液的濃度和溶液的體積。例2：在高溫下用一氧化碳還原mg氧化鐵得ng鐵，氧的原子質量為16，則鐵的原子質量為(MCE.1988)CA.B.C.D.解析：本題從氧化鐵中鐵的總價數等于氧的總價數可求解。，M＝。應選C。

三、反應類型與化合價是否變化 復分解反應(包括水解反應)是非氧化還原反應，反應前后，各元素的化合價沒有變化。例3：CaC2和ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2等都同屬于離子型碳化物，請通過對CaC2制C2H2的反應進行思考，從中得到必要的啟示，判斷下列反應產物正確的是(C)A.ZnC2水解生成乙烷(C2H6)B.Al3C4水解生成丙炔(C3H4)C.Mg2C3水解生成丙炔(C3H4)D.Li2C2水解生成乙烯(C2H4)解析：CaC2制C2H2的反應是水解反應，這是交換成分的復分解反應，沒有元素的化合價改變。由此可知下列選項中沒有化合價改變的才會正確。A.，B.，C.，D.，故應選C。(國家調研題.1997) 四、氧化還原的規律 1、升失氧，降得還。2、歧化和歸中。3、中間價態原理。 例4：Fe3O4可以寫成FeO·Fe2O3；若看作一種鹽時，又可寫成Fe(FeO2)2。根據化合價規律和這種書寫方法，Pb3O4用上述氧化物形式可表示為_____________，寫成鹽時又可表示為____________。等物質的量的Fe3O4和Pb3O4分別能與等物質的量的濃鹽酸反應，不同的是，高價鉛鹽能將鹽酸氧化而放出Cl2氣。寫出Fe3O4和Pb3O4分別與濃鹽酸反應的化學方程式：____________________________________，___________________________________。 解析：Fe是Ⅷ族元素，常見化合價為+2、+3價，根據化合價規律和書寫方法，Fe3O4可以寫成FeO·Fe2O3；或寫成Fe(FeO2)2是可以的。但Pb是ⅣA族元素，它的化合價有+2、+4價，因此，Pb的+2價氧化物為PbO，+4價氧化物為PbO2，生成的鹽中高價的鉛為成酸元素，鹽的形式應為Pb2PbO4。又由于Pb的+2價比+4價穩定，故與鹽酸反應時，要發生氧化還原反應，+4價Pb都要轉變為+2價Pb，只能得到PbCl2。 答：PbO2·2PbO；Pb2PbO4；Fe3O4＋8HCl＝2FeCl3＋FeCl2＋4H2O；Pb3O4＋8HCl＝3PbCl2＋Cl2＋4H2O 例5：L、N、Q、R、X代表五種物質，它們均含某種價態的氮元素，各物質中氮元素的化合價只有一種，L中氮的價態低于M中氮的價態。在一定條件下，它們具有如下的轉化關系(未配平)： ①Q＋HClM＋Cl2＋H2O②R＋LX＋H2O③R＋O2L＋H2O 請判斷： (1)五種物質按氮元素的化合價從高到低的順序排列是__________________________；若這五種物質中有一種是硝酸，那么硝酸應是(用字母表示)__________物質。(2)某同學寫出下面三個不同價態的氮的化合物相互轉換的關系式(未配平)，你認為其中一定不能實現的是(填代碼)_____________。NO＋HNO3N2O3＋H2ONH3＋NOHNO2＋H2ON2O4＋H2OHNO3＋HNO2 解析：(1)在氧化還原反應中，有一元素的化合價升高，必有一元素的化合價降低；若果只有一種元素化合價發生變化，則必有一部分化合價升高，另一部分化合價降低。由此可以分析這些物質中包含該元素的化合價的高低，從而加以比較。如①中，Cl元素的化合價由－1價升高到0價，則可得Q＞M；由③O元素的化合價降低知L＞R；②為歸中，可得到L＞X＞R。因此可得出Q＞M＞L＞X＞R。由于氮元素的最高價為＋5價，硝酸應該為Q才正確；(2)A為歸中反應，C為歧化反應，B中由于HNO2中氮元素的化合價比NH3和NO中氮元素化合價都高，不符合歸中原理，不能實現該反應。故應選B。答：(1)Q＞M＞L＞X＞R；Q；(2)B 五、元素周期律 主族元素的最高正價＝原子的最外層電子數 非金屬元素的負價＝原子的最外層電子數－8 八隅規則：非金屬元素的最高正價＋負價的絕對值＝8 例6：已知某元素跟氫生成的氫化物分子式是RH3，它的最高價氧化物中含氧56.34%，則該元素的原子量為________________。 解析：由氫化物通式可得到該元素最高價氧化物的通式應為R2O5，并可列式：＝，R＝31，為P。應填“31”。求建立相同平衡狀態的計算 有關同一平衡狀態的平衡計算包括兩類，一類是求建立相同平衡狀態的計算簡稱求同平衡計算，即在兩種不同初始量建立相同平衡狀態下，確定某種初始量，或確定化學方程式的某一化學計量數；一類是利用相同平衡一種等效平衡作為中間過程來解題，這種等效平衡往往用來解決相似平衡的問題。本文討論前一類問題。這一類平衡計算有其特殊的條件限制，我將這種條件規定為標準態。 對于求同平衡計算，不少的人提出了了各種方法，如利用可逆性原理，或極限分析法等。相對來說，我在本文中所提出的規律和公式是比較簡單易行的。 一、標準態下的有關計算 對于這種相同平衡狀態的規律是： 1．該類問題的標準態是指：從正反應開始，反應物的初始量的數值為化學計量數注意：不是化學計量數比！。 2．從逆反應開始，生反應物的初始量的數值為化學計量數時注意：不是化學計量數比！，可建立與上相同的平衡狀態。 3．當從正逆反應同時開始時，反應物之間、生成物之間、反應物和生成物的初始量具有如下的關系：反應物之間或生成物之間是化學計量數之比關系，某一反應物的初始量與化學計量數之比加上生成物的初始量與化學計量數之比等于1。如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)1mn00標準態200pq從逆反應開始3abcd從正、逆反應同時開始①a＜m，b＜n②a∶b=m∶nc∶d=p∶q③＋＝1，＋＝1，＋＝1，＋＝1。 MCE9334在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通往一個一定容積的密閉容器里，發生如下反應： 當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質的量mol。如果a、b、c取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的體積百分含量仍跟上述平衡時的完全相同。請填寫下列空白：(1)若a＝0，b＝0時，則c＝______________。(2)若a＝05，則b＝_______________和c＝_______________。(3)a、b、c、取值必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c：_____________________________、________________________________。 解析：所給的初始量是化學方程式的化學計量數，屬于標準態的有關計算。 1當反應物的初始量都為零時，意味著反應從逆向開始。即生成物的初始量為化學計量數時，能與題給條件建立相同的平衡狀態。這由規律的第二點可得出的。這也可以從教材中建立平衡狀態概念的一句話得出結果。這段話的意思是：一定條件下的可逆反應，無論從正反應起，還是從逆反應起，還是從正、逆反應同時開始，只要條件不變，都可以達到相同的平衡狀態。 2由規律的第三點可知SO2和O2的量是之間是化學計量數之比關系，b＝0.25；若設SO3的量為x，則得：＋＝1，x＝15。 3代入公式③即可得出結果：＋＝1，a＋c＝2；＋＝1，2b＋c＝2。答案：(1)2(2)0.25；15(3)a＋c＝2；2b＋c＝2例2．在一個固定容積的密閉容器中，加入mmolA和nmolB，發生下列反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)。平衡時C的濃度為wmol/L。若維持容積和溫度都不變，起始時放入amolA、bmolB、cmolC，要使平衡后，C的濃度仍為wmol/L，則a、b、c必須滿足的關系是AA.＋a＝m＋b＝nB.a∶b＝m∶n＋b＝pC.a∶b∶c＝m∶n∶pD.a＝b＝c＝ 解析：由求同平衡的規律可知：a∶b=m∶n；＋＝1，＋a＝m；＋＝1，＋b＝n；故只有A選項全部正確。 例3．在一固定容積的密閉容器中，充入2molA和1molB發生反應：2Ag＋BgxCg達到平衡后，C的體積分數為W%。若維持容器體積和溫度不變，按06molA、03molB和14molC為起始物質，達到平衡后，C的體積分數也為W%。則x的值B A1 B2 C3 D4 解析：由求同平衡的規律可得出：＋＝1，x＝2。 例4．某可逆反應2A(g)＋3B(g)xC(g)＋4D(g)，若按下列兩組配比：①08molA、12molB、12molC、24molD②14molA、21molB、06molC、12molD分別在容積不變的同一密閉容器中，一定溫度下反應達平衡后，C的質量分數相等。化學方程式中x為B A1 B2 C3 D4 解析：一種方法是分別看反應物和生成物，按照求同平衡的規律，所給的兩組反應物的量都是化學計量數之比，故對應生成物的量也應是化學計量數之比。 12∶24＝x∶4，x＝2。 另一種方法是結合反應物和生成物來看，應符合求同平衡的關系：＋＝1或＋＝1，x＝2。 例5．在同一溫度下，將質量相同的N2O4和NO2分別放入體積相同的兩個密閉容器a、b中，分別達到平衡后，結果是D） Aa中N2O4的體積分數比b高Ba中壓強比b小 Ca中氣體總物質的量比b中多Da、b中各氣體的體積分數相同 解析：質量相同的N2O4和NO2，其物質的量的關系是1∶2，故二者可建立相同的平衡狀態。例6．向恒容密閉容器中充入3LA與2LB組成的混合氣，在一定條件下發生反應：3A(g＋2B(g)nC(g)＋mD(g)。達平衡時，測得體系中含C的體積分數為R%。若另將1.8LA、1.2LB、2LC與0.4LD作初始反應物充入上容器中，維持反應溫度與容器容積不變，達平衡時，測得C的體積分數仍為R%。則上述反應方程式中，n值為________，m值為________。若另將aLA、bLB、cLC與dLD作初始反應物充入上容器中，維持反應溫度與容器容積不變，達平衡時，要使組分C的體積分數仍為R%，a、b、c、d取值必須滿足的一般條件是(請用兩個數學方程式表示，其中一