湖北省興山縣第一中學(xué) 秦洪強(qiáng)
化學(xué)習(xí)題千變?nèi)f化,撲朔迷離。但只要你法眼如炬,巧用科學(xué)的思維方法來(lái)分析有關(guān)化學(xué)問題,就可以明辨概念,破解難點(diǎn)。在解題中獨(dú)辟蹊徑,化繁為簡(jiǎn),化難為易,進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確、快速解答的目的。
招數(shù)一:妙用電子守恒,撥開迷霧破陷阱。
氧化還原反應(yīng)是高考必考的考點(diǎn),也是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。題型多變,題意迷離,令許多同學(xué)左支右絀,難以招架。其實(shí),“你有千變?nèi)f化,我有一定之規(guī)”,只要抓住了氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——電子轉(zhuǎn)移,運(yùn)用得失電子守恒,便可撥開迷霧,豁然開朗。
【例1】將5.6gFe投入熱的濃硝酸中,產(chǎn)生紅棕色氣體A,把所得溶液減壓蒸干,得到20gFe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,將該固體在高溫下加熱,得到紅棕色混合氣體B。將A、B氣體混合后通入足量的水中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下剩余氣體的體積為( )
A. 2240mL B. 4480mL C. 3360mL D. 1120mL
【解析】粗看此題,我們會(huì)想到利用“5.6gFe”和“20gFe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物”來(lái)設(shè)未知數(shù)列方程求解。這樣做就走進(jìn)了題目設(shè)置的陷阱,且不說(shuō)找關(guān)系式和計(jì)算,單是鐵與硝酸反應(yīng)的兩個(gè)方程式及Fe(NO3)2和Fe(NO3)3分解的兩個(gè)方程式就夠有些同學(xué)忙一陣的了。這樣就犯了做選擇題的大忌——小題大做。如果我們抓住得失電子守恒,先找出以下關(guān)系:
首先,我們來(lái)分析一下最后剩余的氣體可不可能是O2。Fe最終變成Fe2O3失去電子,若剩余的氣體是O2,則O的化合價(jià)從-2價(jià)升到0價(jià),也失去電子,不可能。所以剩余的氣體只能是NO。
從上述關(guān)系圖中不難看出,Fe失去的電子總數(shù)等于N得到的電子總數(shù)。所以,剩余的NO氣體的物質(zhì)的量為0.1mol,即2240mL。
【答案】(A)
【例2】已知:11P+15CuSO4+24H2O==5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4,反應(yīng)中1molCu2+能氧化P的物質(zhì)的量為( ) A. mol B. mol C. mol D. mol
【解析】本題常犯的錯(cuò)誤為選A或B,選B的同學(xué)片面地認(rèn)為CuSO4是氧化劑,P是還原劑,故用CuSO4、P的系數(shù)列比例求解;而選A的同學(xué)雖然注意到了11 mol P中只有6 mol生成H3PO4被氧化,卻忽略了P歧化時(shí)本身的電子轉(zhuǎn)移。
但如果撇開P歧化時(shí)本身的電子轉(zhuǎn)移,追蹤Cu2+與P之間的電子得失,設(shè)被Cu2+氧化的P為x mol,則:Cu2+得電子總數(shù)= P(部分)失電子數(shù),而有:1×1 = 5x,解得x=
【答案】(C)
演練一: 1、若(NH4)2SO4在強(qiáng)熱時(shí)分解的產(chǎn)物是SO2、N2、NH3和H2O,則該反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化和未發(fā)生變化的N原子數(shù)之比為( ) A.1:4 B. 1:2 C. 2:1 D. 4:1
2、某溫度下,將Cl2通入KOH溶液里,反應(yīng)后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液,經(jīng)測(cè)定ClO-與ClO3-離子的物質(zhì)的量濃度之比是1:2,則Cl2與KOH反應(yīng)時(shí),被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為( ) A、2:3 B、4:3 C、10:3 D、11:3
3、某金屬單質(zhì)跟一定濃度的硝酸反應(yīng),假定只產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物。當(dāng)參加反應(yīng)的單質(zhì)與被還原硝酸的物質(zhì)的量之比為2:1時(shí),還原產(chǎn)物是( ) A、NO2 B、NO C、N2O D、N2
4、用兩支惰性電極插入500mLAgNO3溶液中,通電電解,當(dāng)電解液的PH從6.0變?yōu)?/span>3.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒有H2析出,且電解前后溶液體積不變),電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量是( ) A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg
5、用惰性電極電解M(NO3)×的水溶液,當(dāng)陰極上增重ag時(shí),在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生bL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況),從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量為( ) A、 B、 C、 D、
【參考答案】
1、B 2、D 3、C 4、B 5、C
招數(shù)二:巧用元素守恒,出奇制勝解疑難。
化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程,一切化學(xué)反應(yīng)均不過是原子間的重新組合,原子的種類和數(shù)目并沒有改變,因而反應(yīng)前后某元素物質(zhì)的量也不變。在解題過程中,巧妙地利用這一守恒關(guān)系,追蹤元素,??沙銎嬷苿?。
【例3】取一定量的Na2CO3、NaHCO3和Na2SO4固體的混合物與250mL 1.00mol·L-1過量鹽酸反應(yīng),生成2.016L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),然后加入500mL 0.100mol·L-1Ba(OH)2溶液,得到沉淀的質(zhì)量為2.33 g,溶液中過量的堿用10.0mL 1.00mol·L-1鹽酸恰好完全中和。計(jì)算混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量。
【解析】本題涉及的反應(yīng)方程式有四個(gè):Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑;NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑;SO42-+Ba2+==BaSO4↓;H++OH-==H2O。按常規(guī)思路需分步進(jìn)行計(jì)算,非常繁瑣。而運(yùn)用元素守恒關(guān)系則可不必寫方程式而快速作答:
① 據(jù)硫元素守恒:n(Na2SO4)= n(BaSO4)=0.01mol
②根據(jù)鋇元素守恒:n(BaCl2)= n(Ba(OH)2)- n(BaSO4)= 0.05mol-0.01mol=0.04mol
③設(shè)Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為x、y
根據(jù)鈉元素守恒:n(NaCl)=2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)+2n(Na2SO4)
根據(jù)氯元素守恒又有:n(NaCl)+2n(BaCl2)=n(HCl)
據(jù)碳元素守恒有:x+y=n(CO2)==0.09mol
所以,Na2CO3、NaHCO3的質(zhì)量分別為0.07mol×106g·mol-1=7.42g、0.02mol×84 g·mol-1=1.68g。
【答案】Na2SO4的質(zhì)量為1.42g。Na2CO3、NaHCO3的質(zhì)量分別為7.42g和1.68g。
【例4】有一在空氣中放置了一段時(shí)間的KOH固體,經(jīng)分析測(cè)知其含水2.8%、含K2CO337.3%。取1克該樣品投入25毫升2 mol ·L-1的鹽酸中后,多余的鹽酸用1.0 mol ·L-1KOH溶液30.8mL恰好完全中和,蒸發(fā)中和后的溶液可得到固體( )
(A)1g (B)3.725 g (C)0.797 g (D)2.836 g
【解析】KOH、K2CO3跟鹽酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物都是KCl,最后得到的固體物質(zhì)是KCl,根據(jù)元素守恒,鹽酸中含氯的量和氯化鉀中含氯的量相等:n(KCl)=n(Cl-)=n(HCl)。
【答案】B
演練二:
1. 由氧化銅、氧化鐵、氧化鋅組成的混合物ag,加入2 mol ·L-1的硫酸溶液50ml時(shí)固體恰好完全溶解。若將該混合物在足量的一氧化碳中加熱充分反應(yīng),冷卻后剩余固體的質(zhì)量為 ( ) A.1.6g B.(a-1.6)g C.(a-3.2)g D.無(wú)法計(jì)算
2.用1L 1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中的CO32-和HCO3-的物質(zhì)的量濃度之比約是( ) A、1:3 B、2:1 C、2:3 D、3:2
3.在CO和CO2的混合氣體中,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5g通過足量的灼熱氧化銅,充分反應(yīng)后,氣體再全部通入足量的澄清石灰水中,得到的白色沉淀的質(zhì)量是( ) A、5克 B、10克 C、15克 D、20克
4.碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸,轉(zhuǎn)化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物,消耗1mol·L-1鹽酸500mL。燃燒等質(zhì)量的上述混合物,得到氧化銅的質(zhì)量是( ) A、35g B、30 g C、20 g D、15 g
5.把7.8gNa2O2和7.9gNH4HCO3裝入密閉容器中加熱至150℃,充分反應(yīng)后排出氣體,冷卻至常溫,取出全部殘留固體,加水溶解并定容至250mL,求所得溶液中Na2CO3物質(zhì)的量的濃度。( )
【參考答案】
1、B 2、A 3、C 4、C 5、0.4mol·L-1。
招數(shù)三:活用電荷守恒,拔刀亮劍斬亂麻。
在解剖有關(guān)離子反應(yīng)的習(xí)題時(shí),電荷守恒是一把鋒利的刀。有了這把刀,就不必糾纏于紛紜繁雜的離子反應(yīng)的一團(tuán)亂麻中,只需關(guān)注始態(tài)與終態(tài)之間離子的電荷平衡關(guān)系,從而快刀斬亂麻,大大加快了解題進(jìn)程。
【例5】向100mL 0.5mol·L-1的Na2CO3溶液中逐滴加入100mL某濃度的硫酸溶液(邊滴邊振蕩),充分反應(yīng)后,向混合溶液中加入6.24gBaCl2固體,恰好使溶液的-2價(jià)陰離子沉淀完全。則所加硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度可能為 ( )
A. 0.35mol·L-1 B. 0.2mol·L-1 C. 0.15mol·L-1 D. 0.1mol·L-1
【答案】B
【例6】76.8mg銅和10mL 6mol·L-1硝酸反應(yīng),銅全部溶解后,如果NO3-離子減少0.2mol·L-1,則溶液中H+同時(shí)下降( ),設(shè)反應(yīng)前后溶液體積的變化可忽略不計(jì)。 A.0.22mol·L-1 B.0.32mol·L-1 C.0.44mol·L-1 D.0.4mol·L-1
【解析】本題若用常規(guī)解題法,需先判斷硝酸的還原產(chǎn)物——NO、NO2或其混合物,再列出兩個(gè)方程式聯(lián)立求解。步驟繁雜,未免小題大做。采用電荷守恒則事半功倍: H+下降的濃度==NO3-離子減少的濃度 + 被Cu2+離子替換的H+的濃度 ==NO3-離子減少的濃度 + 2×Cu2+的濃度
【答案】C
演練三:
1、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(yīng)后將溶液蒸干,得到干燥固體11.175g。則原溶液中,c(Ca2+)∶c(Cl-)∶c(Br-)為( ) A.3∶2∶1 B.1∶2∶3 C.1∶3∶2 D.2∶3∶1
2、含有Xn+離子的溶液10mL,濃度為1.2mol·L-1,正好使30mL0.4mol·L-1的CO32-全部沉淀,則n值為( ) A. 3 B.2 C.1 D.無(wú)法確定
3、今有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-,現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(已知:NH4++OH-NH3·H2O): (1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生; (2)第二份加足量NaOH溶液加熱后,收集到氣體0.04mol; (3)第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后,沉淀質(zhì)量為2.33g。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),以下推測(cè)正確的是( )
4、已知某H2SO4、FeSO4、Fe2(SO4)3混合溶液100 mL,其中陽(yáng)離子濃度相等,SO42-濃度為6 mol / L,此溶液中還可溶解鐵粉的質(zhì)量為 ( ) A. 11.2 g B.16.8 g C. 33.6 g D. 5.6 g
5、鎂帶在空氣中燃燒的全部產(chǎn)物(MgO、Mg3N2)溶解在100mL,2.2 mol·L-1的鹽酸中,再以50mL 0.6 mol·L-1的NaOH溶液中和多余的HCl,然后在此溶液中加入過量的NaOH把NH3蒸出,并用足量鹽酸吸收,測(cè)得NH3的質(zhì)量為0.51g,則鎂帶的質(zhì)量為( )
【參考答案】 1、D 2、B 3、A
4、根據(jù)電中性原理,可得:c(H+)+2c(Fe2+)+3c(Fe3+)=2c(SO42-)。又由于c(H+)=c(Fe2+)=c(Fe3+),則6 c(H+)=2c(SO42-)=2×6,c(H+)=2 mol·L-1。H+溶解鐵粉的質(zhì)量為: 2 mol·L-1×0.1 L×0.5×56 g·mol -1=5.6 g。Fe3+溶解鐵粉的質(zhì)量為: 2 mol·L-1×0.1 L×0.5×56 g·mol -1=5.6 g。答案A。
5、據(jù)電荷平衡:n(Na+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)=n(Cl-),求得鎂帶質(zhì)量為1.92g,答案C。
招數(shù)四:智用整體思維,縱觀全局巧切入。
整體思維,就是不糾纏細(xì)枝末節(jié),縱觀全局,從整體上理順各物質(zhì)之間的關(guān)系,綜合處理。從而迅速找到解題切入點(diǎn),達(dá)到復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化處理的目的。
【例7】將1.92g Cu 投入到一定量的濃 HNO3 中,Cu 完全溶解,生成的氣體越來(lái)越淺,共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下672mL氣體。將盛此氣體的容器倒扣在水中,求通入多少毫升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣可使容器中充滿液體。
【解析】按一般解法解此題較為復(fù)雜。如果拋開細(xì)節(jié),注意到它們間的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),把氧化劑和還原劑得失電子相等作為整體考慮,則可化繁為簡(jiǎn)。濃 HNO3 將 Cu氧化后自身被還原為低價(jià)氮的氧化物,而低價(jià)氮的氧化物又恰好被通入的氧氣氧化,最后變成 HNO3 ,相當(dāng)于在整個(gè)過程中HNO3的化合價(jià)未變,即1 .92 g Cu相當(dāng)于被通入的氧氣氧化。由電子得失守恒知:= , 解得,V(O2 )=0.336L ,即通入336mLO2即可。
【答案】336mL
【例8】有5.1g鎂、鋁合金,投入500mL 2 mol·L-1鹽酸溶液中,金屬完全溶解后,再加入4 mol·L-1NaOH溶液,若要達(dá)到最大量的沉淀物質(zhì),加入的NaOH溶液的體積為多少?( ) A.300 mL B.250 mL C.200 mL D.100 mL
【解析】物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為:
從反應(yīng)的整體來(lái)觀察,原溶液里的Cl- 和加入的Na+都不參加反應(yīng),最終生成NaCl,即:n(HCl)=n( NaOH)。V( NaOH)= 【答案】B
演練四:
1、將NO2、NH3、O2的混合氣體22.4L(標(biāo)況)通過濃H2SO4后,溶液質(zhì)量增加了26.7g,氣體體積縮小為4.48L(標(biāo)況),剩余氣體使帶火星的木條著火,則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為( )。 A、28.1 B、30.2 C、33.1 D、 34.0
2、向一定量Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL 4mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出1.344L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,往所得溶液中加入KSCN溶液,無(wú)血紅色出現(xiàn),若用足量的氫氣在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物,能得到鐵的物質(zhì)的量為( ) A、0.21mol B、0.14mol C、0.16mol D、0.24mol
3、某種由K2S和Al2S3組成的混合物中,這兩種組分的物質(zhì)的量之比為3:2,則含32g硫元素的這種混合物的質(zhì)量是( ) A.64g B.94g C.70g D.140g
4、一定量的無(wú)水乙醇完全燃燒時(shí)放出的熱量為Q,它所產(chǎn)生的CO2用飽和石灰水吸收可得到100gCaCO3沉淀。則完全燃燒1mol無(wú)水乙醇放出的熱量為( ) A、0.5Q B、Q C、2Q D、5Q
5、向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸,恰好完全反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體b L。向反應(yīng)后的溶液中加入c mol·L-1氫氧化鉀溶液V mL,使金屬離子剛好沉淀完全,得到的沉淀質(zhì)量為n g。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?,得到固體p g。則下列關(guān)系不正確的是( )
A. B. C.n=m+17Vc D. <p<
【參考答案】
1、C (提示:混合氣通入濃H2SO4發(fā)生的反應(yīng)有: 4 NO2+2H2O+ O2=4HNO3,2NH3+ H2SO4=(NH4)2 SO4,溶液增重的量與剩余氧氣的質(zhì)量和就是混合氣體的質(zhì)量)
2、A (提示:溶液中n[Fe(NO3)2]=(n(HNO3)- n(NO))
3、C (提示:將混合物看作一個(gè)整體,其化學(xué)式為K6Al4S9)
4、C (提示:1molC~1molCO2~1mol CaCO3~Q;1 molC2H5OH中含2 molC。所以放出的熱量為2Q)
5、C
招數(shù)五:借用數(shù)學(xué)思想,化繁為簡(jiǎn)找極值。
借用數(shù)學(xué)中的極限思想,把研究的對(duì)象構(gòu)造為問題的兩個(gè)極端,然后 “抓兩端,定中間”。運(yùn)用此法解題的優(yōu)點(diǎn)是將某些復(fù)雜的、難于分析清楚的化學(xué)問題(如某些混合物的計(jì)算、平行反應(yīng)計(jì)算和討論型計(jì)算等)變得單一化、極端化和簡(jiǎn)單化,使解題過程簡(jiǎn)潔,解題思路清晰,把問題化繁為簡(jiǎn),化難為易,從而提高了解題效率。
【例9】某混合物含有KCl、NaCl和Na2CO3,經(jīng)分析含鈉31.5%,含氯27.08%(以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)),則混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為( )
(A)25% (B)50% (C)80% (D)無(wú)法確定
【解析】 若混合物質(zhì)量為100g,則可求出n (Cl-)= 0.763mol ,①假設(shè)這0.763mol的Cl-全部來(lái)自于KCl(即混合物為KCl和Na2CO3)則m(KCl)=56.84g,②假設(shè)這0.763mol的Cl-全部來(lái)自于NaCl(即混合物為NaCl和Na2CO3)則m(NaCl)=44.63g,因Cl-來(lái)自于NaCl、KCl兩種物質(zhì),由平均值原理知(1-56.84%)<m(Na2CO3) %<(1-44.63%)
【答案】B
【例10】在恒溫時(shí),某容積為VL的密閉容器中通入2molX和1molY氣體,發(fā)生如下反應(yīng):2X(g)+Y(g)2Z(g),壓強(qiáng)一定時(shí),測(cè)得在平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)為0.2。若與上述平衡保持同溫、同壓,在同一密閉容器中充入a mol X和b mol Y氣體,平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)仍為0.2。則的取值范圍為 。
【解析】設(shè)平衡時(shí)氣體混合物中Z的物質(zhì)的量為2mol,依題意平衡混合物中X和Y氣體共8mol;根據(jù)化學(xué)方程式可知,已反應(yīng)的X為2mol,Y為1mol。假設(shè)一:平衡時(shí)氣體混合物中沒有X氣體,則==;假設(shè)二:平衡時(shí)氣體混合物中沒有Y氣體,則==10。因?yàn)榉磻?yīng)是可逆的,所以<<10。 【答案】<<10
演練五: 1、在一定條件下,將鈉與氧氣反應(yīng)的生成物1.5g溶于水,所得溶液恰好能被80mL濃度為0.5 mol·L-1的HCl溶液中和,則鈉與氧氣反應(yīng)的生成物成分是( ) A.Na2O B.Na2O2 C.Na2O和Na2O2 D.Na2O2和NaO2
2、含8.0g NaOH的溶液中通入一定量H2S后,將得到的溶液小心蒸干,稱得無(wú)水物7.9g,則該無(wú)水物中一定含有的物質(zhì)是( ) A、Na2S B、NaHS C、Na2S和NaHS D、NaOH和NaHS
3、在密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+2B(g)2C(g),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等,則A的轉(zhuǎn)化率為( ) A、40% B、50% C、60% D、70%
4、0.03mol Cu完全溶于硝酸,產(chǎn)生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)混合氣體共0.05mol 。該混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量可能是( ) A、30 B、46 C、56 D、66
5、某K2CO3樣品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三種雜質(zhì)中的一種或兩種,現(xiàn)將6.9g樣品溶于足量水中,得到澄清溶液。若再加入過量的CaCl2溶液,得到4.5g沉淀,對(duì)樣品所含雜質(zhì)的判斷正確的是( ) A、肯定有KNO3和Na2CO3,沒有Ba(NO3)2 B、肯定有KNO3,沒有Ba(NO3)2,還可能有Na2CO3 C、肯定沒有Na2CO3和 Ba(NO3)2,可能有KNO3 D、無(wú)法判斷
【參考答案】 1、C 2、A 3、A 4、B 5、B |
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