蘇艾琴

[摘 要]

用常規(guī)方法計算化學(xué)反應(yīng)生成物的量多顯麻煩。文中對例舉的四道例題進(jìn)行剖解分析，歸納總結(jié)了幾種選擇型計算題的技巧解法，快捷簡便，省去大量煩瑣的計算，可有效提高解題速度。

[關(guān)鍵詞]

巧解；選擇型；計算題

有一類化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物用量不同，導(dǎo)致生成物有所不同以及生成物的量也隨之變化。這方面的選擇題型計算題目很常見，用常規(guī)方法很麻煩。這就是本文要探討的話題：巧解這類選擇性計算題。

題型特點：題目給出參加反應(yīng)的各反應(yīng)物的量，求解某種生成物的量或某幾種生成物之間的量的關(guān)系。

解題原理：依據(jù)題述事實，參加反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比即為它們的化學(xué)計量數(shù)之比，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律，再確定生成物的系數(shù)，生成物的化學(xué)計量數(shù)之比，即為它們的物質(zhì)的量之比。

例題分析：

一、磷在氧氣、氯氣中燃燒

[例題1]已知白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+3O2=P4O6、P4+5O2=P4O10。現(xiàn)在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），使之恰好完全反應(yīng)，則所得的P4O6與P4O10的物質(zhì)的量之比是（ ）。

A.3∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.1∶1

解法一（常規(guī)解法）

設(shè)用于生成P4O6的白磷為xmol，用于生成P4O10的白磷為ymol.則有

n（P4）=[6231×4]=0.5mol n（O2）=[50.422.4]=2.25mol

P4+3O2=P4O6 P4+5O2=P4O10

1 3 1 1 5 1

x 3x x y 5y y

根據(jù)題意有[x+y=0.53x+5y=2.25] 解之得[x=0.125moly=0.375mol]

故生成P4O60.125mol，生成P4O100.375mol

P4O6與P4O10的物質(zhì)的量之比為x∶y=0.125∶0.375=1∶3

故選答案C。

解法二（技巧解法）

分析：由于白磷燃燒實際產(chǎn)生P4O6與P4O10兩種物質(zhì)，那么這兩種產(chǎn)物都應(yīng)同時呈現(xiàn)在一個化學(xué)方程式中，反應(yīng)物用量不同，產(chǎn)物比例有所不同。假如只有一種產(chǎn)物，則另一種物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)為零。所以可將題中兩個方程式整合為一個方程式進(jìn)行計算。

P4+ O2→ P4O6+_______P4O10

n（P4）=[6231×4]=0.5mol n（O2）=[50.422.4]=2.25mol

n（P4）∶n（O2）=0.5mol∶2.25mol=2∶9

實際參加反應(yīng)的白磷與氧氣的物質(zhì)的量之比為2∶9，也即為方程式中白磷與氧氣的化學(xué)計量數(shù)之比，即

2 P4+ 9 O2 → P4O6+______P4O10

反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)確定后，配平，就得到生成物的化學(xué)計量數(shù)，即

2 P4+ 9 O2=[12]P4O6+[32]P4O10

生成物的化學(xué)計量數(shù)之比為[12]∶[32]=1∶3，也是P4O6與P4O10物質(zhì)的量之比，即

n（P4O6）∶n（P4O10）=[12]∶[32]=1∶3

故選答案（C）

[例題2]0.2mol紅磷在一定量的氯氣中燃燒，其質(zhì)量增加31.95克，所生成的PCl3與PCl5物質(zhì)的量的關(guān)系是（ ）。

A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.1∶2

解法一（常規(guī)解法）略

解法二（技巧解法）

分析：紅磷在氯氣中燃燒質(zhì)量增加31.95克即為參加反應(yīng)的Cl 2的質(zhì)量，涉及的反應(yīng)：2P +3 Cl2（不足）= 2PCl3，2 P +5 Cl 2（充足）= 2PCl5，整合這兩個反應(yīng)，已知參加反應(yīng)的各反應(yīng)物的物質(zhì)的量，可知反應(yīng)物的計量數(shù)之比，進(jìn)而求出生成物PCl3與PCl5的量的關(guān)系。

P + Cl 2 → PCl3 + PCl5

n（Cl2） =[31.9571] =0.45 mol

n（P）∶n（Cl 2） =0.2 mol∶0.45 mol =4∶9

實際參加反應(yīng)的紅磷與Cl2的物質(zhì)的量之比為4∶9，即為方程式中反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之比，有

4 P + 9 Cl 2 → PCl3 + PCl5

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，給方程式配平，得到

4 P + 9 Cl 2 = 1 PCl3 + 3 PCl5

生成物PCl3與PCl5的化學(xué)計量數(shù)之比為1∶3，即為兩物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，

n（PCl3）∶n（PCl5）=1∶3。

故選答案（A）

二、H2S氣體在O2中燃燒

[例題3]24mlH2S氣體在30mlO2中燃燒，同溫同壓下，得到的SO2的體積為（ ）。

A.24ml B.30ml C.20ml D.18ml

解法一（常規(guī)解法）略

解法二（技巧解法）

分析：H2S氣體燃燒可能產(chǎn)生S和SO2兩種物質(zhì)。O2不足，產(chǎn)物是S，SO2的計量數(shù)為零；O2充足，產(chǎn)物是SO2，S的計量數(shù)為零；O2介于之間，兩種產(chǎn)物都有，S和SO2的計量數(shù)都不為零。

H2S+ O2→ S+ SO2+____H2O

同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比，也即方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。

n（H2S）∶n（O2） =v（H2S）∶v（O2）=24ml∶30ml=4∶5

4 H2S + 5 O2 → S + SO2+ H2 O

根據(jù)守恒定律，給方程式配平，得到各產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)，

4 H2S+ 5 O2= 1 S+ 3 SO2 + 4 H2O

故V（SO2） =3×6=18 ml

選答案（D）

注：利用技巧解法，越過了固體S的障礙，研究對象是氣體，不需要換算單位，簡化了大量計算，大大提高解題速度。

推廣：此方法適用所有類型H2S燃燒的相關(guān)計算，即①氧化產(chǎn)物全部是S；②氧化產(chǎn)物全部是SO2③氧化產(chǎn)物是S和SO2兩種。

三、CO2、SO2等酸性氧化物氣體通入堿液中

[例題4]將0.8molCO2氣體通入1L1mol/L的NaOH溶液中，求所得溶液中碳酸根與碳酸氫根的物質(zhì)的量之比。

A.1∶3 B.3∶1 C.2∶3 D.1∶2

解法一（常規(guī)解法）略

解法二（技巧解法）

分析：CO2氣體通入過量的NaOH溶液，首先生成正鹽，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，隨著CO2氣體增多，正鹽就會向酸式鹽轉(zhuǎn)變Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。根據(jù)題述事實，生成物有正鹽和酸式鹽兩種，以上兩個反應(yīng)方程式可整合為一個總反應(yīng)方程式，通過配平，求得物質(zhì)之間量的關(guān)系。

CO2+ NaOH→ Na2CO3+ NaHCO3+ H2O

參加反應(yīng)的CO2和NaOH的物質(zhì)的量之比為

n （CO2）∶n（NaOH）=0.8mol∶1L× 1mol/L =4∶5

即為反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之比

4 CO2+ 5 NaOH→ Na2CO3+ NaHCO3+ H2O

根據(jù)守恒原則，給方程式配平，就得到產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)

4 CO2+ 5 NaOH= 1 Na2CO3+ 3 NaHCO3+ 1 H2O

n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）=1∶3

故n（CO32-）∶n（HCO3-）=1∶3

選答案（A）

注：象SO2、H2S等酸性氣體通入堿液中的相關(guān)計算，都可用此方法進(jìn)行計算。

總之，由于反應(yīng)物用量不同所導(dǎo)致的產(chǎn)物不同以及產(chǎn)物間的比例不同的該種類型題目，比如白磷、紅磷在O2、Cl2中燃燒，H2S在O2中燃燒，CO2、SO2、H2S等酸性氣體通入強堿性溶液中，NH3通入H2SO4、H3PO4溶液中等的相關(guān)計算，都可用此方法解決，快捷簡便，可達(dá)到事半功倍的效果。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]楊玉琴.化學(xué)計算的學(xué)科本質(zhì)及其教學(xué)[J].化學(xué)教學(xué)，2013（10）.

（責(zé)任編輯：張華偉）