江波
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2016)12-0293-01
化學是一門以實驗為基礎的學科,物質(zhì)間發(fā)生化學變化是化學的核心。在化學變化過程中,若參加反應的物質(zhì)之間量發(fā)生改變,會導致生成物的質(zhì)量甚至生成物的種類和性質(zhì)也發(fā)生改變,同時該反應產(chǎn)生的反應熱也隨之改變。而高考的考試說明也明確了對將化學問題抽象成數(shù)學問題,利用數(shù)學工具通過計算(結(jié)合化學知識)解決問題的能力的考查。歷年高考化學試題的定量(或半定量)計算都給予了應有的重視,涉及的題目占整個題數(shù)的一半以上。因此,在指導學生復習物質(zhì)的性質(zhì)及物質(zhì)間的化學反應時,引導學生建立化學中的定量思想,把握一個化學反應中反應物之間量的關系,正確分析和判斷該反應進行的程度和實質(zhì),對培養(yǎng)學生的思維能力、分析問題和解決問題的能力大有幫助。
1.把握"少量"、"適量"、"足量"、"過量"、"一定量"等詞語的含義,正確理解反應物間量的關系對反應進行程度的影響
例1 將2molNaHCO3和一定量的Na2O2固體混合,在加熱條件下使其充分反應,經(jīng)測定無Na2O2剩余,設最后所得固體的物質(zhì)的量為xmol,則( )
A.1
解析:"一定量"的Na2O2可理解為Na2O2極少量,少量(①不足以與NaHCO3分解的CO2完全反應;②恰好與NaHCO3分解的CO2完全反應;③能使CO2反應完全,但不足以使H2O反應完全),足量(恰好與CO2、H2O反應完全)等情況,因此所得固體可能是①Na2CO3,②Na2CO3和NaOH的混合物。解答此題可用極值法,若無Na2O2固體時,2mol NaHCO3受熱分解生成1mol Na2CO3;若Na2O2恰好與NaHCO3分解生成的CO2和H2O完全反應,則又可生成1mol Na2CO3和2molNaOH,即固體最多可以為4mol,即1 答案C。 2.正確把握反應物的濃度、反應物間量的關系對生成物種類和性質(zhì)的影響 例2 將一定量的鋅與100mL18.5mol/L濃H2SO4充分反應后,鋅完全溶解,同時生成氣體A33.6L(標準狀況),將反應后的溶液稀釋至1L,測得溶液的c(H+)=0.1mol/L,則下列敘述中錯誤的是( ) A.氣體A為SO2和H2的混合物 B.反應中共消耗鋅97.5g C.反應中共轉(zhuǎn)移電子3mol D.氣體A中SO2和H2的體積比為4﹕1 解析: 此題考察金屬與硫酸反應時,硫酸的濃度對反應的類型和反應產(chǎn)物的影響。開始時濃H2SO4與Zn發(fā)生反應Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O,隨著反應的進行,H2SO4的濃度變稀,當反應進行到一定程度時,又發(fā)生Zn+2H2SO4(?。?=ZnSO4+H2↑,故A中含有SO2和H2兩種成分。 n(Zn)=n(SO2)+n(H2)= 3.6L/22.4L·mol-=1.5mol ,n(e_)=2n(Zn)=3mol 2n(SO2)+n(H2)+0.5n(H+)=n(H2SO4)=1.85mol ∴n(SO2)=0.3mol n(H2)=1.2mol 即V(SO2)﹕V(H2)=1﹕4 答案C。 例3 (1)在10mL1.0mol/L的純堿溶液中,不斷攪拌并逐滴加入12mL0.5mol/L的鹽酸,完全反應后在標準狀況下生成CO2的體積為_____mL。 (2)在12ml0.5mol/L的鹽酸中,不斷攪拌并逐滴加入10mL1.0mol/L的純堿溶液,完全反應后在標準狀況生成CO2的體積為_____mL。 解析:此題屬Na2CO3與HCl反應時,反應過程及生成物受到Na2CO3和HCl的相對量的不同的影響。 (1)當向Na2CO3溶液滴入HCl時,①當n(HCl)/n(Na2CO3)≤1時,發(fā)生反應為 Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,n(CO2)=0;②當1 (2)當向HCl溶液滴入Na2CO3時,①當n(HCl)/n(Na2CO3)≥2時,發(fā)生反應:Na2CO3 + 2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑,n(CO2)=n(Na2CO3);②當n(HCl)/n(Na2CO3) <2時,NaHCO3過量,n(CO2)=0.5n(HCl) 答案:(1)0;(2)67.2。 3.正確理解題目所給的圖象(或表格)中所列點、面、曲線數(shù)據(jù)的意義 借助圖形,圖式和線路中的點、線、面之間的關聯(lián)來分析化學反應原理和化學反應中各物質(zhì)的量的關系,化抽象為直觀。 例4 某溶液中可能含有H+、Na+、NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42-等離子,當向該溶液中加入某濃度的NaOH溶液時,發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液的體積變化如圖所示,由此可知,該溶液中肯定含有的陽離子是______,且各離子的物質(zhì)的量之比為________;肯定不含的陽離子是________,若溶液中也不含有Na+,則C(SO42-)﹕C(H+)=______。 解析:根據(jù)圖象分析加NaOH產(chǎn)生沉淀并且沉淀最后完全溶解的離子只可能是Al3+離子,不含Mg2+、Fe3+離子,在0→A段加NaOH無現(xiàn)象,B→C段沉淀的量沒有發(fā)生變化,引起這種變化的只可能是H+、NH4+兩種離子,而這些離子與NaOH反應的先后順序為H+、Al3+、NH4+,然后是生成的Al(OH)3再與NaOH反應,即C→D段,因此含有的陽離子為H+、Al3+、NH4+,根據(jù)電荷守恒,必定含有SO42-離子,在條件中發(fā)生的反應有: ①H++OH-=H2O(OA段) ②Al3++3OH-=Al(OH)3↓(AB段) ③NH4++OH-=NH3·H2O,(BC段) ④Al(OH)3+OH=AlO2-+2H2O(CD段) 由①②③消耗的NaOH知H+、Al3+、NH4+三種離子的物質(zhì)的量之比為2﹕1﹕3,若溶液中也不含有Na+,由電荷守恒知溶液中陰陽離子存在2c(SO42-)=c(H+)+c(NH4+)+3c(Al3+)關系,令H+、Al3+、NH4+ 三種離子的濃度分別為2mol/L、1mol/L、3mol/L,此時SO42-的濃度為4mol/L,由此C(SO42-)﹕C(H+)=2﹕1。 答案:H+、Al3+、NH4-+,2﹕1﹕3,Mg、Fe2+,2﹕1 體會并熟練掌握化學變化中的守恒規(guī)律的應用,通過質(zhì)量守恒、得失電子守恒、離子所帶電荷守恒等規(guī)律找出各物質(zhì)之間量的關系,從而使化學計算更簡捷快速。如例2中的