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分析一類(lèi)無(wú)數(shù)據(jù)的化學(xué)計(jì)算題教育論文
一提起化學(xué)計(jì)算題,學(xué)生會(huì)自然想到已知條件中一般會(huì)有數(shù)據(jù)。但也有一類(lèi)計(jì)算題,整道題目都是用文字?jǐn)⑹?看上去沒(méi)有數(shù)據(jù)。這類(lèi)無(wú)數(shù)據(jù)的計(jì)算題并不是真正的無(wú)數(shù)據(jù),而是把數(shù)據(jù)隱含在題目中。解題時(shí)需要我們細(xì)致地分析題意,充分運(yùn)用已知條件,努力挖掘隱含條件,找出數(shù)據(jù)的等量關(guān)系,根據(jù)關(guān)系式或化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。
現(xiàn)舉例分析如下:
[例1]將一定質(zhì)量的Fe和Cu的混合物H2So4投入盛有足量稀的試管中,已知Cu不和H2So4稀反應(yīng)。將反應(yīng)后剩余固體濾出后洗凈、加熱高溫灼燒至質(zhì)量不變,此時(shí)質(zhì)量恰好與原Fe和Cu的混合物質(zhì)量相等,求混合物中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
分析:此題涉及反應(yīng)和變化過(guò)程復(fù)雜,分別有反應(yīng)Fe+H2So4=FeSo4+H2↑和2Cu+o2△2Cuo。另外,此題無(wú)確切數(shù)據(jù)但要求具體的結(jié)果,難度更大,遇此類(lèi)問(wèn)題,只有冷靜分析,找準(zhǔn)“題眼”。其實(shí),題中隱含有“m〔Fe〕+m〔Cu〕=m〔Cuo〕”。Cu的質(zhì)量在整個(gè)過(guò)程中保持不變。根據(jù)質(zhì)量守恒,Fe的質(zhì)量一定等于最后固體Cuo中氧元素的質(zhì)量。顯然,Cuo中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就是原混合物中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
解:Fe%=m〔Fe〕/m〔Fe+Cu〕 ×100%=m〔o〕/m〔Fe+Cuo〕 ×100%=16/80×100%=20%
答:混合物中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。
[例2]若Co和Co2所含氧元素質(zhì)量相等時(shí),則Co的質(zhì)量是Co2的質(zhì)量的多少倍?
分析:此題雖無(wú)數(shù)據(jù),但氧元素質(zhì)量相等是聯(lián)系Co和Co2的“橋梁”。
解法一:設(shè)Co的質(zhì)量為xg,Co2的質(zhì)量為yg,則由題意得:
x×m〔o〕/m〔Co〕 ×100%=y×m〔o〕/m〔Co2〕×100%
x:y=16×2/44:16/28=1.27:1
解法二:利用關(guān)系式法,從化學(xué)式上可以看出,一個(gè)Co分子中含有一個(gè)氧原子,一個(gè)Co2分子中含有兩個(gè)氧原子,則兩個(gè)Co分子與一個(gè)Co2分子中所含氧的質(zhì)量相等。即:
2Co——2o——Co2
56 32 44
則56:44=1.27:1
答:當(dāng)Co和Co2所含氧元素質(zhì)量相等時(shí),則Co的質(zhì)量是Co2的質(zhì)量的1.27倍。
[例3]取一定質(zhì)量石灰石樣品,高溫煅燒至完全分解后(雜質(zhì)不分解),測(cè)得其生成的Cao的質(zhì)量是石灰石質(zhì)量的一半,求該石灰石里CaCo3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
分析:高溫煅燒石灰石,石灰石的主要成分CaCo3分解成Cao和Co2。從生成Co的質(zhì)量是石灰石質(zhì)量的一半這一關(guān)鍵入手,即可找到解題的思路和列式計(jì)算的依據(jù)。
解:設(shè)xg石灰石樣品中含agCaCo3,分解生成x/2 gCo2.
CaCo3≡Cao+Co2↑
100 56
a 2x
100/56=a/x/2解得a=25x/28
CaCo3%=25x/28/x×100%=89.3%
答:該石灰石樣品CaCo3中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89.3%。
[例4]將金屬單質(zhì)和的混合物在空氣中充分灼燒,混合物的質(zhì)量在冷卻后并不變化,試求混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
分析:充分灼燒Zn和Zn〔oH〕2的混合物時(shí),其中的鋅被空氣中的o2氧化成Zno,固體物質(zhì)量增加;Zn〔oH〕2受熱分解有水蒸氣逸出,固體物質(zhì)量減少。根據(jù)題意,反應(yīng)前后固體混合物質(zhì)量不變,也就是反應(yīng)中增加的質(zhì)量和減少的質(zhì)量必然相等,即Zn奪取的o2的質(zhì)量等于Zn〔oH〕2失去水的質(zhì)量。
解:設(shè)原混合物中Zn和Zn〔oH〕2以1:x的質(zhì)量比相混合,1份質(zhì)量的Zn奪取a份質(zhì)量的o2,x份質(zhì)量的Zn〔oH〕2失去a份質(zhì)量的H2o。
2Zn+o2△2Zno
130 32
1 a
130/32 =1/a a=16/25
Zn〔oH〕2△Zno+H2o
99 18
x a
99/18=x/a a=2x/11
由題意可得:16/25=2x/11
解得 x=1.354
Zn〔oH〕2%=1.354/1+1.354×100%=57.5%
答:混合物中Zn〔oH〕2的質(zhì)量份數(shù)為57.5%。
[例5]在稀硫酸和CuSo4的混合溶液中加入足量的鐵粉,完全反應(yīng)后剩余固體物的質(zhì)量與所加鐵粉的質(zhì)量相等,求混合溶液中硫酸和CuSo4的質(zhì)量比。
分析:由于加入的鐵粉是足量的,不僅可以跟稀硫酸完全反應(yīng)生成FeSo4和H2,而且可以把Cu從硫酸銅溶液里全部置換出來(lái)。根據(jù)反應(yīng)后剩余固體物的質(zhì)量與所加鐵粉的質(zhì)量相等,可以推知,生成銅的質(zhì)量應(yīng)等于跟稀硫酸反應(yīng)的鐵以及跟硫酸銅溶液反應(yīng)的鐵的質(zhì)量和。
解:設(shè)混合溶液中硫酸為xg,CuSo4為ag,xgH2So4和ag鐵完全反應(yīng),ygCuSo4和鐵bg完全反應(yīng)生成cg銅。
Fe+H2So4=FeSo4+H2↑
56 98
a x
56/98=a/x a=4x/7
Fe+CuSo4=FeSo4+Cu
56 160 64b y c
56/160=b/y b=7y/20
160/64=y/c c=8y/20
依題意得:4x/7+7y/20=8y/20
x:y=7:80
答:混合溶液中硫酸和CuSo4的質(zhì)量比為7:80。
從以上幾例可以看出,看似復(fù)雜的問(wèn)題,只要思維到位,則可以迎刃而解,還能做到舉一反三,觸類(lèi)旁通,收到事倍功半的效果
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