化学计算中的4种常用方法

01假设法

所谓假设法,就是假设具有某一条件,推得一个结论,将这个结论与实际情况相对比,进行合理判断,从而确定正确选项。

1.极端假设法

主要应用:(1)判断混合物的组成。把混合物看成由某组分构成的纯净物进行计算,求出最大值、最小值,再进行讨论。(2)判断可逆反应中某个量的关系。把可逆反应看作向左或向右进行到底的情况。(3)判断可逆反应体系中气体的平均相对分子质量大小的变化。把可逆反应看成向左或向右进行的单一反应。(4)判断生成物的组成。把多个平行反应看作单一反应。

2.状态假设法

状态假设法是指在分析或解决问题时,根据需要,虚拟出能方便解题的中间状态,并以此为中介,实现由条件向结论转化的思维方法。该方法常在化学平衡的计算中使用。

3.过程假设法

过程假设法是指将复杂的变化过程假设为(或等效为)若干个简单的、便于分析和比较的过程,考虑等效状态的量与需求量之间的关系,进而求解的方法。该方法在等效平衡的计算中使用概率非常高。

4.变向假设法

变向假设法指在解题时根据需要改变研究问题的条件或结论,从一个新的角度来分析问题,进而迁移到需要解决的问题上来,从而得到正确的答案。

02关系式法

在多步反应中,关系式法可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。

1.根据化学方程式找关系式

特点:在多步反应中,上一步反应的产物即是下一步反应的反应物。

2.通过化学反应方程式的叠加找关系

适用于多步连续反应或循环反应。方法:将其中几个有关联的化学反应方程式进行适当变形(改变化学计量数),然后相加,消去中间产物,即得总的化学反应方程式。

03差量法

差量法解题的关键是正确找出理论差量。其解题步骤如下:

(1)分析题意:分析化学反应中各物质之间的数量关系,弄清引起差值的原因。 

(2)确定是否能用差量法:分析差值与始态量或终态量之间是否存在比例关系,以确定是否能用差量法。 

(3)写出正确的化学反应方程式。 

(4)根据题意确定“理论差量”与题中提供的“实际差量”,列出比例关系,求出答案。 　

04守恒法

“守恒法”利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解。它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式,不去探求某些细枝末节,直接抓住其中特有的守恒关系,快速建立算式,简捷巧妙地解答题目。常用的方法有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。

1.质量守恒

依据:化学反应中反应物的总质量与生成物的总质量相等。

2.电子得失守恒

依据:氧化还原反应中得失电子数一定相等。

应用:氧化还原反应和电化学的有关计算。

3.电荷守恒

依据:反应前后参加反应的离子所带的电荷总量不变(或在电解质溶液中阴、阳离子所带的负、正电荷总数相等)。

方法:首先要确定体系,并找出体系中阴、阳离子的种类,每个离子所带的电荷数及其物质的量;然后根据阴、阳离子所带的电荷总数相等列出计算式。

应用:溶液中离子浓度关系的推断,也可用于有关量的计算。

化学反应图像题的解题方法

01离子反应图像

考查知识点:根据图像考查反应发生的先后顺序、书写离子反应方程式、分析溶液的成分、离子的共存与推断、计算反应物的量或由离子反应画出相应的图像等。

实质:离子反应图像问题,归根结底,考查的实质仍然是离子反应和离子共存问题。

1.离子反应图像

溶液中存在多种还原剂(或氧化剂),加入同一种氧化剂(或还原剂)时,必须按照“强者先行”的原则,考虑反应的先后顺序。只有当“强”的反应完后,“弱”的才能发生反应。

2.离子共存及离子计算图像

离子共存图像要谨防离子共存的陷阱,特别要注意一些隐含条件和隐性关系;离子计算的前提是掌握离子反应方程式的书写,特别要注意物质间量的关系,遵循三大守恒原则和溶液电中性原则。

02化学平衡图像

化学平衡图像是中学化学基础图像知识的一个重要方面,它能把抽象的化学平衡理论形象直观地表述出来。化学平衡图像题是高考必考题型之一,根据图像坐标表示的意义,将常考的化学平衡图像分成如下三类。

1.量值-时间图像

图像中的纵、横轴分别代表物质的数量(如浓度、百分含量、转化率、产率等)与反应时间(过程),将可逆反应中物质的数量随时间的变化体现在图像中。

该类题解答时要明确曲线“走势”代表的意义,并由此确定反应进行的方向,再进一步确定改变的条件。千万要注意此类图像中可能出现的“交点”并不代表平衡点,只有某种量值不随时间改变时的点才是平衡点。

2.量值-条件图像

将物质或反应体系的某种量值与温度、压强、浓度、催化剂中的某一种之间的关系,反映在图像中。解答时首先要仔细观察图像,找出相关量值间的变化关系,然后将图像中的这种对应关系与理论知识进行对照,分析其是否符合理论上推导出来的关系,最后确定答案。

3.量值-时间-条件图像

该类图像反映的是某一物质的量值(如浓度、转化率、产率、百分含量等)与一种或两种外界条件(温度、压强、催化剂)随时间的变化关系。其图像构成的特征是图像中有一表明反应已达到平衡的突变点(平衡点、最大值、最小值)。

解题思路:依建立平衡所需时间的长短→反应速率的相对大小(时间短速率大)→确定影响反应速率的不同条件间的关系(反应速率大条件强)→再根据物质量值的变化判断平衡的移动方向,由此得出的移动方向应与由勒夏特列原理确定的方向一致。

03电化学图像

近年高考中对电化学的考查出现了新的变化,以装置图为载体来考查电化学的相关知识,成为近年高考的新亮点。

1.原电池和电解池的工作原理

破解关键:正、负极或阴、阳极的判断。

2.原电池与电解池的互变

原电池与电解池可以相互转化,利用这一原理可以制造二次电池。二次电池中,放电时是原电池,充电时是电解池,放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反,放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。

化学实验的创新探究

01球形干燥管的创新使用

1.A装置为尾气吸收装置,用来防倒吸,原理类似于倒置在水中的漏斗。

2.B装置为简易的过滤器,可净化天然水。如果去掉上边两层,可用活性炭对液体中的色素进行吸附。

3.C装置是一微型反应器。该装置既可节约药品,又可防止污染。如铜丝在该装置中燃烧时,Cl2封闭在干燥管内,实验结束后剩余的Cl2不仅可以用水吸收,还可以观察CuCl2溶液的颜色。

4.D装置为一简易的启普发生器, 可用于H2、CO2等的制取。

5.E装置起干燥、除杂或缓冲气流的作用。

02仪器连接的创新与改进

1.仪器巧妙连接,取代启普发生器

2.仪器创新连接,防止尾气倒吸

(1)倒立漏斗式:这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液吸收气体。当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减小,吸收液上升到漏斗中。由于漏斗容积较大,导致烧杯中的液面下降,使漏斗口脱离烧杯中的液面,漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液倒吸。

(2)肚容式:当易溶于吸收液的气体被吸收液吸收后,导气管内压强减小,使吸收液倒吸进干燥管中,吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液倒吸。这种装置与倒立漏斗式的功能类似。

(3)蓄液式:当吸收液发生倒吸时,倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来,以防止吸收液进入受热仪器或反应容器中。

(4)脱离式:因导管没有与液体接触,从而无法产生倒吸。

(5)液防式:通过改变试剂的方法达到防倒吸的目的。如吸收HCl时,HCl不溶于四氯化碳而无法倒吸,HCl从四氯化碳中逸出进入水中而溶解。