差量法在化学计算中的应用一、差量法的数学应用原理(等比定律)在化学反应中,各物质是按一定量的比例关系反应进行的,因此可以根据题中的相关量或对应量的差量,得到相应的解题方法——即差量法。
aA +cC =eEa c eb d f二、差量法解题步骤1、分析题意:分析化学反应各物质之间的数量关系,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是否存在比例关系,以确定是否能用差值法。
3、写出正确的化学方程式。
4、根据题意确定“理论差量”与题中提供“实际差量”,列出比例关系,求出答案。
三、利用差量法解题的类型1、质量差量法①固体质量差量法例1:将12.8g铜片放入足量AgNO3溶液中,一段时间后,取出铜片洗净烘干后,称得质量为13.56g,计算有多少克铜被氧化。
解析:铜与AgNO3发生反应:Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,从反应方程式可以看出,有64g铜被氧化,会生成216g金属银,固体质量增加152g,它与题中给出固体质量差量构成对应比例关系,可用差量法求解。
解:Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 固体增加质量△m64g 216g 216g-64g= 152gm(Cu) 13.56g-12.8g =0.76gm(Cu)=0.32g【巩固练习】1.在某些硫酸铜溶液中,加入一个质量为1.12g的铁片,经过一段时间,铁片表面覆盖了一层红色的铜,取出洗净、烘干,称重,质量变为1.16g.计算在这个化学反应中溶解了铁多少克?析出了铜多少克?2.将质量为100克的铁棒插入硫酸铜溶液中,过一会儿取出,烘干,称量,棒的质量变为100.8克。
求有多少克铁参加了反应。
3.agNa2CO3和NaHCO3混合物加热至质量减少到bg,则混合物中NaHCO3的质量分数为多少?4.把6.1g干燥纯净的氯酸钾和二氧化锰的混合物放在试管里加热,当完全分解、冷却后称得剩余固体质量为4.2g,求原混合物里氯酸钾有多少克?5.将一定量NaHCO3和Cu的混合物在空气中加热到质量不再变化时,发现加热前后固体质量不变。
则原混合物中Cu的质量分数为。
6.2.1g平均相对原子质量为7.2的CO和H2混合气体与足量的O2充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2固体,则固体质量增加()A.2.1g B.2.6g C.7.2g D.无法求解②液体质量差量法例2.用含杂质(杂质不与酸作用,也不溶于水)的铁10克与50克稀硫酸完全反应后,滤去杂质,所得液体质量为55.4克,求此铁的纯度。
分析:Fe + H2SO4 = FeSO4 + H256g 2g由化学方程式可知,影响溶液质量变化的因素是参加反应的铁和生成的氢气。
每有56份质量的铁参加反应“进入”溶液中的同时,则可生成2份质量的氢气从溶液中逸出,故溶液质量增加56-2=54(份)。
由题目给的差量55.4克-50克=5.4克,据此便可列比例求解。
解:设此铁的纯度为x。
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 溶液质量增加(差量)56 2 56-2=5410x克55.4克-50克=5.4克56∶54=10x克∶5.4克答:此铁的纯度为56%。
例3:天平两端各放一只质量相等的烧杯,内盛等体积等浓度的足量稀盐酸,将物质的量都为a mol的铝和镁分别放入左盘和右盘的烧杯中,反应完毕后,在哪一盘的烧杯中加入多少克同种金属才能平衡。
解析:开始反应前和反应后均要求天平平衡,实质上是要求最终增加溶液的质量相等,即可利用溶液质量增加这一实质求解。
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑解:右盘:Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 溶液质量增加△m1mol 2g 24g-2g=22gamol 22ag左盘2Al +6HCl=2AlCl 3+3H 2↑ 溶液质量增加△m2mol 6g 54g -6g=48gamol 24ag由于24a >22a ,放入铝的左盘要净重2ag ,设在右盘应再加入镁的质量为m(Mg)右盘:Mg +2HCl=MgCl 2+H 2↑ 溶液质量增加△m24g 2g 22gm(Mg) 2ag求得m(Mg)=1124a 答:应在右盘烧杯中再加1124a 镁才能保持平衡。
【巩固练习】7.有NaCl 和NaBr 的混合物16.14g,溶解于水中配成溶液.向溶液中加入足量的AgNO 3溶液,得到33.14g 沉淀.则原混合物中钠元素的质量分数为多少?8.将4.66g 卤素互化物BrClx 溶于水后,通入足量SO 2气体与其反应生成氢溴酸、盐酸和硫酸,再用碱将溶液调至中性后,加入过量Ba(NO 3)2溶液,充分反应后滤去沉淀物,再向滤液中加入过量AgNO 3溶液,最后得卤化银沉淀15.46g 。
试计算:(1)参加反应的AgNO 3的物质的量。
(2)BrClx 中的x 值。
③、气体体积差量法例4.将12克CO 和CO 2 的混合气体通过足量灼热的氧化铜后,得到气体的总质量为18克,求原混合气体中CO 的质量分数。
分析:CuO+CO = Cu+ CO 228 44由化学方程式可知,气体质量增加的原因是CO 夺取了氧化铜中的氧元素。
每28份质量的CO 参加反应,可生成44份质量的 ,使气体质量增加44=28=16(份)。
现已知气体质量增加18克-12克=6克,据此便可列比例求解。
解:设原混合气体中CO 的质量分数为x 。
CuO+CO = Cu+ CO 2 气体质量增加(差量) 28 44 44-28=2612x 克 18克-12克=6克 答:原混合气体中CO 的质量分数为87.5%。
例5.将44g 二氧化碳气体通入装有过氧化钠得硬质玻管,发现导出得气体变为38.4g,问此过程中发生了什么反应?有多少过氧化钠参加了反应?解:过氧化钠与二氧化碳的反应为:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2设有x g过氧化钠参加反应, 则有2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2△m156g 88g 32g 88g-32g=56gxg 44-38.4=5.6g解得x=15.6例6:在一定的温度和压强下,将装有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立在水槽中,经足够时间后,试管内气体的体积缩小为原体积的五分之三,求原混合气体中氮气和二氧化氮气体的体积比是多少?解析:混合气体在水中,只有NO2能与水反应,故有:3NO2(气)+H2O = 2HNO3+NO(气)ΔV3 1 3-1=2x 1-3/5 =2/5则x=3/5∴ V(N2)∶V(NO2)=(1-3/5)∶3/5= 2∶3例7:(中考)CaCO3和炭粉的混合物在空气中加强热,使之完全反应生成CO2气体,测得生成的CO2气体与原混合物的质量相等,求原混合物中炭粉的质量分数?解析:CaCO3CaO +CO2↑ Δm1(固体质量减少)100g 56g 44gxg 56x/100 gC +O2CO2Δm2(固体质量增加)12g 32g 44g 32gyg 32y/12 g由题意得Δm1=Δm2即56x/100 = 32y/12整理得:数学变形得:即炭粉的质量分数为17.36%【巩固练习】:9.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值()A、1/5 B 、1/4 C、1/3 D 、1/210.在标准状况下,将448LN2、H2、和CO2混合气体气体先通入灼热氧化铜,体积减少22.4L,再通入装有过量过氧化钠的硬质玻璃管中,体积减少11.2L。
问反应完全后:混合气体由哪些气体组成且各组分的体积分别为多少?11.在标准状况下,将8LH2和CO2混合气体气体通入装有过量过氧化钠的硬质玻璃管中。
反应完全后点燃该混合气体,体积变为2L。
问最后剩下什么气体?原混合气体中各组分的体积分别为多少?12.加热分解7.9g某固体,产生560mL(标准状况)气体A,剩余7.1g固体B。
则A 的相对分子质量为多少?四、其他类别例8.在天平左右两边的托盘上,各放一个盛有等质量、等溶质质量分数的足量稀硫酸的烧杯,待天平平衡后,向两烧中分别加入铁和镁,若要使天平仍保持平衡,求所加铁和镁的质量比。
分析:①因硫酸足量,故铁和镁全参加反应。
②由化学方程式可知,影响天平两端质量变化的因素是加入的金属和生成的氢气。
③分别加入铁和镁后,只有当天平两端增加的质量相同时,天平才可仍保持平衡。
解:设所加铁与镁的质量分别为x、y(设此时天平两端增加的质量均为a)。
增加的质量(差量)56 2 56-2=54x a增加的质量(差量)24 2 24-2=22y a56:54=x:a 24:22=y:a x::y = 77:8答:当酸足量时,所加的铁与镁的质量比为77:81时天平仍保持平衡。
【巩固检测】1、用氢气还原10克CuO,加热片刻后,冷却称得剩余固体物质量为8.4克,则参加反应CuO的质量是多少克?2、将CO和CO2 的混合气体2.4克,通过足量的灼热的CuO后,得到CO2设的质量为3.2克,求原混合气体中CO和CO2 的质量比?3、将30克铁片放入CuSO4溶液中片刻后,取出称量铁片质量为31.6克,求参加反应的铁的质量?4、已知同一状态下,气体分子间的分子个数比等于气体间的体积比。
把30mL甲烷和氧气的混合气体点燃,冷却致常温,测得气体的体积为16mL,则原30mL中甲烷和氧气的体积比?5、给45克铜和氧化铜的混合物通入一会氢气后,加热至完全反应,冷却称量固体质量为37克,求原混合物中铜元素的质量分数?答案:1、8克2、7∶ 5 3 、11.2克 4 、8∶7 7∶23 5 、28.89%6、将盛有12克氧化铜的试管,通一会氢气后加热,当试管内残渣为10克时,这10克残渣中铜元素的质量分数?7、把CO、CO2的混合气体3.4克,通过含有足量氧化铜的试管,反应完全后,将导出的气体全部通入盛有足量石灰水的容器,溶液质量增加了4.4克。
求:⑴原混合气体中CO的质量?⑵反应后生成的CO2与原混合气体中CO2的质量比?8、CO和CO2混合气体18克,通过足量灼热的氧化铜,充分反应后,得到CO2的总质量为22克,求原混合气体中碳元素的质量分数?9、在等质量的下列固体中,分别加入等质量的稀硫酸(足量)至反应完毕时,溶液质量最大的是()A FeB AlC Ba(OH)2D Na2CO310、在CuCl2和FeCl3溶液中加入足量的铁屑m克,反应完全后,过滤称量剩余固体仍然为m克,则原混合溶液中CuCl2与FeCl3物质的量之比为()A 1∶1B3∶2 C 7∶ D 2∶7答案:1、96% 5、A6、C11、将55克铁片放入硫酸铜溶液片刻,取处洗涤干燥后,称重为56.6克,求参加反应的铁和生成铜的质量各是多少?(11.2克,12.8克)12、将12.2克铁粉和铜粉的混合物放入阻量的硫酸铜溶液中完全反应后,过滤,洗涤干燥后称量,红色物质的质量为12.7克,求原来混合物中铜和铁各是多少?铜在混合物中的质量分数是多少?(3.5克,8.7克,67.2%)13、把10克铁钉放入硫酸铜溶液中,过一会取处,洗涤干燥称量,铁钉的质量为10.4克,问有多少克铜析出?(3.2克)14、把一根重50克的铁棒(过量)放入硫酸铜溶液中,充分反应后,铁棒的质量为50.24克,求参加反应铁的质量和生成铜的质量?(1.68克,1.92克)15、将铁片放入硫酸铜溶液中,充分反应后称重,铁片质量增加了16克,求参加反应的铁的质量和生成铜的质量。