一、差量法的应用原理一般说来,化学反应前后凡有质量差、气体体积差、密度差、压强差等差量都可用差量法求解。
,即根据题意确定“理论差值”,再根据题目提供的“实际差量”,列出正确的比例式,求出答案在如:2C(s)+O2(g)=2CO(g);△H=-221kJ/mol,其中△m(s), △n(g), △V(g),△H分别为24g、1mol、22.4L、221kJ,在这当中,7个数值之间都是相关联的且成正比例关系的物理量,其中包括化学反应前后固态物质质量减小,△m(s)24g,气体物质的量增加△n(g)1 mol气体物质体积增加△V(g)22.4L,反应热△H221kJ由此可得,差值可以应用于有关化学的计算。
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、质量差量法质量减少的计算〔例1〕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2.质量增加的计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。
②液体质量差量法例2: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,即可采用溶液质量增加这一实质即可求解。
2、气体物质的量差量法例3:CS2是实验室常用有机溶剂,取一定量CS2在氧气中充分燃烧,生成SO2和CO2,若0.1 mol CS2在1 mol O2中完全燃烧反应生成气体混合物在标准状况下的体积是A.6.72LB.13.44LC.15.68LD.22.4L解析:由于CS2+3O2=CO2+2SO2,从量上来分析CS2全部反应,O2有剩余,故最后气体为O2,CO2和SO2的混合气,从状态来分析,只有CS2是液体,其余全为气体,再从反应方程式各物质的系数分析,反应前后气体的物质的量不变,△n=O,故最后混合气体的物质的量仍为1 mol,在标况下其体积为22.4L,故正确答案为D。
3、气体体积差量法例4:有11.5mL某气体烃与过量的O2混合点燃爆炸后,气体体积减少了34.5mL,再用KOH 溶液吸收后,气体体积又减少了34.5mL,气体体积均在室温和常压下测定,求该气体的化学式:解析:要求出烃的化学式CxHy,就要知道化学式中C、H原子数,气体体积在常温常压下测定,H2O为液态,由CxHy(g)+(x+ )O2(g)→x CO2(g)+H2O(l)可知,在气体烃反应前后之间存在气体体积差,题中“提供体积减小了34.5mL”的条件,可用差量法解题。
解:设烃的分子式为CxHyCxHy(g)+(x+)O2(g)→x CO2(g)+H2O(l) 气体体积减小△v1 x+ x 1+11.5mL 34.5ml 34.5mLy=8x=3 故该烃分子式为C8H84、溶解度差量法例5:已知KNO3在水中的溶解度为S(60℃)=110g S(30℃)=30g。
将60℃105g KNO3饱和溶液冷却到30℃时,求析出多少KNO3晶体?解析:根据饱和溶液的含义,从60℃KNO3饱和溶液降到30℃时,仍为饱和溶液,由溶解度的定义可知210g60℃饱和溶液冷却到30℃,析出晶体质量为S(60℃)-S(30℃)=110g-30g=80g,这80g溶解度质量与210g饱和溶液质量构成比例关系物理量,可用差值法求解。
解:m(KNO3)=40g5、反应热差量法例6:已知C(金刚石,S)+O2(g)=CO2(g);△H=-395.41kJ/molC(石墨,S)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.51kJ/mol在人造金刚石的模拟装置中,放入30g石墨,通过电弧放电提供3800J的能量,求石墨转化成金刚石的质量分数。
解析:根据题意和盖吕萨克定律,1mol石墨转化金钢石需要吸收395.41kJ-393.5kJ=1.9kJ的热量构成比例关系,再由实际提供的能量则求出有多少石墨转化成金刚石,可利用差量进行计算。
解:1 mol石墨转化成金石反应热差量△H395.41kJ-393.51kJ/mol12g =1.9kJM(石墨) 3.8kJm(石墨)=24g差量法之二例1将盛有12gCuO的试管通入氢气后加热,当冷却后试管内的固体残渣为10g时,求氧化铜被还原的质量分数?分析:此题经分析,12gCuO没有完全反应,生成物的残渣10g中也有没有反应的CuO。
用常规解法较烦琐,如果用差量法则较为简便。
但一定要分析清楚,减重的质量是哪种元素,在这题里减重的是CuO中的氧元素,它与H2结合成为H2O。
根据方程式例2某一盛满硫酸溶液的试管,其质量是47g(硫酸密度为1.4g/cm3),如果用这一试管盛满硝酸溶液(密度为1.2g/cm3),质量为42g,则该试管最多能盛水多少毫升?分析:用相同试管盛两种溶液,则试管的质量、体积保持不变,如果这两个不变量已知,问题已经解决。
但恰好它们均未知,一般解法应设两个未知数,借助密度设联立方程求解。
但若用质量差,则可快速求解。
解:如果试管体积为1mL,上述溶液质量差为(1.4—1.2)g,即0.2g。
现在试管体积为VmL,质量差为(47—42)g,则【练习】1 将10g H2、O2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。
已知混合气体中含有4.4gCO2,问反应后混合气体由哪些气体组成?混合气体的质量为多少?解:设反应后质量减少x2Na2O2 +2CO2 =2Na2CO3 +O2 △m156g 88g 32g 88g-32g=56g4.4g xg解得x=2.8gm混=10g-2.8g=7.2g答:反应后混合气体由H2和O2组成?混合气体的质量为7.2g2 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(D )A B C D解:设NaHCO3的质量为x2NaHCO3 Na2CO3+H2+CO2↑△m168g 106g 168g-106g=62gx (a-b)g解得x=得NaHCO3的质量分数为3 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AgNO3溶液,得到33.14g沉淀.则原混合物中钠元素的质量分数为( )A.28.5%B.50%C.52.8%D.82.5%解:NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3;NaBr+AgNO3=AgBr↓+NaNO3即:NaCl→AgCl, NaBr→AgCl银元素替换了钠元素.因此沉淀比混合物增重部分就是银元素比钠元素增重的部分。
设Na元素的质量为xNa ―Ag △m23g 108g 108g-23g=85gx 33.14g-16.14g=17g解得:x=46g 所以Na%=4.6g/16.14g=28.5%4 2.1g平均相对原子质量为7.2g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 2.1gB 2.6gC 7.2gD 无法求解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 在密闭容器中,放入(NH4)2CO3和NaOH的混合物共ag,将容器加热至200℃,经充分反应后,排除其中的气体,冷却,称得剩余固体质量为bg,求容器中(NH4)2CO3和NaOH 各多少克?解:(本题中ag(NH4)2CO3和NaOH的混合物,在加热时(NH4)2CO3与NaOH要发生反应,因而存在反应物过量问题,但不知哪种反应物过量,故需讨论。
设混合物中含(NH4)2CO3的质量为xg,则NaOH的质量为(a-x)g①若NaOH过量,根据反应式则有:(NH4)2CO3+2NaOH=Na2CO3+2NH3↑+2H2O↑△m96 80 106 70所以NaOH的质量为②若(NH4)2CO3过量,剩余的(NH4)2CO3在加热时还要分解生成NH3、H2O和CO2气体,则此时bg固体全部是Na2CO3。
根据钠元素质量守恒有即原容器中(NH4)2CO3的质量为或,NaOH的质量为或g体积差1 在标准状况下,将448LH2、O2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。
已知混合气体中含有4.4gCO2,问反应完全后:混合气体由哪些气体组成?混合气体的体积为多少?2 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?3 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?4 CO、O2、CO2混合气体9mL点火花引爆后,恢复到原来状态时,气体体积减少1mL,通过NaOH溶液后,体积又减少5mL,则混合气体中CO、O2、CO2体积比可能为。
5 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?【小结】差量法是根据物质反应前后的质量(或气体的体积,压强,反应过程的热量等)的变化,利用差值的大小与参加反应的物质的有关量成正比这一关系来解题。