为了掌握有关化学方程式的计算,复习时除了注意常见的问题,如各物质的量必须是纯净量、各物质的单位必须“上下一致,左右对应”、各物质的量必须是理论量、当参加反应的两种物质的量都给出时必须先进行过量判断等外,还应注意一些较特殊的情况。
一、过量计算中的特殊情况
通常情况是一种反应物足量或过量,另一种反应物就完全反应。但一些化学反应的进行与否,由于与反应物的浓度密切相关,此时就要注意考虑浓度因素了,不能单纯地进行过量计算。
例1:(97年MCE )向50mL18mol/L H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量为( )
A小于0.45mol B等于0.45mol C 在0.45mol和0.90mol之间 D大于0.90mol
分析:本题若只根据Cu+2H2SO4(浓)△===== CuSO4 +SO2↑+2H2O进行过量计算,就会得出被还原的H2SO4为0.45mol(50×10-3×18× )而错选B。考察选项A,说明本题存在一个隐含因素,即硫酸浓度的变化。事实上,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐变稀,当稀到一定程度时,铜(即使足量)就不能与稀硫酸反应了。故被还原的H2SO4的物质的量应小于0.45mol,答案应选A。
例2:实验室用浓盐酸和足量二氧化锰共热制取氯气,若产生35.5g氯气,则被氧化的HCl和未被氧化的HCl的质量之比为( )
A 1:2 B 2:1 C 1:1 D 不能确定
分析:本题若只根据MnO2+4HCl(浓)△===== MnCl2+ Cl2↑+2H2O进行过量计算,就会得出被氧化的HCl和未被氧化的HCl的质量之比为1:1(无需用到35.5g来计算)而错选C。考察选项D,说明本题同样存在一个隐含因素,即盐酸浓度的变化。事实上,随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐变稀,当稀到一定程度时,二氧化锰(即使足量)就不能与稀盐酸反应了。故被氧化的HCl和未被氧化的HCl的质量之比应不能确定(肯定小于1:1),答案应选D。
注意:一种反应物足量或过量,另一种反应物未必就完全反应,应具体问题具体分析。二、反应过程中的特殊情况
通常情况是两种反应物按照一定的化学方程式进行反应,直至反应完全。但也有这样一种情况,即两种反应物的反应过程与反应物的浓度有关,当浓度变化时,反应过程相应发生变化。
例3:(94年MCE)38.4毫克铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4毫升(标况),反应消耗的硝酸的物质的量可能是( )
A 1.0×10-3mol B 1.6×10-3mol C 2.2×10-3mol D 2.4×10-3mol
分析:本题若只根据Cu+4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O进行计算,就会得出消耗的硝酸的物质的量是2.4×10-3mol( ×4)而错选D。细心发现,收集到的NO2气体应为26.88毫升( ×2×22.4×103)与题意不符,或者换用22.4毫升NO2来求出消耗的硝酸为2.0×10-3mol( ),与前面由铜求出的结果矛盾,说明反应过程不是上述方程式所表示的这么简单。实际上,随着反应的进行,硝酸的浓度下降,生成的气体变为NO了,即反应变为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,收集到的22.4mL气体应为NO2和NO的体积之和。明确了反应过程之后,便可用代数法或极限法或守恒法求解。现介绍较为简便的守恒法求解如下:
解:设跟铜反应生成硝酸铜耗用的硝酸的物质的量为x,作为氧化剂耗用的硝酸的物质的量为y。
Cu ~ Cu(NO3)2~2HNO3 HNO3 ~ NOx(NO、NO2)
64g 2mol 1mol 22.4L
38.4×10-3g x y 22.4×10-3L
x ==1.2×10-3mol y ==1×10-3mol
x+y==2.2×10-3mol 答案应选C。
注意:两种反应物的反应过程未必都是单一的,当用不同途径求解,若发现结果不同(与不同单位表示同一结果之区别)时,就有必要对问题作深入分析。
三、产物自身可发生化学反应
两种反应物虽然恰好完全生成一种生成物,但由于产物自身可发生化学反应,造成体系的体积发生改变,这点要引起注意。
例4:(93年MCES)在一装有活塞的密闭容器中盛22.4mL一氧化氮,若通入11.2mL氧气(气体体积均在标况下测定),保持温度、压强不变,则容器内的气体密度( )
A 等于1.369g/L B 等于2.054g/L C 在1.369g/L 与2.054g/L D大于2.054g/L
分析:本题若只根据2NO+O2==2NO2 进行计算,就会得出容器内的气体密度为2.054 ( )而错选B。考察选项D,说明本题存在一个隐含因素,即产物二氧化氮可相互化合成四氧化二氮气体。由于反应体系中存在“2NO2 N2O4”平衡,最终混合气体的体积应小于22.4mL,而质量是守恒的,故气体的密度应大于2.054 ,答案应选D。
注意:两种气体恰好完全反应生成一种气体,体系未必就是纯净物,应小心有无隐含反应。
由以上几例分析可见,解题时要认真审题,善于考察选项,解题后要细致反思与检查,培养善于挖掘隐含条件的能力,尽量减少解题失误,提高得分率。
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