計算中的另類思維

 　　[內容綜述]

　　本期主要是講解在化學計算中的非常規思維問題。

　　這種思維可大大簡化計算過程，加快解題速度，在近幾年的高考試題中屢屢出現，同時在高三的化學競賽中也頻頻亮相。

　　[要點講解]

　　什么是化學計算中的另類思維

　　所謂另類思維即非常規性思維。在某些化學計算中可以不用常規的計算方法，而轉換思維角度，另辟蹊徑，則能找到更佳的解題方法。

　　例1.在一定溫度下，將等物質的量A和B充入一密閉容器中，發生如下反應：A(氣)+2B(氣)===2C(氣)，反應達到平衡時，若A和B的物質的量之和與C相等，則此時A的轉化率為()

　　A.50 % 　　B.60 % 　　C.40 % 　　D.70 %

　　常規思維：根據化學平衡的一般計算方法，設A、B、C三種物質的變化濃度分別為x、2x、2x，然后利用“A和B的物質的量之和與C相等”，列出方程式，解出A的變化濃度x，從而求出A的轉化率。

　　另類思維：按非可逆反應考慮，設均為1mol的A、B，則只有0.5molA參加反應，轉化率為50%，但由于是可逆反應，所以A的轉化率應小于50%， 選C。

　　例2.R2O8n-在一定條件下可以把Mn2+氧化成MnO4-，若反應后R2O8n-變為RO42-，又知反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為5 : 2，則n的值為( )

　　A.1 　　B.2 　　C.3 　　D.4

　　常規思維：根據氧化還原反應中，得失電子數守恒的原則，2mol還原劑Mn2+ 氧化成MnO4-，失去電子的總數為10mol，那么5mol氧化劑R2O8n-變為RO42-，應得到電子為10mol，由此解出n值。

　　另類思維：由于氧化劑R2O8n- 還原為RO42-，R2O8n- 中R的化合價要降低，已知RO42-中的化合價為 +6，所以R2O8n- 中R的化合價 > +6 、且< +8，選B。

　　例3.相同溫度壓強下，1體積HCl和9體積H2O(氣)組成的混合氣體，經完全冷凝后，所得鹽酸的質量百分比濃度為()

　　A.10% 　　B.18.4% 　　C.4.9×10-4% 　　D.80.2%

　　常規思維：根據阿伏加德羅定律，1體積HCl和9體積H2O(氣)可以看作1mol HCl和9mol H2O(氣)，利用溶液中溶質的質量分數的計算公式來進行計算。

　　另類思維1：在發現了 HCl和 H2O 的式量比約為2:1后，可將溶質的質量分數的計算，改換為的HCl分子個數比的計算。即：1 / (1+4.5)，估算得B。

　　另類思維要依據堅實的化學知識

　　另類思維強調的是思維換位，需要對思維對象的融會貫通的理解。下面幾道例題的解法，是從數學的思維角度轉換到概念的思維角度，因此必須以堅實的化學知識為基礎，否則易繁瑣或出現失誤。

　　例4.向50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應后，被還原的H2SO4的物質的量是()

　　A.小于0.45 mol 　　　　　　　　　B.0.45 mol

　　C.在0.45 mol和0.90 mol之間 　　　D.大于0.90 mol

　　一般思維：根據銅與濃硫酸反應的化學方程式：Cu + 2H2SO4 == CuSO4 + SO2 +

　　H2O，2mol H2SO4中有1mol H2SO4作氧化劑被還原，50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中有H2SO4 0.9mol，則被還原的H2SO4為0.45mol。但答案錯誤，是由于思維不到位。

　　另類思維：隨著濃硫酸與銅反應的進行，溶液的濃度不斷稀釋，而稀硫酸不與銅反應。則被還原的H2SO4一定小于0.45mol。選A。

　　例5.密度為0.91g·cm-3的氨水，質量分數為25 %，該氨水用等體積的水稀釋后，所得溶液的質量分數為( )

　　A.等于12.5 % 　　　　B.大于12.5 %

　　C.小于12.5 %　　　　 D.無法確定

　　常規思維：按100g氨水計算，其中NH3為25g。加水稀釋后，NH3的質量不變，利用稀釋公式或溶質的質量分數公式來計算。如用溶質的質量分數公式，方法如下：氨水的體積為100g /0.91g·cm-3，與氨水等體積的水的質量為

　　1.00 g· cm-3×100g / 0.91g·cm-3，則稀釋后的氨水中溶質的質量分數為

　　另類思維：可假設向氨水中加入等質量的水，溶質的質量分數等于25%的一半為12.5%。 但由于氨水和水的密度不同，且r NH 3< r H2O，所以加入等體積的水后溶質的質量分數一定小于12.5%。

　　[能力訓練]

　　1.將Mg、Zn、Al三種金屬的混合物與足量的稀H2SO4反應，生成標準狀況

　　下的H22.8L，則原金屬混合物三種金屬物質的量之和是()

　　A.0.125 mol 　　B.0.10 mol　　 C.0.15 mol 　　D.0.20 mol

　　2.與2.7g Al完全反應的稀HNO3最多溶解Fe的質量為( )

　　A.2.8g 　　B.5.6g 　　C.2.7g 　　D.8.4g

　　3.某金屬單質與一定濃度的HNO3反應，假定只有單一的還原產物，當參加反應

　　的單質與被還原的HNO3物質的量之比為2:1時，還原產物為()

　　A.NO2 　　B.NO 　　C.N2O 　　D.N2

　　4.在100 g 濃度為18 mol·L-1密度為ρ(g / cm3)的濃硫酸中加入一定量的水稀釋成9 mol·L-1的硫酸，則加入水的體積為()

　　A.小于100 mL 　　　B.等于100 mL

　　C.大于100 mL　　　 D.等于100 /ρ

　　5.在25℃時，硫酸銅的溶解度為S g，把S g無水硫酸銅粉末加入到(100 +S)g飽和硫酸銅溶液中，得到一定量的藍色晶體。若將此晶體溶解成飽和溶液，應加水的質量為()

　　A.(100 +S)g　　　　　　　　　B.100 g

　　C.(100 S9 / 25)g　　　　　D.(100 s16 / 25)g

　　6.現有乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯組成的混合物中氧的質量分數為15.3%，則氫的質量分數為( )

　　A.84.7 % 　　B.72.6 % 　　C.12.1 %　　 D.6.05 %

　　7.某種H2和CO的混合氣3.2g，其密度為相同條件下O2密度的1 / 2，將這種混合氣充入一盛有足量Na2O2密閉容器中，再通入過量O2，并用電火花點燃使其充分反應，最后容器中固體的質量增加了()

　　A.3.2 g 　　B.4.4 g 　　C.5.6 g 　　D.6.4 g

　　8.將m1 g Zn加到m2 g 20 % HCl溶液中，反應結果共放出n L H2(SPT)，則被還原的HCl物質的量是()

　　A.m1 / 65 mol 　　　　B.5m2 / 36.5 mol

　　C.m2 / 36.5 mol 　　　D.n / 11.2 mol

　　9.同溫同壓下，某燒瓶中充滿O2時，稱重為116g，當充滿 CO2氣體時，稱重為122g，若充滿某氣體時，稱重為114 g，則某氣體的式量為( )

　　A.28 　　B.60　　 C.32 　　D.44

　　10.FeO、Fe3O4、Fe2O3組成的混合物，測知Fe、O元素質量比為21∶8，則 FeO、

　　Fe3O4、Fe2O3 物質的量之比為( )

　　A.1∶1∶2 　　B.2∶1∶1 　　C.1∶3∶1 　　D.1∶1∶1

　　11.CS2在氧氣中燃燒生成CO2和SO2，今有0.228 g CS2在448 mL O2 (標準狀況)燃燒，充分反應后，混合氣體在標準狀況下的體積為( )

　　A.112 mL 　　B.224 mL 　　C.336 mL　　 D.448 mL

　　12.同溫同壓下，兩個等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①NH3 ②NO2進行噴泉實驗， 經充分反應后，瓶內溶液的物質的量濃度為()

　　A.① > ② 　　B.① < ② 　　C.① = ② 　　D.不能確定

　　★13. 甲、乙兩個電解池均以鉑為電極，且互相串聯，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時間后，測得甲池電極質量增加2.16g，乙池電極上析出0.24g金屬，則乙池中的溶質可能是()

　　A.CuSO4 　　B.MgSO4 　　C.Al(NO3)3 　　D.Na2SO4

　　[答案和提示]

　　1.B H2為0.125mol，金屬的物質的量必小于0.125mol。

　　2.D 由于Fe3+ 還要溶Fe，所以Fe的物質的量一定大于0.1mol。

　　3.C 不論是幾價金屬，由于它的物質的量為偶數，所以失電子總數一定為偶

　　數，則硝酸中+5價N得電子總數也應為偶數，但硝酸的物質的量是奇數，那么N 由+5價需降為奇數價，得電子總數才會為偶數。

　　4.A 物質的量濃度大的硫酸，其密度大，物質的量濃度小的硫酸，其密度小，

　　但都會大于水的密度。

　　5.B 其實就是把S g 無水CuSO4直接加水配成飽和溶液。

　　6.C 乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯的分子中C、H的個數比均為1:2，其質量比為6:1。

　　7.A Na2O2與H2O反應生成NaOH，與CO2反應生成Na2CO3，從關系式

　　Na2O2→2NaOH 、Na2O2→Na2CO3，可發現固體增加的質量即為H2和CO的質量。

　　8.D 只有含n的選項是正確的。

　　9.A 該氣體的式量一定比O2和CO2小。

　　10.CD 根據Fe、O元素的質量比，得出Fe、O的原子個數比為3:4，所以只要FeO、Fe2O3的物質的量之比為 1:1即可。

　　11.D 反應前后氣體體積不變。

　　12.C 由于氣體的體積與溶液的體積相同，在標準狀況下，所得溶液的物質的量濃度是一個定值。

　　13.A 只有Cu2+參加電解反應生成Cu