平均思想在化学计算中的应用论文_韦仲刚, 李瑞霞

摘要:化学计算题方法多样,形式灵活,其中关系式法、差量法、守恒法、推测估算法等是常见的几种方法,都存在着找关系式、列比例等定量计算过程,花费的时间较长。在教学实践中,笔者发现对溶液混合及平均摩尔质量的有关计算都涉及到平均思想,我们只要发现它们计算过程的数字变化规律,就可以用定性方法解题。

关键词:平均思想;化学计算;应用

化学计算题方法多样,形式灵活,其中关系式法、差量法、守恒法、推测估算法等是常见的几种方法,都存在着找关系式、列比例等定量计算过程,花费的时间较长。在教学实践中,笔者发现对溶液混合及平均摩尔质量的有关计算都涉及到平均思想,我们只要发现它们计算过程的数字变化规律,就可以用定性方法解题,这样可以达到事半功倍的效果。

一、不同质量分数的相同溶质的溶液混合数字分布规律

25%氨水与5%氨水的混合:

1.25%氨水100克与5%氨水50克的溶液混合后所得氨水溶液的质量分数=[25%×100+5%×50]/(100+50)=18.33%。

2.25%氨水100克与5%氨水100克的溶液混合后所得氨水溶液的质量分数=[25%×100+5%×100]/(100+100)=15%。

3.25%氨水50克与5%氨水100克的溶液混合后所得氨水溶液的质量分数=[25%×50+5%×100]/(50+100)=11.67%。

规律:等质量混合,质量分数为(w1+w2)/2即正中间数字,不等质量混合,谁的质量大,则质量分数为越过中间偏向谁。

二、不同物质的量浓度相同的溶质的溶液混合数字分布规律

物质的量浓度分别为0.01mol/L和0.04mol/L氨水混合:

1.0.01mol/L氨水0.2L与0.04mol/L氨水0.1L的混合后所得氨水溶液的物质的量浓度=[0.01×0.2+0.04×0.1]/(0.2+0.1)=0.02<0.025。

2.0.01mol/L氨水0.1L与0.04mol/L氨水0.1L的混合后所得氨水溶液的物质的量浓度=[0.01×0.1+0.04×0.1]/(0.1+0.1)=0.025。

3.0.01mol/L氨水0.1L与0.04mol/L氨水0.2L的混合后所得氨水溶液的物质的量浓度=[0.01×0.1+0.04×0.2]/(0.1+0.2)=0.03>0.025。

规律:等体积混合,物质的量浓度为(C1+C2)/2即正中间数字,不等体积混合,谁的体积大,则物质的量浓度为越过中间偏向谁。

三、不同物质混合的平均摩尔质量数字分布规律

N2与O2的混合:

1.1molN2与2moO2混合平均摩尔质量M(混)= [28g·mol-1×1mol+32g·mol-1×2mol]/(1+2)mol=30.67g·mol-1

2.1molN2与1moO2混合平均摩尔质量M(混)= [28g·mol-1×1mol+32g·mol-1×1mol]/(1+1)mol=30g·mol-1

3.2molN2与1moO2混合平均摩尔质量M(混)= [28g·mol-1×2mol+32g·mol-1×1mol]/(2+1)mol=29.33g·mol-1

规律:等物质的量混合,平均摩尔质量M(混)为(M1+M2)/2即正中间数字,不等物质的量混合,谁的物质的量大,则平均摩尔质量M(混)为越过中间偏向谁。

四、以上规律的应用(水可以看作质量分数为0%的溶液,物质的量的浓度为0mol/L的溶液)

例1.已知25%氨水的密度0.91g/cm3,5%氨水的密度为0.98g/cm3,若将上述两溶液等体积混合,所得氨水溶液的质量分数( )

A.等于15% B.大于15%

C.小于15% D.无法确定

分析:由氨水的浓度与密度的关系可知氨水的浓度越大,密度越小。当将上述两种溶液等体积混合时,并不是两种溶液等质量混合,考虑密度大小,5%氨水的质量大。所以选C(依据规律一)。

例2.已知质量分数为50%的硫酸溶液的物质的量的浓度为14.2mol/L,与等质量的水混合后的硫酸稀溶液的物质的量浓度为()mol/L

A.等于7.1 B.小于7.1

C.大于7.1 D无法确定

分析:由硫酸的浓度与密度的关系是硫酸的浓度越大,密度越大。当将上述两种溶液等质量混合时,并不是两种溶液等体积混合,考虑密度大小,50%硫酸的体积小。所以选B(依据规律二)。

例3.燃烧镁和某金属的合金,所生成的氧化物的质量为反应前合金的质量的2倍,另一金属可能是( )

A.Cu B.Be C.Na D.Al

分析:镁形成的氧化物中,m(Mg)∶m(O)=24∶16,金属质量大于氧的质量;则另一金属形成的氧化物中,金属质量要小于氧的质量。Cu、Be、Na、Al在燃烧时所形成的氧化物分别是:CuO、BeO、Na2O2、Al2O3,其中只有BeO中m(Be)∶m(O)=9∶16,是金属小于氧的质量。所以选B。

例4:向两种碳酸盐组成的4.1 g混合物中,加足量盐酸,微热生成的CO2在标准状况下体积为1.12 L,该混合物可能的组成是()

A.NaHCO3与MgCO3 B.CaCO3与Ca(HCO3)2

C.Na2CO3与NaHCO3 D.Ba(HCO3)2与NaHCO3

【思维拓展】:

1.已知质量分数为98%的硫酸溶液的物质的量的浓度为18.4mol/L,则质量分数为49%的硫酸溶液的物质的量浓度为( )mol/L

A.等于9.2 B.小于9.2

C.大于9.2 D无法确定

分析:将质量分数为98%的硫酸溶液与等质量的水混合后,溶液的质量分数为49%,考虑密度大小,加入的的水的体积大于同质量的硫酸溶液的体积,若忽略溶液混合时体积的变化,则混合后溶液的体积大于所加硫酸溶液体积的2倍,故49%硫酸溶液的物质的量浓度小于9.2mol/L。

2.把100g浓度为18mol·L-1、密度为p(g·cm-3)?的浓硫酸加到一定量的水中稀释成9mol·L-1的硫酸,则加入水的体积( )mL

A.小于100 B.等于100

C.大于100 D.等于100/p

分析:将18 mol·L-11硫酸加水稀释成9 mol·L-1的硫酸时,若忽略溶液混合时体积的变化,需加入等体积的水,考虑密度大小,水的质量将小于同体积的硫酸的质量,因此所加水的质量将小于100g,若考虑到溶液混合时体积的的变化因素,所加水的体积不能等于(100/p)mL。3.若以w1和w2分别表示物质的量浓度为amol/L和bmol/L氨水的质量分数,且b=2a,则下列判断正确的是( )

A.2w1=w2 B.w1=2w2

C.2w1<w2 D.w1<w2<2w1

分析:将浓度为bmol/L氨水加水稀释为amol/L氨水时,若忽略溶液体积的变化,则应加入等体积的水,考虑密度大小,氨水的质量将小于同体积水的质量,则稀释后氨水的质量分数小于w2/2。

4.若以w1和w2分别表示物质的量浓度为amol/L和bmol/L氨水的质量分数,且w2

=2w1,则下列判断正确的是( )

A.2a=b B.a=2b

C.2a<b D.a<b<2a

分析:将质量分数为w2的氨水加水稀释为质量分数为w1的氨水时,需应加入等质量的水,考虑密度大小,氨水的体积将大于同质量水的体积,因此稀释后氨水物质的量浓度应大于b/2。

5.由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是()

A.锌 B.铁

C.铝 D.镁

总之,此类计算题的思路要么知道两端确定中间分布情况、要么知道中间讨论两端情况。

(作者单位:①甘肃省金昌市金川总校第二高级中学②甘肃省金昌市金川总校第五小学 737100 )

论文作者:韦仲刚, 李瑞霞

论文发表刊物:《中学课程辅导●教学研究》2016年6月上

论文发表时间:2016/9/7

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平均思想在化学计算中的应用论文_韦仲刚, 李瑞霞
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