終態(tài)法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用-化學(xué)論文

在化學(xué)計(jì)算中,我們常常遇到一個(gè)化學(xué)問題涉及非常非常多的化學(xué)反應(yīng),要想盡快解答出來,我們就不能考慮這么多化學(xué)反應(yīng)詳盡的過程,而是要看化學(xué)反應(yīng)起始前什么狀況?反應(yīng)完后什么狀況?找出起始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)的差別,利用二者之間有哪些守恒的關(guān)系、哪些不變的關(guān)系、哪些匹配的關(guān)系去解題的思維方法就是終態(tài)法。
例1、把9克鐵、鋁合金粉末溶于足量鹽酸中,加入過量溶液。過濾出沉淀,經(jīng)洗滌、干燥、灼燒,得到紅棕色粉末仍為9克,則原合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()。
A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%
解析:反應(yīng)前m(AI+Fe)=9g,反應(yīng)后m(Fe2O3)=9g,由元素質(zhì)量守恒可知,m(AI)=m(O),因此求原合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即求Fe2O3中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),所以合金中Fe%=×100%=70%,故選A。
例2、將3.64克Fe2O3和AI2O3樣品溶解在過量的200mLPH=1的鹽酸溶液中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、AI3+剛好完全沉淀,用去NaOH溶液100mL,則NaOH溶液的濃度為()
A.0.1mol/LB.0.2mol/LC.0.4mol/LD.0.8mol/L
解析:用終態(tài)法分析,最后生成沉淀和NaCI,利用n(Na+)=n(CI-)可知:n(NaOH)=n(HCI)=0.2L×0.1mol/L=0.02mol,
c(NaOH)=0.02mol/0.1L=0.2mol/L,故選B。
例3、燒堿、純堿溶液均可吸收CO2,當(dāng)含0.1molNaOH的溶液吸收一定量CO2后,將溶液低溫小心蒸干得到固體的組成可能有四種情況,分別是:(填化學(xué)式)①________②________③________④________;將得到的固體重新溶解于水,向其中加入鹽酸,調(diào)節(jié)溶液的PH恰好等于7,再將溶液蒸干,最終得到固體的質(zhì)量為______克。
解析:由2NaOH+CO2=Na2CO3;Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3可知,得到的固體可能為①NaOH和Na2CO3②Na2CO3③Na2CO3和NaHCO3④NaHCO3。
當(dāng)加入鹽酸時(shí),溶液PH=7,即最后生成NaCI和H2O,利用NaOH→NaCI中鈉元素守恒,可知n(NaCI)=n(NaOH)=0.1mol,則m(NaCI)=0.1mol×58.5g/mol=5.85g。
例4、把由NaOH、AICI3、MgCI2三種固體組成的混合物,溶于足量的水中充分?jǐn)嚢韬?有0.58g白色沉淀出現(xiàn),在所得到的濁液中,逐滴加入0.5mol/L的鹽酸,加入鹽酸的體積(V)與生成沉淀的質(zhì)量(m)關(guān)系如下圖所示:
(1)混合物中NaOH的質(zhì)量為________。
(2)混合物中AICI3和MgCI2的質(zhì)量分別是AICI3________,MgCI2________。
(3)P點(diǎn)表示鹽酸的體積為:________。
解析:起始物質(zhì)為:NaOH、AICI3及MgCI2
由圖分析可知:10mL時(shí)存在的物質(zhì)是NaCI、NaAIO2及Mg(OH)2;
30mL時(shí)存在的物質(zhì)是NaCI、AI(OH)3及Mg(OH)2;
PmL時(shí)存在的物質(zhì)是NaCI、AICI3及MgCI2;
(1)由10mL時(shí)對(duì)應(yīng)圖可知:
n(MgCI2)=n[Mg(OH)2]=0.58g/58g·mol-1=0.01mol;m(MgCI2)=0.95g。
而鹽酸溶液從10mL→30mL,只是NaAIO2→AI(OH)3,由反應(yīng)NaAIO2+HCI+H2O=AI(OH)3↓+NaCI可知:
n(AICI3)=n[AI(OH)3]=n(HCI)=0.02L×0.5mol/l=0.01mol;
(2)由起始至30mL時(shí)情況可知:
n(NaOH)=n(HCI)+2n(MgCI2)+3n(AICI3)=0.065mol;m(NaOH)=2.6g。
(3)對(duì)比起始與P點(diǎn)分析可知,所加n(HCI)=n(NaOH)=0.065mol;
V[HCI(aq)]=130mL。
利用終態(tài)法解題時(shí),關(guān)鍵要認(rèn)真審題,抓住始態(tài)和終態(tài),借助守恒,忽略中間細(xì)節(jié)末枝的干擾,就可以出奇制勝,輕松解題。