高三化学攻关三十六法之――和量法

 

与差量法相反，为解决问题方便，有时需要将多个反应物(或生成物)合在一起进行计算。

●难点磁场

用和量法尝试解下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

在密闭容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 的固体混合物共 19.6 g，将容器加热到 250℃，充分反应后，排出容器中的气体，冷却称得剩余固体质量为 12.6 g。则原混合物中(NH4)2CO3 和 NaOH 的物质的量之比为(   )

A.＞1∶2                                                               B.= 1∶2

C.＜1∶2                                                               D.以上答案都不正确

●案例探究

［例题］18.4 g NaOH 和 NaHCO3 固体混合物，在密闭容器中加热到约 250℃，经充分反应后排出气体，冷却，称得剩余固体质量为 16.6 g。试计算原混合物中 NaOH 的质量分数。

命题意图：考查学生的过量判断能力，及计算混合物所含成分质量分数的能力。

知识依托：NaHCO3 的不稳定性及碱与酸性气体的反应。

错解分析：过量判断失误，导致计算过程和计算结果错误。

解题思路：发生的反应有：①2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，

②2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O(加热条件下，不生成 NaHCO3)

通过极限思维可知，原固体混合物中，NaHCO3 含量越大，固体失重越大，NaOH 含量越大，固体失重越小。

判断 NaHCO3 受热分解产生的 CO2 能否被 NaOH 完全吸收是解决问题的关键，这首先需要写出 NaHCO3 与 NaOH 恰好完全反应的化学方程式。

题设条件下，固体失重：18.4 g－16.6 g = 1.8 g。

设固体失重 1.8 g 需恰好完全反应的 NaHCO3 和 NaOH 混合物质量为 x，则：

NaHCO3＋NaOHNa2CO3＋H2O

                   

  124 g                                18 g

     x                                    1.8 g

x = = 12.4 g＜18.4 g

可见，题设条件下反应发生后 NaOH 过量，过量 NaOH 质量为：

18.4 g－12.4 g = 6.0 g，

参加反应的 NaOH 质量为：×40.0 g?mol－1 = 4.00 g，

原混合物中 NaOH 质量为：6.0 g＋4.00 g = 10.0 g，

w(NaOH) = ×100% = 54.3%。

答案：54.3% 。

●锦囊妙计

遇到以下情形，可尝试用和量法解题：

1.已知混合物反应前后质量，求混合物所含成分质量分数时；

2.已知反应前后混合气体的体积，求混合物所含成分体积分数时；

3.求反应前后气体的压强比、物质的量比或体积比时。

●歼灭难点训练

1.(★★★)某温度下，在体积一定的密闭容器中适量的 NH3(g) 和 Cl2(g) 恰好完全反应。若反应产物只有 N2(g) 和 NH4Cl(s)，则反应前后容器中压强比应接近于(   )

A.1∶11                       B.11∶1                       C.7∶1                         D.11∶7

2.(★★★)Na2CO3(s) 和 NaHCO3(s) 的混合物 190.0 g，加热至质量不再减少为止，称量所得固体质量为 128.0 g。则原混合物中 Na2CO3 的质量分数为__________。

3.(★★★★)取 6.60 g NaHCO3 和 Na2O2 的固体混合物，在密闭容器中加热到 250℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得固体质量为 5.30 g。计算原混合物中 Na2O2 的质量分数。

4.(★★★★★)在一密闭容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 两种固体共 A g 将容器加热到 200℃，经充分反应后排出其中气体，冷却称得剩余固体质量为 B g，求出不同组合范围内的(NH4)2CO3 和 NaOH 的质量填入下表。

A 与 B 关系

m［(NH4)2CO3］

m(NaOH)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

难点磁场

提示：固体混合物失重：19.6 g－12.6 g = 7.0 g，题设条件下发生的反应为：

(NH4)2CO32 NH3↑＋H2O↑＋CO2↑

2 NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O↑

当(NH4)2CO3 与 NaOH 恰好完全反应时，固体失重 7.0 g，所需混合物的质量可求：

   

因为 17.6 g＜19.6 g，所以 NaOH 过量。

答案：C

歼灭难点训练

w(Na2CO3) == 11.58%。

答案：11.58%

3.解析：发生的反应有：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑；

2Na2O2＋2 CO2====2Na2CO3＋O2↑；2Na2O2＋2H2O====4NaOH＋O2。

若 Na2O2 不足，则 Na2O2 先吸收 CO2，再吸收 H2O。

首先确定水是否参加了反应。

题设条件下，固体失重：6.60 g－5.30 g = 1.30 g。

当 Na2O2 与 NaHCO3 分解生成的CO2 恰好完全反应时，设固体失重 1.30 g 需这样的混合物质量为 x。则：

可见，原混合物中 Na2O2 并未将 NaHCO3 分解生成的 CO2 全部吸收，也就未吸收 H2O。

设原混合物中 NaHCO3、Na2O2 的物质的量分别是 a、b，则：

aNaHCO3＋bNa2O2====Na2CO3＋CO2↑＋H2O＋O2↑

84.0a＋78.0b=6.60    (原混合物质量)

 

          106×a＋2b2=5.30     (剩余固体质量)

解得：b=0.0200 mol (a可不求出)

w(Na2O2)=×100%=23.6%。

答案：23.6%

4.解析：加热时，容器内发生以下反应：

 

 

(NH4)2CO32NH3↑＋H2O＋CO2↑                        ①

2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O                                   ②

当①反应生成的 CO2 与 NaOH 固体完全反应时，可认为发生了以下反应：

(NH4)2CO3＋2NaOH2NH3↑＋2H2O＋Na2CO3            ③

(1)当③反应发生，且(NH4)2CO3 和 NaOH 恰好完全反应时，

即当A=g时：

m[(NH4)2CO3]=g=g，或m[(NH4)2CO3]=g=B g；

m[NaOH]=g=g 或 m(NaOH)=g。

(2)当A＞时，③反应发生，(NH4)2CO3过量，这时同时有①反应单独发生。

(NH4)2CO3＋2NaOH2NH3↑＋2H2O＋Na2CO3

80 g                                           106 g

g                                       B g

m(NaOH)= g=g；m[(NH4)2CO3]=(A－) g。

(3)当 A＜时，③反应发生，且 NaOH 过量。

(NH4)2CO3＋2NaOH2NH3↑＋2H2O↑＋Na2CO3                   Δm

96 g               80 g                                            106 g            70 g

g                                                                        (A－B) g

m[(NH4)2CO3]=g=g；

m(NaOH)=A g－g=g。

答案：

 

 

 

 

 

A与B关系

m[(NH4)2CO3]

m(NaOH)

A=

A＞

Ag－g

g

A＜

g

g