终态法在化学计算中的应用-化学论文

在化学计算中,我们常常遇到一个化学问题涉及非常非常多的化学反应,要想尽快解答出来,我们就不能考虑这么多化学反应详尽的过程,而是要看化学反应起始前什么状况?反应完后什么状况?找出起始状态和终止状态的差别,利用二者之间有哪些守恒的关系、哪些不变的关系、哪些匹配的关系去解题的思维方法就是终态法。
例1、把9克铁、铝合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量溶液。过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红棕色粉末仍为9克,则原合金中铁的质量分数为()。
A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%
解析:反应前m(AI+Fe)=9g,反应后m(Fe2O3)=9g,由元素质量守恒可知,m(AI)=m(O),因此求原合金中铁的质量分数即求Fe2O3中铁元素的质量分数,所以合金中Fe%=×100%=70%,故选A。
例2、将3.64克Fe2O3和AI2O3样品溶解在过量的200mLPH=1的盐酸溶液中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、AI3+刚好完全沉淀,用去NaOH溶液100mL,则NaOH溶液的浓度为()
A.0.1mol/LB.0.2mol/LC.0.4mol/LD.0.8mol/L
解析:用终态法分析,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,故选B。
例3、烧碱、纯碱溶液均可吸收CO2,当含0.1molNaOH的溶液吸收一定量CO2后,将溶液低温小心蒸干得到固体的组成可能有四种情况,分别是:(填化学式)①________②________③________④________;将得到的固体重新溶解于水,向其中加入盐酸,调节溶液的PH恰好等于7,再将溶液蒸干,最终得到固体的质量为______克。
解析:由2NaOH+CO2=Na2CO3;Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3可知,得到的固体可能为①NaOH和Na2CO3②Na2CO3③Na2CO3和NaHCO3④NaHCO3。
当加入盐酸时,溶液PH=7,即最后生成NaCI和H2O,利用NaOH→NaCI中钠元素守恒,可知n(NaCI)=n(NaOH)=0.1mol,则m(NaCI)=0.1mol×58.5g/mol=5.85g。
例4、把由NaOH、AICI3、MgCI2三种固体组成的混合物,溶于足量的水中充分搅拌后,有0.58g白色沉淀出现,在所得到的浊液中,逐滴加入0.5mol/L的盐酸,加入盐酸的体积(V)与生成沉淀的质量(m)关系如下图所示:
(1)混合物中NaOH的质量为________。
(2)混合物中AICI3和MgCI2的质量分别是AICI3________,MgCI2________。
(3)P点表示盐酸的体积为:________。
解析:起始物质为:NaOH、AICI3及MgCI2
由图分析可知:10mL时存在的物质是NaCI、NaAIO2及Mg(OH)2;
30mL时存在的物质是NaCI、AI(OH)3及Mg(OH)2;
PmL时存在的物质是NaCI、AICI3及MgCI2;
(1)由10mL时对应图可知:
n(MgCI2)=n[Mg(OH)2]=0.58g/58g·mol-1=0.01mol;m(MgCI2)=0.95g。
而盐酸溶液从10mL→30mL,只是NaAIO2→AI(OH)3,由反应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时情况可知:
n(NaOH)=n(HCI)+2n(MgCI2)+3n(AICI3)=0.065mol;m(NaOH)=2.6g。
(3)对比起始与P点分析可知,所加n(HCI)=n(NaOH)=0.065mol;
V[HCI(aq)]=130mL。
利用终态法解题时,关键要认真审题,抓住始态和终态,借助守恒,忽略中间细节末枝的干扰,就可以出奇制胜,轻松解题。