巧解選擇型計算題

蘇艾琴

[摘 要]

用常規方法計算化學反應生成物的量多顯麻煩。文中對例舉的四道例題進行剖解分析，歸納總結了幾種選擇型計算題的技巧解法，快捷簡便，省去大量煩瑣的計算，可有效提高解題速度。

[關鍵詞]

巧解；選擇型；計算題

有一類化學反應，反應物用量不同，導致生成物有所不同以及生成物的量也隨之變化。這方面的選擇題型計算題目很常見，用常規方法很麻煩。這就是本文要探討的話題：巧解這類選擇性計算題。

題型特點：題目給出參加反應的各反應物的量，求解某種生成物的量或某幾種生成物之間的量的關系。

解題原理：依據題述事實，參加反應的反應物的物質的量之比即為它們的化學計量數之比，然后根據質量守恒定律，再確定生成物的系數，生成物的化學計量數之比，即為它們的物質的量之比。

例題分析：

一、磷在氧氣、氯氣中燃燒

[例題1]已知白磷與氧氣可發生如下反應：P4+3O2=P4O6、P4+5O2=P4O10。現在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣（標準狀況下），使之恰好完全反應，則所得的P4O6與P4O10的物質的量之比是（ ）。

A.3∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.1∶1

解法一（常規解法）

設用于生成P4O6的白磷為xmol，用于生成P4O10的白磷為ymol.則有

n（P4）=[6231×4]=0.5mol n（O2）=[50.422.4]=2.25mol

P4+3O2=P4O6 P4+5O2=P4O10

1 3 1 1 5 1

x 3x x y 5y y

根據題意有[x+y=0.53x+5y=2.25] 解之得[x=0.125moly=0.375mol]

故生成P4O60.125mol，生成P4O100.375mol

P4O6與P4O10的物質的量之比為x∶y=0.125∶0.375=1∶3

故選答案C。

解法二（技巧解法）

分析：由于白磷燃燒實際產生P4O6與P4O10兩種物質，那么這兩種產物都應同時呈現在一個化學方程式中，反應物用量不同，產物比例有所不同。假如只有一種產物，則另一種物質化學計量數為零。所以可將題中兩個方程式整合為一個方程式進行計算。

P4+ O2→ P4O6+_______P4O10

n（P4）=[6231×4]=0.5mol n（O2）=[50.422.4]=2.25mol

n（P4）∶n（O2）=0.5mol∶2.25mol=2∶9

實際參加反應的白磷與氧氣的物質的量之比為2∶9，也即為方程式中白磷與氧氣的化學計量數之比，即

2 P4+ 9 O2 → P4O6+______P4O10

反應物的化學計量數確定后，配平，就得到生成物的化學計量數，即

2 P4+ 9 O2=[12]P4O6+[32]P4O10

生成物的化學計量數之比為[12]∶[32]=1∶3，也是P4O6與P4O10物質的量之比，即

n（P4O6）∶n（P4O10）=[12]∶[32]=1∶3

故選答案（C）

[例題2]0.2mol紅磷在一定量的氯氣中燃燒，其質量增加31.95克，所生成的PCl3與PCl5物質的量的關系是（ ）。

A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.1∶2

解法一（常規解法）略

解法二（技巧解法）

分析：紅磷在氯氣中燃燒質量增加31.95克即為參加反應的Cl 2的質量，涉及的反應：2P +3 Cl2（不足）= 2PCl3，2 P +5 Cl 2（充足）= 2PCl5，整合這兩個反應，已知參加反應的各反應物的物質的量，可知反應物的計量數之比，進而求出生成物PCl3與PCl5的量的關系。

P + Cl 2 → PCl3 + PCl5

n（Cl2） =[31.9571] =0.45 mol

n（P）∶n（Cl 2） =0.2 mol∶0.45 mol =4∶9

實際參加反應的紅磷與Cl2的物質的量之比為4∶9，即為方程式中反應物的化學計量數之比，有

4 P + 9 Cl 2 → PCl3 + PCl5

根據質量守恒定律，給方程式配平，得到

4 P + 9 Cl 2 = 1 PCl3 + 3 PCl5

生成物PCl3與PCl5的化學計量數之比為1∶3，即為兩物質的物質的量之比，

n（PCl3）∶n（PCl5）=1∶3。

故選答案（A）

二、H2S氣體在O2中燃燒

[例題3]24mlH2S氣體在30mlO2中燃燒，同溫同壓下，得到的SO2的體積為（ ）。

A.24ml B.30ml C.20ml D.18ml

解法一（常規解法）略

解法二（技巧解法）

分析：H2S氣體燃燒可能產生S和SO2兩種物質。O2不足，產物是S，SO2的計量數為零；O2充足，產物是SO2，S的計量數為零；O2介于之間，兩種產物都有，S和SO2的計量數都不為零。

H2S+ O2→ S+ SO2+____H2O

同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質的量之比，也即方程式中各物質的化學計量數之比。

n（H2S）∶n（O2） =v（H2S）∶v（O2）=24ml∶30ml=4∶5

4 H2S + 5 O2 → S + SO2+ H2 O

根據守恒定律，給方程式配平，得到各產物的化學計量數，

4 H2S+ 5 O2= 1 S+ 3 SO2 + 4 H2O

故V（SO2） =3×6=18 ml

選答案（D）

注：利用技巧解法，越過了固體S的障礙，研究對象是氣體，不需要換算單位，簡化了大量計算，大大提高解題速度。

推廣：此方法適用所有類型H2S燃燒的相關計算，即①氧化產物全部是S；②氧化產物全部是SO2③氧化產物是S和SO2兩種。

三、CO2、SO2等酸性氧化物氣體通入堿液中

[例題4]將0.8molCO2氣體通入1L1mol/L的NaOH溶液中，求所得溶液中碳酸根與碳酸氫根的物質的量之比。

A.1∶3 B.3∶1 C.2∶3 D.1∶2

解法一（常規解法）略

解法二（技巧解法）

分析：CO2氣體通入過量的NaOH溶液，首先生成正鹽，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，隨著CO2氣體增多，正鹽就會向酸式鹽轉變Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。根據題述事實，生成物有正鹽和酸式鹽兩種，以上兩個反應方程式可整合為一個總反應方程式，通過配平，求得物質之間量的關系。

CO2+ NaOH→ Na2CO3+ NaHCO3+ H2O

參加反應的CO2和NaOH的物質的量之比為

n （CO2）∶n（NaOH）=0.8mol∶1L× 1mol/L =4∶5

即為反應物的化學計量數之比

4 CO2+ 5 NaOH→ Na2CO3+ NaHCO3+ H2O

根據守恒原則，給方程式配平，就得到產物的化學計量數

4 CO2+ 5 NaOH= 1 Na2CO3+ 3 NaHCO3+ 1 H2O

n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）=1∶3

故n（CO32-）∶n（HCO3-）=1∶3

選答案（A）

注：象SO2、H2S等酸性氣體通入堿液中的相關計算，都可用此方法進行計算。

總之，由于反應物用量不同所導致的產物不同以及產物間的比例不同的該種類型題目，比如白磷、紅磷在O2、Cl2中燃燒，H2S在O2中燃燒，CO2、SO2、H2S等酸性氣體通入強堿性溶液中，NH3通入H2SO4、H3PO4溶液中等的相關計算，都可用此方法解決，快捷簡便，可達到事半功倍的效果。

[參 考 文 獻]

[1]楊玉琴.化學計算的學科本質及其教學[J].化學教學，2013（10）.

（責任編輯：張華偉）