基于堿金屬的化學(xué)計(jì)算

司玉玲

（河北衡水中學(xué)，河北 衡水 053000）

基于堿金屬的化學(xué)計(jì)算

司玉玲

（河北衡水中學(xué)，河北 衡水 053000）

新課程考試大綱提出：“了解定量研究的方法是化學(xué)發(fā)展為一門科學(xué)的重要標(biāo)志。”定量研究的思想和方法離不開具體的化學(xué)知識(shí)，所以應(yīng)該把化學(xué)計(jì)算的學(xué)習(xí)融入到每一部分的化學(xué)知識(shí)中。

化學(xué)；堿金屬；定量

新課程考試大綱提出：“了解定量研究的方法是化學(xué)發(fā)展為一門科學(xué)的重要標(biāo)志。”定量研究離不開化學(xué)計(jì)算，所以在高考試題中化學(xué)計(jì)算的地位是非常突出的。定量研究的思想和方法離不開具體的化學(xué)知識(shí)，所以應(yīng)該把化學(xué)計(jì)算的學(xué)習(xí)融入到每一部分的化學(xué)知識(shí)中。堿金屬及其化合物是中學(xué)化學(xué)的主干知識(shí)，涉及堿金屬的計(jì)算題涵蓋了許多化學(xué)思想和方法，以下列舉其中常見(jiàn)的計(jì)算方法。

一、差量法

例1：（2009年全國(guó)理綜卷I·11）為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1g樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣2g，則該樣品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是（ ）。

解析：樣品中只有雜質(zhì)NaHCO3受熱質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，所以根據(jù)質(zhì)量變化即可求出NaHCO3的質(zhì)量。

所以雜質(zhì)的質(zhì)量x=[84（w1-w2）/31]g，答案為A。

什么時(shí)候適合采用差量法呢？一般是已知量為混合物的時(shí)候，使用的差量一般為已知量之差。運(yùn)用差量法的關(guān)鍵是找出產(chǎn)生差量的原因。

例2：將a克過(guò)氧化鈉加入到93.8g水中，完全反應(yīng)后的溶液為100g，則該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ）

A.4% B.4.2% C.8% D.12%

解析：93.8g變?yōu)?00g的原因是加入了過(guò)氧化鈉并釋放了氧氣，也可以根據(jù)質(zhì)量守恒定律理解為ag+93.8g=100g+m（O2），所以100g-93.8g=6.2g為參加反應(yīng)的過(guò)氧化鈉與生成的氧氣的質(zhì)量之差。設(shè)生成NaOH的質(zhì)量為x。

解得x=4g，答案A。

差量法不僅可以使用質(zhì)量差，也常常運(yùn)用體積差。

二、特殊值法

當(dāng)問(wèn)題的結(jié)果存在幾種不同的可能時(shí)，常采用討論法。使用討論法的關(guān)鍵是找到特殊值或極限值，確定討論區(qū)間。

例1：由NaOH和NaHCO3組成的混合物10.24g在260℃下充分反應(yīng)后排出氣體，冷卻至室溫后，稱得剩余固體的質(zhì)量為8.28g，則混合物中NaOH和NaHCO3的組成情況是（ ）。

A.n（NaOH）＞n（NaHCO3） B.n（NaOH）=n（NaHCO3）

C.n（NaOH）＜n（NaHCO3） D.n（NaOH）與n（NaHCO3）任意比

解析：熱重法是分析物質(zhì)組成常用的方法，例如2011年新課標(biāo)全國(guó)卷就有此類試題。該題中NaHCO3受熱分解產(chǎn)生的CO2氣體能和NaOH反應(yīng)，若NaOH能將CO2氣體全部吸收，則排出的氣體只有水蒸氣，否則為水蒸氣和CO2氣體。所以討論的前提是確定CO2氣體恰好被NaOH全部吸收時(shí)NaOH和NaHCO3的比例，可以得出：NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O。若n（NaOH）=n（NaHCO3），則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系為128g變?yōu)?06g，按此比例，10.24g應(yīng)該變?yōu)?.48g，所以排出的氣體還含有CO2氣體，即n（NaOH）＜n（NaHCO3）。

例2：向300mlKOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)溶液，得到白色固體。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，并分別列出________、_________、________、______。（可不填滿，亦可補(bǔ)充）

（2）若通入CO2氣體為2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），得到11.9g的白色固體。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的，其質(zhì)量各為多少？所用KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？

解析：（1）KOH溶液中通入CO2氣體，氣體的量不同，產(chǎn)物不同，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式是：2KOH+CO2=K2CO3+H2O；KOH+CO2=KHCO3。這就是討論的起點(diǎn)：當(dāng)n（CO2）/n（KOH）＜1：2時(shí)，固體的成分為KOH和K2CO3；當(dāng)n（CO2）/n（KOH）=1：2時(shí)，固體的成分為K2CO3；當(dāng)1：2＜n（CO2）/n（KOH）＜1時(shí)，固體成分為KHCO3和K2CO3；當(dāng)n（CO2）/n（KOH）=1或＞1時(shí)，固體成分為KHCO3。

（2）CO2氣體的量、KOH的量、反應(yīng)后所得固體的量，三者給出其中的兩者，即可計(jì)算第三者的量。本題給出了CO2氣體0.1mol，固體11.9g，首先要討論固體的成分，所采用的方法是假設(shè)法。假定0.1molCO2氣體全部生成K2CO3，可得碳酸鉀0.1mol，質(zhì)量為13.8g；假定0.1molCO2氣體全部生成KHCO3，可得KHCO30.1mol，質(zhì)量為10g；11.9g介于二者之間，所以固體成分為KHCO3和K2CO3的混合物。設(shè)固體中n（K2CO3）=xmol，n（KHCO3）=ymol，則有138x+100y=11.9，x+y=0.1。解方程組得：x=0.05，y=0.05。所以固體中含K2CO36.9g，KHCO35g；KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為（0.05× 2+0.05）mol/0.3L=0.5mol/L。

G632.0

A

1674-9324（2014）17-0086-02