过量计算问题归类解析
时间:2019-03-26 08:14 来源: 作者:孙艳芳 点击:次 所属专题: 过量计算
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一、给出两种反应物的量,直接选量计算
这是最基本、最直接的过量问题,没有思维难度,只要按部就班严密解题即可。但应注意题目的综合分析,防止顾此失彼。
例1:21g铁粉与8g硫粉混合加热,若不考虑其他损失,可生成硫化亚铁a g;将上述反应后的固体混合物全部投入到足量的稀硫酸中,可得标况下V L气体。则a、V的数值分别为( )
(提示:)
A. 33、8.4 B. 22、5.6 C. 29、8.4 D. 22、8.4
解析:根据题意
由可知Fe过量,按S的量计算,,所以。产生的气体为和的混合气体,由于,,标况下。选D项。
此题容易误选B项,只顾前面的分析,忽略了后面的综合。
二、固体反应物过量导致酸浓度不够高,需定性判断
化学中的一些反应需要在高浓度下才能进行,当固体反应物过量时,随着反应的进行生成水而使溶液浓度降低,最终导致反应停止或发生其他反应。此时不能简单地选择不足量的物质进行计算,需要动态思维、定性判断。例如,Cu、Ag等金属与浓硫酸的反应;与浓盐酸的反应。若是Zn与浓硫酸的反应,随着浓度的下降则还原产物由变为;而Cu与浓硝酸反应随着浓度的下降则还原产物由变为NO等。
例2:向的溶液中加入64g铜片并加热,被还原的的物质的量()
A. 等于1.8 mol B. 等于1 mol C. 等于0.9 mol D. 小于0.9 mol
解析:显然Cu过量,若直接选量计算,则误选C项。依题意可知随着反应进行有水的生成而使溶液的浓度降低,应小于0.9 mol。选D项。
三、混合物与某物质反应的过量问题,需转化计算
涉及混合物与某物质反应的过量问题时,先将混合物抽象转化为单一成分,再判断计算。
例3:在25℃,101kPa条件下,将10 L 和的混合气体通入15 L 中,使其完全燃烧,干燥后,恢复至原来的温度和压强,问:
(1)若剩余气体的体积为15L,则原CO和的混合气体中V(CO)=________L,V()=________L。
(2)若剩余气体的体积为a L,则原CO和的混合气体中V(CO):V()=________。
(3)若剩余气体的体积为a L,则a的取值范围是___________。
解析:此题的知识载体是初中就熟悉的两个化学反应:①,②。
三个设问由具体数字到抽象字母,思维难度逐渐加大。该题虽然有多种解法,但解题的突破口是对过量问题的讨论。
(1)根据反应特点可知,消耗,剩余,则
由碳原子守恒,
(2)由(1)的分析,将数字换成字母:
,即
则
所以
(3)由极值思想:设混合气体全部是,剩余气体是,则
设混合气体全部是CO,则
故10<a<20。
四. 溶质不足量但溶剂可以继续反应,需慎重选量
Na等活泼金属可以与水直接反应,因此不能简单地按溶质的量进行计算。
例4:和Al各0.2 mol,分别放入1 L 的三份稀盐酸中,产生的物质的量之比为()
A. 1:2:3 B. 3:2:1 C. 2:1:1 D. 1:1:1
解析:若不考虑过量,直接按金属计算则误选A项。根据;;可知盐酸对于三种金属都是不足量的,因此也会误选D项。事实上由于Na还可以与盐酸中的反应,不会剩余,最终产生0.1 mol ,是Mg和Al的2倍。选C项。
五、某种反应物剩余后可以发生副反应,需逆推讨论
两种反应物相互作用后,剩余物质可以继续发生其他反应,致使生成物的成分不确定,需逆向思维,分类讨论。例如与混合通入水中;与固体混合加热;与高温反应等。
例5:将盛有100 mL 和混合气体的试管倒扣在水槽中,让其充分反应,结果剩余气体10mL,则原混合气体中与的体积之比为()
A. 18:7 B. 3:2 C. 9:1 D. 43:7
解析:根据。
分类讨论:若剩余气体为,则
A项符合;
若剩余气体为NO,则原混合气体中过量,发生如下反应:
所以
则
D项符合。
选A、D项。
六、生成物与过量的反应物继续反应,需确定比例守恒解题
两种物质发生反应后的一种生成物可以继续和过量的反应物作用,导致相对过量或不足。这类题有正向推导类型,如和按一定比例混合点燃,确定生成物量的多少;与的反应等。也有逆向推导类型,如将(或等)通入到(或KOH)中,由生成固体物质的质量确定成分。基本思路是依据原子守恒(若为氧化还原反应可按电子守恒)巧妙解题。
例6:向300 mL KOH溶液中缓慢通入一定量的气体,充分反应后在减压低温条件下蒸发所得溶液,得到了白色固体。问:
(1)的通入量不同,得到的白色固体的组成也不同。试推断有几种可能的组成,并分别列出。
(2)通入2.24L(标准状况下)气体时,得到了11.9g白色固体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少?
解析:(1)随着物质的量的增大,与溶液依次发生如下反应:
①
②
③当时,。
减压低温条件下蒸发得到的混合物有多种可能。运用有序思维进行讨论:
I.如KOH剩余,白色固体为KOH和;
II. 恰好按①反应完全,白色固体为;
III. 开始发生反应②,白色固体为和的混合物;
IV. 全部转化为相当于发生了反应③。
(2)
若按①反应,得到固体的质量,不符合题意。
若按③反应,,不符合题意。
因此产物是和的混合物。
根据原子守恒、质量守恒,得:
解得:
则
由K守恒,。
七、反应物互滴导致相对过量,需分析过程,讨论解题
某两种反应物可分步发生反应,当两者互滴时可使不足量的物质相对过量,本来停留在第一步的反应可进行完全。如盐酸与溶液;NaOH溶液与溶液;溶液与盐酸等。此类问题必须按实际反应进行过程分析,若按终态思维解题则导致失误。
例7. 有两种实验操作:①向1L的溶液中逐滴加入200mL 6盐酸;②向200mL 6的盐酸中逐滴加入1L 1的溶液。在相同情况下产生气体的体积()
A. 相同 B. 前者多 C. 后者多 D. 无法判断
解析:将盐酸缓慢滴入溶液时,先发生反应:,当后,才继续第二步反应:。①中,
,第一步HCl剩余0.2mol,第二步产生0.2mol CO2;②本来不足量的盐酸一直处于相对过量状态,按进行反应,盐酸全部反应消耗0.6mol ,产生0.6mol 。故选C项。
八、阴、阳离子反应顺序不同导致过量,需拆开离子区别对待
因氧化还原能力强弱的差别,使同一物质的阴、阳离子反应不同步,需讨论过量问题。如将通入溶液,或将Zn、Fe、Cu混合物加入溶液中。
例8. 标况下往500mL溶液中缓缓通入4.48L ,测得溶液中有的被氧化成单质,求原的物质的量浓度。
分析:氧化剂能将氧化,但还原性顺序是,因此根据的物质的量不同可有如下两种极端反应:
①;②。
解法一:根据方程式讨论过量问题,分步计算。设溶液中有x mol ,由反应①知消耗,生成;根据题意反应②知被氧化,消耗,
则,
解得,
。
但该法麻烦,而以下解法2、解法3简捷易懂。其他解法不再赘述。
解法2:根据离子反应关系式解题(关系式法)。设溶液中有x mol 。
x
则
解得x=0.24mol,所以
解法3:根据电子守恒法解题。
设溶液中有x mol ,
则
,
依得失电子守恒有:
九、给出反应物与生成物的比例关系,需对比分析,判断计算
例9. 在标准状况下,取甲、乙、丙各30.0mL相同浓度的盐酸,然后分别慢慢加入组成相同的镁铝合金粉末,得下表中有关数据(假设反应前后溶液体积不发生变化)。请回答:
实验序号 | 甲 | 乙 | 丙 |
合金质量/mg | 255 | 385 | 459 |
气体体积/mL | 280 | 336 | 336 |
(1)甲组实验中,盐酸(选填“过量”、“适量”或“不足量”,下同)__________;乙组实验中盐酸__________。
(2)盐酸的物质的量浓度为__________。
(3)合金中Mg、Al的物质的量之比为__________。
(4)丙实验之后,向容器中加入一定量NaOH溶液,能使合金中的铝粉恰好完全溶解,再过滤出不溶性固体,求所得滤液中各物质的物质的量浓度。
解析:(1)盐酸的用量相同,甲、乙对比,甲中合金的质量增大气体体积增大,说明甲组中合金不足,盐酸过量。乙组中合金增重130mg,比甲组合金质量的一半略大,而气体体积增大56mL,远远小于甲组气体的一半,说明乙组盐酸不足。
(2)盐酸的浓度按乙组或丙组数据计算,由守恒关系:,得=0.030mol,。
(3)合金的物质的量按甲组计算,由,,则:
,
。
解得:,。
(4)由,,根据原子守恒,得,,。
十、通过字母设置过量,需分类讨论计算
例10. 298K时,向V L真空容器内通入n mol SO2和m mol H2S。
(1)若n=2,则当m=____________时,反应后容器内气体的密度最小。
(2)若,则反应后氧化产物与还原产物的质量差为____________g。
(3)若且反应后氧化产物与还原产物的质量和为48g,则n+m=____________。
解析:(1)SO2与H2S发生归中反应:=3(l),两者恰好完全反应时,气体体积为0,密度最小,n=2,则m=4。
(2),则SO2过量,按计算,消耗SO2为,生成氧化产物m mol,还原产物,两者之差为,质量为16m g。
(3)5n=m,则SO2不足,,则,。
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