童建軍

近三年的廣東理科綜合化學(xué)試題，有關(guān)計(jì)算的試題，尤其是在Ⅱ卷中的題量增加，分值也逐漸增加。試題呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：起點(diǎn)高、落點(diǎn)低——這方面主要是Ⅱ卷中的計(jì)算題，試題常以信息給予題的形式出現(xiàn)，但落點(diǎn)仍是考查基本計(jì)算技能；學(xué)科滲透，綜合考查——主要考查各種數(shù)學(xué)計(jì)算能力、物理學(xué)科中的有效數(shù)字及語(yǔ)文學(xué)科的閱讀能力?；瘜W(xué)計(jì)算是高中化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一，在高考中要取得好成績(jī)，就必須掌握好解答化學(xué)計(jì)算的科學(xué)思維方法。

考點(diǎn)一：與蓋斯定律有關(guān)的計(jì)算

【例1】（1）H2或CO可以催化還原NO以達(dá)到消除污染的目的。已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）；ΔH =+180.5 kJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；ΔH=-571.6 kJ/mol，則H2（g）與NO（g）反應(yīng)生成N2（g）和H2O（l）的熱化學(xué)方程式為_(kāi)______________。

（2）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫。已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）；ΔH1=-393.5 kJ·mol-1，CO2（g）+C（s）=2CO（g）；ΔH2=+172.5 kJ·mol-1，S（s）+O2（g）=SO2（g）；ΔH3=-296.0 kJ·mol-1，請(qǐng)寫(xiě)出CO除SO2的熱化學(xué)方程式__________________________。

解析：（1）將已知兩反應(yīng)編號(hào)為①②，根據(jù)蓋斯定律，由②-①可得，2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）；ΔH=-752.1 kJ/mol；（2）C（s）+O2（g）=CO2（g）；ΔH1=-393.5 kJ·mol-1①，CO2（g）+C（s）=2CO（g）；ΔH2=+172.5 kJ·mol-1②，S（s）+O2（g）=SO2（g）；ΔH3=-296.0 kJ·mol-1③，根據(jù)蓋斯定律，①-②-③得2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）；ΔH=-270 kJ·mol-1。

答案：（1）2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l） ΔH=-752.1 kJ/mol（2）2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）；ΔH=-270 kJ·mol-1

【解法指導(dǎo)】

（1）計(jì)算模式：

[方式一]若有（a）A（g）+M（g）=B（g）；ΔH1（b）A（l）+M（g）=B（g）；ΔH2（c）A（g）=A（l）；ΔH3則（c）=（a）-（b），即：ΔH3=ΔH1-ΔH2。

[方式二]若有（a）A（s）+M（g）=B（s）；ΔH1（b）C（s）+M（g）=D（s）；ΔH2（c）A（s）+D（s）=B（s）+C（s）；ΔH3則（c）=（a）-（b），即：ΔH3=ΔH1-ΔH2。

（2）計(jì)算要領(lǐng)：

①當(dāng)反應(yīng)方程式乘以或除以某數(shù)時(shí)，ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。

②反應(yīng)式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“+”、“-”，即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。

③通過(guò)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱和比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，同樣要把ΔH看作一個(gè)整體。

④在設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程時(shí)常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣時(shí)，會(huì)吸熱，反之會(huì)放熱。

⑤當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。

變式練習(xí)1、紅磷P（s）和Cl2（g）發(fā)生反應(yīng)生成PCl3（g）和PCl5（g）。反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）：

根據(jù)上圖回答下列問(wèn)題：

（1）P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式_________________。

（2）P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1molPCl5的△H1=_________，P和Cl2一步反應(yīng)生成1molPCl5的△H2______△H1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

解析：（1）由圖可以看出，1molP在Cl2中完全燃燒放出的熱量為306kJ·mol-1，所以P與Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為P（s）+3/2Cl2（g）=PCl3（g）；△H=-306kJ·mol-1。（2）由蓋斯定律可知，一步生成生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應(yīng)相等，即△H3=-399kJ·mol-1。

答案：（1）P（s）+3/2Cl2（g）=PCl3（g）；

△H=-306kJ·mol-1（2）-399kJ·mol-1，等于

考點(diǎn)二：與化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡有關(guān)的計(jì)算

【例2】（1）工業(yè)上用一氧化碳制取氫氣的反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g），已知420 ℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為9.0。如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，在2 L的密閉容器中充入CO和H2O的物質(zhì)的量都是0.60 mol，5 min末達(dá)到平衡，則此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，H2的平均生成速率為_(kāi)_______。

（2）在一定溫度下，一定體積的密閉容器中有如下平衡：H2（g）+I2（g） 2HI（g）。已知H2和I2的起始濃度均為0.10 mol·L-1，達(dá)平衡時(shí)HI的濃度變?yōu)?.16 mol·L-1。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20 mol·L-1，則平衡時(shí)H2的濃度（mol·L-1）是 。

解析：（1）設(shè)達(dá)到平衡時(shí)消耗CO的濃度為x

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）

開(kāi)始濃度（mol/L） 0.3 0.3 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） x x x x

平衡濃度（mol/L） 0.3-x 0.3-x x x

K= = =9，解得x=0.225 mol/L

則CO的轉(zhuǎn)化率為 ×100%=75%，v（H2）= =0.045 mol·L-1·min-1

（2）由于溫度一定，所以K值一定，利用第一個(gè)條件求出K值，然后再用K值計(jì)算結(jié)果。

H2（g）+I2（g） 2HI（g）

起始濃度（mol·L-1） 0.10 0.10 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol·L-1） 0.08 0.08 0.16

平衡濃度（mol·L-1） 0.02 0.02 0.16

由此可計(jì)算得到平衡常數(shù)K= =64

設(shè)H2和I2的起始濃度均為0.20 mol·L-1，達(dá)到平衡時(shí)消耗H2的濃度為x

H2（g）+I2（g 2HI（g）

起始濃度（mol·L-1） 0.20 0.20 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol·L-1） x x 2x

平衡濃度（mol·L-1） 0.20-x 0.20-x 2x

則K= =64，解得x=0.16 mol ·L-1，

所以c平（H2）=0.04 mol ·L-1

答案：（1）75%，0.045 mol·L-1·min-1（2）0.04 mol ·L-1

【解法指導(dǎo)】與化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡有關(guān)的計(jì)算模板

計(jì)算可用三段法即找出濃度可變的反應(yīng)物、產(chǎn)物在起始時(shí)、轉(zhuǎn)化的、平衡時(shí)的濃度，然后帶入速率（變化濃度）、平衡常數(shù)表達(dá)式（平衡時(shí)生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物系數(shù)次冪乘積的比值）進(jìn)行計(jì)算即可。注意：帶入式子的物質(zhì)一定濃度可變、一定是平衡濃度。水為氣態(tài)時(shí)，要帶入平衡表達(dá)式；在液態(tài)或溶液中時(shí)，水不要帶入平衡表達(dá)式。

三段法是解化學(xué)平衡的基礎(chǔ)，它強(qiáng)調(diào)解題應(yīng)按一定的基本步驟進(jìn)行。

變式練習(xí)2、二甲醚是一種重要的清潔燃料，可以通過(guò)CH3OH分子間脫水制得：2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+H2O（g）；ΔH=-23.5 kJ·mol-1。T1 ℃時(shí)，在恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時(shí)間變化如圖所示：

（1）該條件下反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=____。在T1 ℃時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_________；

（2）相同條件下，若改變起始濃度，某時(shí)刻各組分濃度依次為c（CH3OH）=0.4 mol·L-1、c（H2O）=0.6 mol·L-1、c（CH3OCH3）=1.2 mol·L-1，此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正______v逆（填“>”、“<”或“=”）。

解析：本題考查有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算。（1）由圖像知，反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c（CH3OCH3）=1 mol·L-1，c（H2O）=0.8 mol·L-1，c（CH3OH）=0.4 mol·L-1；根據(jù)反應(yīng)2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+H2O（g）可知，其平衡常數(shù)的表達(dá)式為K= ，在該溫度下，K= =5。（2）根據(jù)題目所提供的數(shù)據(jù)可知，Qc= =4.5v逆。

答案：（1） ，5 （2）>

考點(diǎn)三：與化學(xué)方程式有關(guān)的計(jì)算

【例3】臭氧（O3）能與KI溶液反應(yīng)，生成O2等。在反應(yīng)后的溶液中滴入酚酞變?yōu)榧t色，若滴入淀粉則變?yōu)樗{(lán)色。為測(cè)定某環(huán)境空氣中的臭氧含量，將0 ℃、1.01×105 Pa的空氣33.6 m3通過(guò)KI溶液，使之完全反應(yīng)，所得溶液用0.0100 mol·L-1的Na2S2O3溶液60.0 mL恰好滴定達(dá)終點(diǎn)。反應(yīng)方程式為：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI。計(jì)算該空氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)。（要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

解析：依據(jù)題意， 臭氧具有強(qiáng)氧化性，能將KI氧化為I2，同時(shí)生成強(qiáng)堿KOH，反應(yīng)的化學(xué)方程式為O3+2KI+H2O=I2+2KOH+O2。由化學(xué)方程式得下列關(guān)系：

O3～I(xiàn)2～2Na2S2O3

1 mol 2 mol

n（O3） 0.0100 mol/L×0.0600 L

n（O3）=

=0.000300 mol

則大氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為：

×100%= ×100%=2.00×10-5%

【解法指導(dǎo)】與化學(xué)方程式有關(guān)的計(jì)算模板

化學(xué)反應(yīng)中，有時(shí)會(huì)涉及到多步反應(yīng)：第一個(gè)反應(yīng)的生成物是第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，第二個(gè)反應(yīng)的生成物又是第三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物。對(duì)多步反應(yīng)的計(jì)算題，用通常的方法從已知數(shù)據(jù)到求得最終結(jié)果要根據(jù)每個(gè)化學(xué)方程式一步一步地計(jì)算，相當(dāng)繁瑣。由化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量成正比例關(guān)系。只要找到已知量與待求量之間的這種關(guān)系，即可一步計(jì)算得出結(jié)果，從而化繁為簡(jiǎn)，提高解題效率。

變式練習(xí)3、MnO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2的實(shí)驗(yàn)，其流程如下，若粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過(guò)濾得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在第②步反應(yīng)中至少需要________mol NaClO3。

解析：CO2的物質(zhì)的量n（CO2）= =0.01 mol，根據(jù)化學(xué)方程式MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O得n（MnCO3）=0.01 mol，m（MnCO3）=1.15 g。MnO的質(zhì)量m（MnO）=12.69 g-m（MnO2）-m（MnCO3）=12.69g-8.7g-1.15 g=2.84 g，n（MnO）=0.04 mol，由MnO+H2SO4=MnSO4+H2O得n（MnSO4）=0.04 mol，①步反應(yīng)后的Mn2+總物質(zhì)的量n（Mn2+）=0.01 mol+0.04 mol=0.05 mol，由離子方程式5Mn2++2ClO3—+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+知至少需NaClO3 0.02 mol。

化學(xué)計(jì)算作為一種基本能力，是高考必考的內(nèi)容之一，試題中涉及到的計(jì)算都是一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，比如蓋斯定律的計(jì)算、與速率平衡有關(guān)的計(jì)算、與物質(zhì)的量有關(guān)的換算、依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算等。高考雖然加大了對(duì)化學(xué)計(jì)算的考查，但題目不難，主要是用量的觀點(diǎn)把握化學(xué)知識(shí)、原理過(guò)程等。考場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)，要考出成績(jī)，除具備扎實(shí)的基礎(chǔ)和良好的心理素質(zhì)外，良好的解題習(xí)慣，科學(xué)的臨場(chǎng)應(yīng)試策略都是獲取高分的必備的素質(zhì)。

（作者單位：東莞中學(xué)松山湖學(xué)校）

責(zé)任編校 李平安