十字交叉法简介27页PPT
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”十字交叉法“的原理和应用化学计算中“十字交叉法”的数学原理和应用一. “十字交叉法”简介“十字交叉法”是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用“十字交叉法”计算。
十字交叉法在化学计算中是一种常用的方法,在很多习题中采用十字交叉法可以简化计算过程,提高计算效率。
下面先从一道简单的例题来介绍何为十字交叉法。
例1、50克10%的硫酸溶液和150克30%的硫酸溶液混合后,所得硫酸溶液的质量分数是多少?采用十字交叉法计算的格式如下:设混合后溶液的质量分数为x%,则可列出如下十字交叉形式所得的等式:10%的溶液 10 30 — xX =30%的溶液 30 x — 10由此可得出 x = 25,即混合后溶液的质量分数为25%。
以上习题的计算过程中有一个十字交叉的形式,因此通常将这种方法叫做“十字交叉法”。
然而怎样的计算习题可以采用这种方法?且在用“十字交叉法”时,会涉及到最后差值的比等于什么的问题,即交叉后所得的差值之比是实际中的质量之比还是物质的量之比?这些问题如果不明确,计算中便会得出错误的结论。
针对以上问题,在以前的教学中,可能往往让学生从具体的习题类型死记差值之比的实际意义。
由于十字交叉法常用于:①核素“丰度”与元素相对原子质量的计算;②混合气体不同组分体积之比和混合气体平均相对分子质量的计算;③不同浓度的同种溶液混合后质量分数与组分溶液质量之比的计算等类型的习题中。
因此可以简单记忆为前两种类型中,差值之比为物质的量之比,第三种类型差值之比为质量之比。
这种记忆方法束缚了学生的思维,同时也限制了“十字交叉法”的使用范围。
实质上“十字交叉法”的运用范围很广,绝不仅仅只能在以上三种类型的习题中才可运用。
然而不同情况下,交叉后所得的差值之比的实际意义是什么?该怎样确定其实际意义?是我们应该探讨和明了的问题。
要解决此问题,就要明了“十字交叉法”的数学原理,然后再从原理的角度去分析,便能确定差值之比在何时为组分的质量之比,何时为组分的物质的量之比。
第三课时 十字交叉法十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法。
凡可按M 1n 1 + M 2n 2 = M --(n 1 + n 2)计算的问题,均可用十字交叉法计算的问题,均可按十字交叉法计算,算式如右图为: 式中,M --表示混和物的某平均量,M 1、M 2则表示两组分对应的量。
如M --表示平均分子量,M 1、M 2则表示两组分各自的分子量,n 1、n 2表示两组分在混和物中所占的份额,n 1:n 2在大多数情况下表示两组分物质的量之比,有时也可以是两组分的质量比,如在进行有关溶液质量百分比浓度的计算。
十字交叉法常用于求算:混和气体平均分子量及组成、混和烃平均分子式及组成、同位素原子百分含量、溶液的配制、混和物的反应等。
(一)混和气体计算中的十字交叉法【例题1-1】在常温下,将1体积乙烯和一定量的某气态未知烃混和,测得混和气体对氢气的相对密度为12,求这种烃所占的体积。
【例题1-2】在相同的条件下,将H 2(密度为0.0899g/L )与CO 2(密度为1.977g/L )以何体积比混合,才能使混合气体的密度为1.429g/L ?(二)同位素原子百分含量计算的十字叉法【例题2-1】溴有两种同位素,在自然界中这两种同位素大约各占一半,已知溴的原子序数是35,原子量是80,则溴的两种同位素的中子数分别等于。
(A )79 、81 (B )45 、46 (C )44 、45 (D )44 、46(三)溶液配制计算中的十字交叉法【例题3-1】某同学欲配制40%的NaOH 溶液100克,实验室中现有10%的NaOH 溶液和NaOH 固体,问此同学应各取上述物质多少克?【例题3-2】有Ag 质量分数为15%的NaNO 3溶液,若将其质量分数变为30%,可采取的方法的是( )(A )蒸发掉溶剂的1/2 (B )蒸发掉A/2g 溶剂(C )加入3A/14g NaNO 3 (D )加入3A/20g NaNO 3【例题3-3】配制20%的硫酸溶液460g ,需要98%的硫酸(密度为1.84g/mL )多少毫升?(四)混和物反应计算中的十字交叉法【例题4-1】现有100克碳酸锂和碳酸钡的混和物,它们和一定浓度的盐酸反应时所消耗盐酸跟100克碳酸钙和该浓度盐酸反应时消耗盐酸量相同。
一. 本周教学内容:化学计算专题复习二:十字交叉法(上)十字交叉法在化学计算中具有实用性强、能迅速求解的特点,在很多情况下可以取代设未知数列方程的传统方法,并起到事半功倍的作用。
二. 适用范围十字交叉法立足于二元一次方程的求解过程,并把该过程抽象为十字交叉的形式,所以凡能列出一个二元一次方程来求解的命题均可用此法。
三. 表达式的推导如果用A B 和表示十字交叉的二个分量,用AB 表示二个分量合成的平均量,用x x A B x x A B A B 和分别表示和占平均量的百分数,且+=1,则有:若把AB 放在十字交叉的中心,用A B 、与其交叉相减,用二者差的绝对值相比即可得到上式。
四. 二个分量的确定和平均量的确定以基准物质一定量为依据(通常以11mol L 、、一定质量为依据)进行分量和平均量的确定。
基准物质是指在分量和平均量确定时提供一定量做为依据的物质。
在确定这些量的过程中一定要遵照统一的基准。
五. 比的问题1. 谁与谁的比二元混合物产生的二个分量与相应平均量的十字交叉所得比值,是基准物质在二种物质中或二个反应中的配比。
2. 什么比基准物质以什么物理量为前提进行分量和平均量的确定得出的即是什么比,以物质的量为前提得出的是基准物质的物质的量之比;以一定质量为前提得出的是基准物质质量之比。
例:铁、锌合金8.85g 溶于稀硫酸中,充分反应后制得氢气0.3g ,求合金中铁、锌的质量。
解析:6321=,此比值不是Fe Zn 和在混合物中的质量比,而是达到题干所给数据要求,基准物质H 2所必须遵循的在Fe Zn H SO 和与24反应中产生量的配比,由于基准物质H 2以物质的量为前提,所以此比值为物质的量之比。
设Fe x mol Zn x mol 为,为,则有:22566588500520055656x x x mol Fe g Zn ⋅+⋅==⨯⨯=....(),解得,的质量为,的质量为88556325...()-=g 。