2004年高考化学备考研修班资料
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2004年高考化学备考研修班资料 化学计算部份 秀全中学 涂金盆
一、有关分子式的计算 一、高考题赏析 〖01高考20〗某含氧有机化合物可以作为无铅汽油的抗爆震剂,它的分子量为88.0,含 C的质量分数为68.2%,含H的质量分数为13.6%,红外光谱和核磁共振氢谱显示该分子中有4个甲基。请写出其结构简式___________________。 【本题是一道较为简单的确定分子式的计算题,由于题目给出了分子量及C、H的质量分数,可根据分子量及C、H的质量分数直接求分子中C、H、O的原子个数。本题还可用分析推理的方法来确定其分子式。】 难度系数:0.568 〖03年高考25〗A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知:A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%;A只含有一种官能团,且每个碳原子上最多只连一个官能团:A能与乙酸发生酯化反应,但不能在两个相邻碳原子上发生消去反应。请填空: (1)A的分子式是 ,其结构简式是 。难度系数:0.22 二、例题分析 〖03高考25题〗 【分析】本题是一道有机题,要顺利的解答此题,首先需通过计算确定其分子式。在知道元素质量分数的情况下,常用方法之一是计算各元素原子个数的最简比,求出其实验式。 N(C)∶N(H)∶N(O)= ∶ ∶ =3.675∶8.82∶2.9425
计算至此,数据的处理就相当困难了,这也使得该题成为了03年高考化学题中最难的题,零分率达70.5%。分析原因,问题出在学生的观察能力与计算能力上,以及学生不善于从化学基础知识出发来分析解题。题目中只给出了C、H的质量分数(没有干扰数据)44.1%、8.82%,这样好的数据却视而不见,说明观察能力与计算能力(心算)不强,思维的灵活性不够。有些同学可能注意到了这一点,但觉得只用C、H的数据是不大可能求算出来的,而给予了放弃。这是基础知识不扎实的一种表现。其实只要我们将C、H的质量比化为原子个数的最简比,就可以确定该有机物分子中的C、H原子个数。m(C)∶m(C)=44.1%∶8.82%=5∶1,N(C)∶N(H)=5/12∶1/1=5∶12。在这里隐含着一个信息,N(C)∶N(H)=5∶12符合烷烃中的比例关系,氢原子已达饱和,则该有机物中分子的C、H原子个数只能为5和12,其分子式表示为C5H12Ox,由C的质量分数求出相对分子质量:
M= =136,136=5×12 + 12×1 + 16x ,x=4 ∴分子式为C5H12O4。 从以上可以看出,在计算中培养学生的化学意识,习惯于从化学含义追索因果关系,挖掘隐蔽条件,产生解题思路是化学计算复习中的一项重要任务。 三、方法归纳 确定分子式计算的一般途径为:
解题方法: ⑴根据元素的质量比或元素的质量分数求出有机物的实验式,结合该有机物的相对分子质量确定其化学式。 ⑵根据元素的质量分数相对分子质量直接求出分子中各元素的原子个数。 ⑶根据化学反应、化学方程式与实验数据,求出化合物中各成分物质的量,由各成份物质的量之比确定其化学式。(无机物分子式的确定常用此法) 备考指南P148例2。 解题技巧: 当题目给出的有机物相对分子质量不具体时(如不超过某个范围),常用尝试法讨论确定其分子式。即假定含量最少的元素其原子为1个时,求相对分子质量。若不符合,再假定该元素的原子为2个、3个进行计算。备考指南P110例1。 四、课堂练习 〖97高考34题〗A、B分子结构中都含有苯环,l molA水解得到1 mol B和1 mol醋酸。A、B的相对分子质量均不超过200,完全燃烧都只生成CO2和H2O,且B分子中碳和氢元素总的质量分数为0.652。A溶液具有酸性,不能使FeCl3溶液显色。
密度 相对密度 化学方程式
实验式 分子式 化学反应和
化学方程式
元素的质量比
元素的质量分数 生成物的量
相对 分子质量
元素的质量分数
有关反应 的实验数据 (l)A、B相对分子质量之差为_________________________ (2)1个B分子应该有_________ 个氧原子; (3)A的分子式是__________; (4)B可能的三种结构简式是____________________________________ 【简析】B分子中氧的质量分数为0.348,假设其中含有1个氧原子,则 M=16/0.348=46,由于B中含有苯环,46太小,不合理。假设含2个、3个氧原子,其相对分子质量分别为92、138。若为4个氧原子,A的相对分子质量将超过200。结合A的性质,B的相对分子质量为138。当然,也可由A的性质及水解生成醋酸和B,推测B中含有一个—OH和—COOH,B中可能含有3个氧原子进行计算。B的分子式可表示为CnH2n+xO3(x=2、0、-2、-6……),(138-16×3)÷14=7……-8,∴B的分子式为C7H6O3。A+H2O(18)→B+CH3COOH(60),A的相对分子质量为138+42=180,分子式为C9H8O4。 五、展示与评价 略 课后练习: 1.有一组成为Ca3(PO4)2·nH3PO4·mH2O的磷酸酸式盐。取7.56g该晶体加热至100℃以上,使之失去全部结晶水,残余物重7.02g。另取7.56g该晶体溶于水,须加入4.44g消石灰才能使之全部变为正盐。求:⑴n、m的值。⑵用酸式盐的形式写出它的化学式。【m=3、n=4;3Ca(H2PO4)2·3H2O】
2.1924年我国药物学家从中药麻黄中提取了麻黄素,并证明麻黄素有平喘作用。将10.0g麻黄素完全燃烧可得26.67gCO2和8.18gH2O。测得麻黄素中含氮8.48%,它的实验式为CxHyNzOW,已知其实验式即为分子式,则麻黄素的分子式为_____________。【C20H45N2O2】
3.已知某化合物甲,分子中含有C、H、O三种元素,其C、H的质量分数合计为78.4%。又已知甲分子中有一个碳原子,它的四个价键分别连接在四个不同的原子(或原子团)上,即: A、B、D、E为互不相同的原子 或原子团。 C C (1)写出甲的分子式。 (2)写出甲的结构简式。 【C4H10O; C 】
二、 利用化学方程式的计算 一、高考题赏析 〖97年高考35题〗 将8.8 g FeS固体置于200 mL 2.0 mol·L-1的盐酸中,以制备H2S气体。反应完全后,若溶液中H2S的浓度为0.10 mol·L-1,假定溶液体积不变,试计算: (1)收集到的H2S气体的体积(标准状况)。 (2)溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度。难度系数:0.65 【本题是较为典型利用化学方程式计算的题型。虽说只发生了一个化学反应,反应关系简单,但却考查了过量分析、弱酸的电离、元素守恒等基本计算技能与基础知识,同时考查了学生思维的精确性和严密性。根据: FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S↑ 1mol 2mol 1mol 1mol 0.10mol 0.40mol x y 0.10∶0.40<1∶2 盐酸过量,应根据FeS进行计算。
A D E B H
CH2CH3 CH3
OH
x 1mol 0.10mol = 1mol Y 1mol
0.10mol = 1mol 解得x=0.10mol y=0.10mol (1)由于生成的H2S在溶液中溶解了0.10mol〃L-1×0.20L=0.020mol,所以收集到的H2S气体为:0.10mol-0.020mol=0.080mol(硫元素守恒) 体积为22.4L〃mol-1×0.080mol=1.8L (2)c( Fe2+ )=0.10mol/0.20L=0.50mol〃L-1,反应消耗n(H+ )=0.20mol,剩余n(H+ )=0.40mol-0.20mol=0.20mol,c( H+ )=0.20mol/0.20L=1.0mol〃L-1(氢硫酸是弱酸,在强酸中电离出的H+可以忽略不计)。】 二、例题分析 〖03上海高考25题〗超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为:Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO由于反应不完全,氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品中有关成分的含量,进行了以下两个实验: (1)称取10.00g样品,将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干,AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2,并放出氨气3.36L(标准状况)。 ①上述反应的化学方程式为 ; ②该样品中的A1N的质量分数为 。 (2)另取10.00g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g·L-1(已折算成标准状况,AIN不跟O2反应)。该样品中含杂质炭 g。 【分析】题目前面部份给出的信息,只有“氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质”在解题中是有用的。第(1)问的解答需要利用AlN跟NaOH溶液反应的化学方程式进行计算(试题给出了解题步骤)。由元素守恒书写并配平反应的化学方程式。AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ 1mol 22.4L n 3.36L
n(AlN)=0.15mol m(AlN)= 0.15mol×41g·mol-1 =6.15g ω(AlN)=6.15g÷10.00g=0.615或61.5% (2)问的解答需要首先确定所得气体的组成。由气体的密度为1.34g〃L-1求得M=1.34g〃L-1×22.4L〃mol-1=30.0,可以判断气体为CO和CO2的混合气体(虽说从相对分子质量来看CO和O2也符合要求,但O2过量,气体中则无CO)。因此第(2)问属于混合物的计算。设CO2、CO物质的量分别为x、y,由元素守恒和平均相对分子质量可得下列方程组: x+2y=2×2.016L/22.4L〃mol-1
解得x=0.140mol y=0.020mol m(C)=1.92g 三、方法归纳 解题方法:比例法 解题步骤:写出有关化学方程式→在化学方程式有关物质下面注明相关的量→列出比例式→算出结果→根据题意回答。 解题技巧:差量法 四、课堂练习 向30mL硫酸铜溶液中加入铝粉3.24g(过量),待充分反应后,再向其中加入一定浓度的烧碱溶液至白色难溶物恰好消失,消耗烧碱溶液210mL,同时收集到气体672mL(标准状况下),试计算: (1)与硫酸铜溶液反应后剩余铝粉的质量。 (2)烧碱溶液的物质的量浓度。 (3)原硫酸铜溶液的物质的量浓度。 【简析】本题涉及的反应较多,首先应根据气体(H2)672mL计算出过量的Al的质量, 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
↑
2mol 22.4L×3 n 0.672L