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关于固体混合物组分判断计算题的分析

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混合物组分的判断是高考常考题型,对于非计算型题,判断的依据是物质的状态、颜色、反应条件、反应现象以及特征反应等,通过题中已有信息,进行加工分析,抓住题眼,大胆假设,快速求解。然而对于计算型题,不但要考虑到上述情况,还要有恰当的解题方法。本文主要对固体混合物组分判断做以分析。

一、平均分子量法

平均分子量法并不是常说的平均摩尔质量法,它的解题原理是根据混合物的组成,写出一个通式反应,然后根据题中已有条件,列方程求解,将所求结果与可能组分的有效分子量作比较,从而得出结论。

例1.将6.6g可能混有下列物质的(NH4)2SO4样品,在加热条件下,与过量的NaOH反应,可收集到2.15升NH3(密度为17g/22.4升),则样品中不可能含有的物质是

A.NH4HCO3,NH4NO3

B.(NH4)2CO3,NH4NO3

C.NH4HCO3,NH4CI

D.NH4CI,(NH4)2CO3

[解析]经观察,所有组分为铵盐(NH4R),写出反应关系NH4R~NH3,

列比例M/6.6=22.4/2.15,解得M=68.76。而(NH4)2SO4M22.4的分子量为132,每生成1molNH3时需要(NH4)2SO466g,可6.62.15见另一种铵盐杂质每提供1molNH3,需要的质量应大于68.76g。同样求出NH4HCO3,NH4NO3,(NH4)2CO3,NH4CI每生成1molNH3的有效分子质量为79,80,48和53.5。所以选项D.NH4CI,(NH4)2CO3不可能是杂质。

例2.某K2CO3样品中含有Na2CO3,KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种,先将13.8g样品加入足量水中,样品全部溶解,再加入过量的CaCI2溶液,得到9g沉淀。下面对样品所含杂质的正确判断是

A.肯定没有KNO3

B.肯定有KNO3,可能含有Na2CO3

C.肯定没有Ba(NO3)2,可能有KNO3

D.肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2

[解析]通过题中“样品全部溶解”可知一定没有Ba(NO3)2,所发生的是CO23与Ca2的反应。设碳酸盐的通式为R2CO3,则关系为R2CO3~CaCO3,列比例M/13.8=100/9,解得M=153,又K2CO3的分子M100量为138,而可能组分Na2CO3的分子量是106,根据平均13.89值原理,要是M=153,则必含不参加反应的杂质KNO3,对于Na2CO3可能含有。所以选B。

二、平均摩尔电子质量法

所谓摩尔电子质量是指在氧化还原反应中每转移1mol电子时对应的某种反应物(或产物)的质量,用Me-表示,单位g/mole-。由定义可知摩尔电子质量=物质的质量/转移电子的物质的量,如果是同类物质所组成的混合物,则有一个平均摩尔电子质量,再根据平均值原理,判断混合物的组成。

例3.由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢气的标准状况下为11.2升,则混合物的组成可能是

A.锌和铁B.铁和镁C.铝和锌D.镁和锌

[解析]题中转移电子的物质的量n=2n(H2)=2×11.2/22.4=1mol,则平均摩尔电子质量Me-=10/1=10g/mole-.。又锌、铁、铝、镁的Me-分别为32.5,28,9和12g/mole-,根据平均值原理,所以肯定含有铝,故选C。

例4.用足量的炭还原0.6g铁的氧化物,将生成的二氧化碳通入过量的澄清石灰水水中,得到0.5g沉淀,则此氧化物的组成不可能为。

A.FeO、Fe2O3和Fe3O4

B.FeO和Fe2O3

C.FeO和Fe3O4

D.Fe2O3和Fe3O4

[解析]首先算出转移电子的物质的量n=4n(CO2)=4n(CaCO3)=4×0.5/100=0.02mol,那么Me-=0.6/0.02=30g/mole-.。又FeO、Fe2O3和Fe3O4(等价为FeO・Fe2O3)的Me-分别为36,80/3和29g/mole-,根据平均值原理,所以肯定没有Fe2O3和Fe3O4,所以选D。

以上两种方法各有千秋,其中平均分子量法适用范围广,条理清晰,起点低,便于不同层次学生的学习。然而对于平均摩尔电子质量法只适用于氧化还原反应,过程虽然简单明了,但要求学生对氧化还原反应的知识点要熟练掌握,并能从得失电子的微观角度上看到物质之间量的变化。所以在教学中,教师要稳抓基础知识,因材施教,扩展知识宽度,激励并引导学生能借助已有知识去获得新知识、新方法,提高学生对知识的综合运用能力。