浅析几类与反应曲线相结合的中考计算题
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文章编号:1005-6629(2010)10-0064-03 中图分类号:G632.479 文献标识码:B
纵观近来的中考计算题,越来越多的省市在中考化学计算题中引入了图象信息。要求学生在读懂题意和图象,尤其是图象的基础上,结合问题情境,解决题目中的有关计算问题。这种结合和设置对考生的分析能力、综合能力以及计算能力的考查可以说是又上了一层楼。下面就举例来谈。
例1. 已知金属钠和水能发生下列反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2。现取4.6 g 金属钠投入100 g水中,充分反应后,冷却到室温(20 °C),得到一种不饱和溶液,向所得溶液中逐滴滴入MgSO4溶液,测得溶液的总质量与滴入MgSO4溶液的质量关系如图1所示。试回答: (1)金属钠和水充分反应后,生成氢气的质量______g。
(2)图中A点的纵坐标表示的溶液的质量是______g。
(3)通过计算求出当滴入120 g MgSO4溶液时,所得溶液中溶质的质量分数是多少?(计算结果精确至0.1 %)
解析:此题中(1)、 (2)两问根据化学方程式和质量守恒法即可求得结果。难点是第(3)小问, 要计算滴入120 g MgSO4溶液时,所得溶液中溶质的质量分数,对反应曲线的分析就显得相当重要!尤其是B点前后曲线的变化趋势截然不同是解题的关键;用化学反应的事实来描述就是:B点之前随着 MgSO4溶液的滴入,由于生成Mg(OH)2沉淀,所以溶液质量增加缓慢。从B点开始,反应后溶液质量急剧增加,说明B点时反应已经结束。NaOH也已反应完全,据此就可计算反应后所得溶液的溶质质量分数了。
略解:(1)设4.6 g金属钠完全反应生成H2和NaOH的质量分别为x、y可得:
2Na+2H2O=2NaOH+H2
2×23 2×40 2
4.6yx
解得 x=0.2 g;y=8 g
(2)据(1)可得反应后NaOH溶液质量(即A点纵坐标表示未加MgSO4溶液时溶液质量)为: (4.6+100-0.2) g=104.4 g。
(3)设NaOH和MgSO4反应生成的Na2SO4、Mg(OH)2质量分别为a和b,则有:
2NaOH + MgSO4 = Na2SO4 + Mg(OH)2
2×40 14258
8ab
解得a=14.2g; b=5.8 g。
此问貌似简单,但涉及数据较多,计算量较大;同时又涉及两步反应,过程相对复杂,稍有不慎,可能会导致前功尽弃。因此考生应步步为营,谨慎应对。
2与中和滴定曲线相结合
例2. 硫酸厂排放的污水中通常含有硫酸杂质。为测定污水中硫酸的质量分数做如下实验:取10 g该污水,向污水中逐滴加入质量分数为4 %的氢氧化钠溶液,所滴加氢氧化钠溶液的质量与溶液pH变化关系如图2所示。请根据实验计算,该污水中硫酸的质量分数是多少?
解析:该题考查的知识点比较单一,那就是酸碱中和反应进行完全时,溶液的pH=7,再根据图中有关氢氧化钠的量,就能算出污水中硫酸的质量分数了。
略解:设污水中硫酸的溶质质量分数为x %.则:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
982×40
x %・105×4 %
解得 x %=2.45 %
3与反应速度曲线相结合
例3. 氯化钠是一种重要的化工原料,电解氯化钠溶液可制得氢气、氯气、氢氧化钠等物质,发生的化学反应如下:
2NaCl+ 2H2O Cl2+H2+2NaOH
现取一定质量的质量分数为10 %的氯化钠溶液进行电解,当氯化钠完全反应时,停止通电。生成的氯气的质量与时间关系如图3所示。请计算:
(1)参加反应的氯化钠是多少克?生成氢气多少克?
(2)完全反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少?(计算结果精确到0.001)
解析:解该类题的难点有二:一是分析反应进行完全的时间;二是判断反应所得溶液的质量。其中前者的明显标志就是反应中某种生成物的质量不随时间而改变的转折点(如本题中的点[t,7.1]),只要理解了这一点的含义, (1)小问就显得很容易求解了。 (2)中所得溶液的质量是难点,因为原溶液质量本身未知,反应过程中溶液质量又有变化,就让很多考生觉得难以下手。但是考生若能从反应物和生成物的状态入手考虑,问题就会变得简捷一点。那就是:氯化钠溶液质量(反应前)=所得溶液质量+氯气质量+氢气质量(反应后)。反应后所得溶液质量=氯化钠溶液质量(反应前)-(氯气质量+氢气质量), 问题已变得很基础了。
略解:(1)设反应生成的氯化钠、氢气、氢氧化钠质量分别为x、y、z。则有:
2NaCl + 2H2OCl2 + H2 + 2NaOH
2×58.571 22×40
x 7.1 g yz
解得:x=11.7 g;y=0.2 g;z=8 g
(2)由以上数据可得所得溶液质量为: (11.7/10 %)-7.1-0.2=109.7(g)。
所以所得溶液溶质的质量分数为:(8/109.7)×100 %=7.3 % 。
4与图表和反应质量曲线相结合
例4. 研究性学习:探究实验室中久置的的NaOH变质的程度。
[研究方案]先称取13.3 g NaOH样品(杂质为Na2CO3),配成溶液,然后向溶液中逐滴加入质量分数14.6 %的稀盐酸,根据生成的CO2的质量测定Na2CO3的质量。从而进一步确定样品中NaOH的变质程度。
[解决问题]实验测得加入稀盐酸的质量与产生CO2气体的质量关系如图4所示。填写下表:(计算结果取小数点后一位)
[继续探究]求实验过程中与NaOH反应所用盐酸的质量;
[发现问题]根据“与NaOH反应所用盐酸的质量”,对照图象,你发现了什么问题?
解析:此题将表格、反应质量曲线和化学计算结合在一起,增加了试题难度,又加上计算的已知条件需从图形曲线中去寻找,给学习基础较差的考生造成了较大的解题障碍。但考生若能考虑到此类试题的共同特点:“将生成物质量或反应物质量用反应曲线形式给出”,此题的突破口便已找到:生成物CO2的质量为2.2 g,所有计算就此便可展开。
解:设参加反应的Na2CO3的质量为x。则有:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
106 44
x 2.2 g
解得参加反应的Na2CO3的质量为: x=5.3 g
再设变质NaOH的质量为y。则有:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2×40106
y 5.3 g
解得变质NaOH的质量为: y=4 g
由此可得NaOH的变质程度:4/(13.3-5.3+4)×100 %=33.3 %。
设实验过程中与NaOH反应所用盐酸的质量为z;则有:
NaOH +HCl = NaCl + H2O
40 36.5
13.3-5.3z
解得: z=7.3 g
据此可得HCl溶液质量为: 7.3 g/14.6 %=50 g。
由此计算可知中和8 g NaOH只需14.6 %的盐酸溶液50 g即可,因此发现的问题应该是:为什么当NaOH完全中和时没有立即产生气泡?
总之,在解答中考与曲线相关的化学试题时,一定要抓住题意,认真分析和总结曲线所蕴含的化学信息,然后进行正确有效的提取,再联系相关化学知识顺利解题。
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