極值法與差量法在化學(xué)計算中的應(yīng)用

摘 要： 在化學(xué)計算中，適當(dāng)采用計算技巧，可以提高解題速度及答題正確率。本文主要介紹極值法和差量法在化學(xué)計算中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)計算 極值法 差量法

在化學(xué)反應(yīng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)以下兩種情況：一是在相同狀態(tài)（固、液、氣）下的反應(yīng)物進行反應(yīng)時，由于有難溶物或者有氣體生成，造成反應(yīng)前后混合物的質(zhì)量或者體積不一樣，存在質(zhì)量差或者體積差；二是在反應(yīng)物狀態(tài)不同的反應(yīng)中，由于某種反應(yīng)物部分參與反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)前后該物質(zhì)存在質(zhì)量差或者體積差。依據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量差或者體積差進行的計算，簡稱差量法計算。差量法計算在化學(xué)計算中有著廣泛的應(yīng)用。

例如，對化學(xué)反應(yīng)CuO+H=Cu+HO中的固體物質(zhì)做定量研究會發(fā)現(xiàn)，每80克氧化銅發(fā)生反應(yīng)，同時有64克單質(zhì)銅生成，反應(yīng)前后固體的質(zhì)量差為16克，對此質(zhì)量關(guān)系可表示為：

例1：有100g CuO黑色粉末，與一定量的H在加熱條件下反應(yīng)后，稱量所得固體質(zhì)量為92g，則生成單質(zhì)銅的質(zhì)量為多少？參加反應(yīng)的H體積為多少？（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

[解析]利用差量法

解得m（Cu）=32g

例2：將裝有50mL NO和NO混合氣體的量筒倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中的NO和NO體積比為（ ）

A 5：3 B 3：5 C 3：2 D 2：3

[解析]利用差量法：設(shè)NO2的體積為x。

解得x=30mL。則混合氣體中NO體積為50mL-30mL=20mL。所以選C。

例3：在氯化鐵和氯化銅的混合溶液中，加入過量鐵粉，若反應(yīng)后溶液的質(zhì)量沒有改變，則原混合溶液中Fe和Cu的物質(zhì)的量之比為多少？

[解析]加入過量的鐵粉后溶液的總質(zhì)量沒有改變，說明加入鐵粉溶液增加的質(zhì)量與還原出的銅單質(zhì)的質(zhì)量相等，利用差量法可快速解之。

設(shè)反應(yīng)前Fe和Cu物質(zhì)的量分別為x、y

由題意知28x=8y，得x∶y=2∶7。

極值法適用于化學(xué)中混合物的計算，其基本思路是將與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的區(qū)間性數(shù)值，取其極大值或者極小值，用以判斷是否有反應(yīng)物過量。即假設(shè)混合物為其中的一種純凈物，根據(jù)題目數(shù)據(jù)即可計算出結(jié)果，然后與已知數(shù)據(jù)相比較，如相同，則假設(shè)正確；如不同，再假設(shè)為另一種純凈物，計算后進行對比；如題目已知數(shù)據(jù)介于二者之間，則一定為混合物。

例：2.3克鈉在干燥的空氣中與氧氣反應(yīng)，得到3.5克固體（假設(shè)反應(yīng)產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），據(jù)此可判斷其產(chǎn)物為（ ）

A.只有NaO B.只有NaO C.NaO和NaO D.無法確定

[解析]金屬鈉與氧氣反應(yīng)可生成NaO或NaO，用“極值法”解答此題。若2.3克鈉反應(yīng)后，全部生成NaO，則可由反應(yīng)4Na+O=2NaO得出，生成物的質(zhì)量為3.1克；若2.3克鈉反應(yīng)后全部生成NaO，則可由反應(yīng)2Na+O=NaO得出，生成物的質(zhì)量為3.9克；現(xiàn)在得到固體的質(zhì)量為3.5克，介于3.1克和3.9克之間，故產(chǎn)物為二者混合物。