差量法是根據在化學反應中反應物與生成物的差量和造成這種差量的實質及其關系,列出比例式求解的解題方法。我們甚至把“差量”看成是化學方程式中的一種特殊產物。該差量的大小與參與反應的物質的有關量成正比。一般說來,化學反應前后凡有質量差、氣體體積差、密度差、壓強差等差量都可用差量法求解。解題的關鍵是做到明察秋毫,抓住造成差量的實質,即根據題意確定“理論差值”,再根據題目提供的“實際差量”,列出正確的比例式,求出答案。
解題步驟①根據化學方程式分析反應前后形成差量的原因(即影響質量變化的因素),②找出差量與已知量、未知量間的關系,然后再列比例式(對應成比例,注意:單位要一致),③求解。
差量法在初中、高中都要求熟練應用:
一、固體差量
[例1]在某些硫酸銅溶液中,加入一個質量為1.12g的鐵片,經過一段時間,鐵片表面覆蓋了一層紅色的銅,取出洗凈、烘干,稱重,質量變為1.16g.計算在這個化學反應中溶解了鐵多少克?析出了銅多少克?
[分析]Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
從化學方程可以看出,鐵片質量的增加,與鐵的溶解和銅的析出直接聯系,每溶解56g鐵,將析出64g銅,會使鐵片,質量增加: 64g-56g=8g
根據鐵片增加的質量(1.16g-1.12g),可計算出溶解的Fe的質量和析出的Cu的質量.
。劢猓菰O溶解的Fe為xg,析出的Cu為yg
Fe=CuSO4=Cu+FeSO4 質量差
56 64 64-56
x y 1.16-1.12
則: ,解得:x=0.28(g) y=0.32(g)
答:在這個化學反應中溶解了鐵0.28g析出了銅0.32g.
例2.將質量為100克的鐵棒插入硫酸銅溶液中,過一會兒取出,烘干,稱量,棒的質量變為100.8克。求有多少克鐵參加了反應。
解:設參加反應的鐵的質量為x。
棒的質量增加(差量)
56 64 64-56=8
x 100.8克-100克=0.8克
答:有5.6克鐵參加了反應。
例3.agNa2CO3和NaHCO3混合物加熱至質量減少到bg,則混合物中NaHCO3的質量分數為: 。
解:設NaHCO3的質量為x
2NaHCO3====Na2CO3+H2+CO2↑ △m
168g 106g 168g-106g=62g
x (a-b)g
解得x=
得NaHCO3的質量分數為
例4.有NaCl和NaBr的混合物16.14g,溶解于水中配成溶液.向溶液中加入足量的AgNO3溶液,得到33.14g沉淀.則原混合物中鈉元素的質量分數為( )
A.28.5% B.50% C.52.8% D.82.5%
解: NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3; NaBr+AgNO3=AgBr↓+NaNO3
即:NaCl→AgCl, NaBr→AgCl銀元素替換了鈉元素.因此沉淀比混合物增重部分就是銀元素比鈉元素增重的部分。設Na元素的質量為x
Na → Ag △m
23g 108g 08g-23g=85g
x 33.14g-16.14g=17g
解得:x=4.6g 所以Na%=4.6g/16.14g=28.5%
例5.在密閉容器中,放入(NH4)2CO3和NaOH的混合物共ag,將容器加熱至200℃,經充分反應后,排除其中的氣體,冷卻,稱得剩余固體質量為bg,求容器中(NH4)2CO3和NaOH各多少克?
解:(本題中ag(NH4)2CO3和NaOH的混合物,在加熱時(NH4)2CO3與NaOH要發生反應,因而存在反應物過量問題,但不知哪種反應物過量,故需討論。
設混合物中含(NH4)2CO3的質量為xg,則NaOH的質量為(a-x)g
、 若NaOH過量,根據反應式則有:
(NH4)2CO3+2NaOH=Na2CO3+2NH3↑+2H2O↑ △m
96 80 106 (96+80)-106=70
。╝-b)
= 所以NaOH的質量為a- = a-
② 若(NH4)2CO3過量,剩余的(NH4)2CO3在加熱時還要分解生成NH3、H2O和CO2氣體,則此時bg固體全部是Na2CO3。根據鈉元素質量守恒有
n(NaOH)= , 則m(NaOH)=40×
m((NH4)2CO3)=a-40×
例6.將4.66g鹵素互化物BrClx溶于水后,通入足量SO2氣體與其反應生成氫溴酸、鹽酸和硫酸,再用堿將溶液調至中性后,加入過量Ba(NO3)2溶液,充分反應后濾去沉淀物,再向濾液中加入過量AgNO3溶液,最后得鹵化銀沉淀15.46g。試計算:
。1) 參加反應的AgNO3的物質的量。
。2) BrClx中的x值。
解:質量增加的是Ag的質量
所以n(AgNO3)= =0.1 (mol)
設4.66g鹵素互化物BrClx為a mol
BrClx → AgBr + xAgCl 質量增加
1mol 108(1+ )
a mol 15.46g-4.66g
則: a=
所以: = =3
例7.把6.1g干燥純凈的氯酸鉀和二氧化錳的混合物放在試管里加熱,當完全分解、冷卻后稱得剩余固體質量為4.2g,求原混合物里氯酸鉀有多少克?
〔分析〕根據質量守恒定律,混合物加熱后減輕的質量即為生成的氧氣質量(W混-W剩=WO2),由生成的O2即可求出KClO3。
〔解答〕設混合物中有質量為xKClO3
答:略。
例8. 將盛有12gCuO的試管通入氫氣后加熱,當冷卻后試管內的固體殘渣為10g時,求氧化銅被還原的質量分數?
分析:此題經分析,12gCuO沒有完全反應,生成物的殘渣10g中也有沒有反應的CuO。用常規解法較煩瑣,如果用差量法則較為簡便。但一定要分析清楚,減重的質量是哪種元素,在這題里減重的是CuO中的氧元素,它與H2結合成為H2O。根據方程式分析:設參加反應的CuO質量為y。
練習:
1、將一定量NaHCO3和Cu的混合物在空氣中加熱到質量不再變化時,發現加熱前后固體質量不變。則原混合物中Cu的質量分數為 。
2、2.1g平均相對原子質量為7.2的CO和H2混合氣體與足量的O2充分燃燒后,立即通入足量的Na2O2固體,則固體質量增加( A)
A 2.1g B 2.6g C 7.2g D 無法求解
二、液體差量
例9.用含雜質(雜質不與酸作用,也不溶于水)的鐵10克與50克稀硫酸完全反應后,濾去雜質,所得液體質量為55.4克,求此鐵的純度。
分析:
56g 2g
由化學方程式可知,影響溶液質量變化的因素是參加反應的鐵和生成的氫氣。每有56份質量的鐵參加反應“進入”溶液中的同時,則可生成2份質量的氫氣從溶液中逸出,故溶液質量增加56-2=54(份)。由題目給的差量55.4克-50克=5.4克,據此便可列比例求解。
解:設此鐵的純度為x。
溶液質量增加(差量)
56 2 56-2=54
10x克 55.4克-50克=5.4克
56∶54=10x克∶5.4克
答:此鐵的純度為56%。
三、氣體差量
例10.將12克CO和CO2 的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后,得到氣體的總質量為18克,求原混合氣體中CO的質量分數。
分析:CuO+CO Cu+CO2
28 44
由化學方程式可知,氣體質量增加的原因是CO奪取了氧化銅中的氧元素。每28份質量的CO參加反應,可生成44份質量的 ,使氣體質量增加44=28=16(份),F已知氣體質量增加18克-12克=6克,據此便可列比例求解。
解:設原混合氣體中CO的質量分數為x。
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