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新课程理念下中考化学新型计算题归类分析

时间:2010-09-06


新课程理念下中考化学新型计算题归类分析

新课程标准,虽然对化学计算降低了要求,但对学生的综合能力提高了要求。因此,在 近年中考新型综合类化学计算题频频出现。 其特征是把计算与其它知识有机的结合起来, 使 之综合性更强、思维强度更大、选拔功能更突出,这对培养学生从“量”的角度来学习和研 究化学的科学素质,以及用“量”的观点去观察世界,树立严谨的科学品质, 具有

重要意义。 现归类分析如下:

一、图象分析类 例 1: (2005 年山东省) 已知金属钠和水能发生下列反应:2 Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2 ↑ , 现取金属钠 4.6g 投入到 100g 水中,充分反应后,冷却到室温(20℃) ,得到一种不饱和溶 液,向所得溶液中逐滴滴滴入 MgSO4 溶液,实验测得溶液的总质量与滴入 MgSO4 溶液的质 量关系曲线如图 1 所示。

图1 根据题意回答下列问题: (1)金属钠和水充分反应后,生成氢气的质量为_________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 120g 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: 解析:解题时应将图象信息转化为化学问题,再由题给数据结合化学知识计算,解题 的关键是确定 A、B 两点所表示的意义。由图象可以看出 A 点表示金属钠与水反应后得到 的氢氧化钠溶液质量。 该真观察图象发现, A→B 曲线上升较平缓, B 点开始曲线陡升, 由 从

说明 B 点是 NaOH 和 MgSO4 恰好完全反应的点。 (1)设 4.6g 钠与水反应生成氢氧化钠的质量为 x,生成氢气质量为 y,则依

2 Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2 ↑ 46 4 .6 g 80 x 2 y

46 : 4.6g = 80 : x = 2 : y
解得 x = 8.0g,y = 0.2g (2)反应后得到氢氧化钠溶液质量为

4.6g + 100g 0.2g = 104.4g
(3)设 NaOH 与 MgSO4 恰好反应生成 Mg(OH)2 质量为 z,生成 Na2SO4 质量为 k,则 依

MgSO 4 + 2 NaOH = Mg (OH) 2 ↓ + Na 2SO 4 80 8 .0 g 80 : 8.0g = 58 : z = 142 : k
解得 z = 5.8g,k = 14.2g 所得溶液中溶质的质量分数为

58 z

142 k

14.2g × 100% = 6.5% 100g + 4.6g + 120g 0.2g 5.8g

二、信息迁移类 例 2: (2005 年河南省)某化工厂制取硝酸铜有下列两种途径: A.铜与稀硝酸反应,反应的化学方程式:

3Cu + 8HNO 3 (稀) = 3Cu ( NO 3 ) 2 + 2 NO ↑ +4H 2 O
生成的一氧化氮在空气中很容易被氧化成二氧化氮。

B.铜与浓硝酸反应,该反应的化学方程式:

Cu + 4HNO 3 (浓) = Cu ( NO 3 ) 2 + 2X ↑ +2H 2 O
试确定 X 的化学式为____________。 请回答: (1)一氧化氮、二氧化氮是大气污染物,在生产中要尽可能减少排放。判断:若要制 等质量的硝酸铜,以上哪种途径较好?说明理由。 (2)根据所学知识,请设计制取硝酸铜更合理的途径,并写出有关反应的化学方程式。 (3)若取 6.4g 铜加入到 50g 的一定质量分数的某稀硝酸中,恰好完全反应。计算 ①可以制得的硝酸铜的质量是多少? ②原稀硝酸中溶质的质量分数。 解析: 解析:此题涉及的方程式是新教材中没有的,但就题目所给信息,学生只要稍加思考 就能顺利完成。本题既考查了学生对信息加工处理能力,又考查了知识综合迁移能力,同时 本题涉及内容较广、与工业生产、环境污染密切相关,有利于激发学生兴趣。解题时,学会 分析和提取题给新信息, 再联系已有知识, 综合运用, 才能解决新问题。 依据质量守恒定律, 化学反应前后,元素种类、原子个数不变确定 X 的化学式为 NO2。 ( 1 ) 制 取 等 质 量 Cu(NO3)2 产 生 有 害 气 体 少 的 途 径 好 。 依 据 题 给 方 程 式

3Cu + 8HNO 3 (稀) = 3Cu ( NO 3 ) 2 + 2 NO ↑ +4H 2 O 、 Cu + 4HNO 3 (浓) = Cu ( NO 3 ) 2 + 2 NO 2 ↑ +2H 2 O 进行分析,制取等质量的 Cu ( NO 3 ) 2 ,
产生有害气体 NO 要比 NO2 体积少。故 A 途径好。 (2)依据所学化学知识,从环保角度考虑,制取 Cu(NO3)2 较合理途径是没有污染物产
3 2 生 。 即 Cu → CuO → Cu ( NO 3 ) 2 , 涉 及 的 反 应 方 程 式 为

+O

+ HNO

2Cu + O 2



2CuO , CuO + 2HNO 3 = Cu ( NO 3 ) 2 + H 2 O 。

(3)利用题给 Cu 和稀 HNO3 反应方程式进行迁移计算。设生成 Cu(NO3)2 质量为 x, 消耗 HNO3 质量为 y,则依

3Cu + 8HNO 3 (稀) = 3Cu ( NO 3 ) 2 + 2 NO ↑ +4H 2 O 192 6 .4 g 504 y 564 x

192 : 6.4g = 504 : y = 564 : x

解得 x = 18.8g,y = 16.8g 则原稀硝酸中溶质的质量分数为

16.8g × 100% = 33.6% 50g

三、实验设计与计算综合类 例 3: (2005 年玉林市)为测定某地石灰石中碳酸钙的质量分数(假设杂质不参加反应,且 不溶于水) ,某兴趣小组设计了以下三个实验方案: 方案 I:①称取 10g 石灰石样品;②先将其高温煅烧至质量不再改变,然后把剩余的固 体放在密闭干燥容器中,并冷却至室温,称知制余固体的质量为 6.04g。 方案 II:①称取 10g 石灰石样品;②将其加入 100g(足量)质量分数为 10%的稀盐酸 中,使碳酸钙完全溶解;③过滤后向滤液中加入 150g(过量)质量分数为 15%的碳酸钠溶 液中;④将步骤③中的沉淀过滤、洗涤、干燥,称知沉淀的质量 9g。 方案 III:①称取 10g 石灰石样品;②将其加入足量的稀盐酸中,使碳酸钙全部溶解; ③用导气管将生成的气体通入过量的澄清石灰水中;④将步骤③中生成的沉淀过滤、洗涤、 干燥,称知沉淀的质量 8.8g。 回答下列问题: (1)在方案 I 中冷却剩余的固体为什么要在密闭、干燥的容器中进行? (2)某同学根据方案 I 计算碳酸钙质量分数的过程如下: 设石灰石中碳酸钙的质量为 x,则依
高温

CaCO 3 100 x

CaO + CO 2 ↑ 56 6.04g

100 : 56 = x : 6.04g
解得 x = 10.78g

进而知, ω (CaCO 3 ) =

10.78g × 100% = 107.8% 10g

以 上 解 法 得 出 碳 酸 钙 的 质 量 分 数 已 超 过 了 100% , 造 成 计 算 结 果 错 误 的 原 因 是

_________,正确的计算结果是___________。 (3)根据方案 II 求碳酸钙的质量分数时,下列数据中不需要的是___________(填序 与) A.10% 100g B.10g C.15% 150g D.9g

(4)通过对三个方案中碳酸钙质量分数的计算可知,由方案 III 算出的碳酸钙的质量 分数要比方案 I 和方案 II 都低,你认为其中可能的原因是___________(填序号) A.生成的二氧化碳有一部分溶于水 B.导管中仍有一部分二氧化碳未排出 C.生成的沉淀不应该洗涤和干燥 D.加入的稀盐酸不应足量 (5)请你另外设计一个实验方案来测定石灰石中碳酸钙的质量分数。 (提示:可从求 杂质的角度来分析) 解析: 解析:本题是一道实验方案设计与计算综合题,重点考查学生对实验数据的处理能力, 对实验进行评价能力以及创新设计实验方案的能力。 (1)煅烧碳酸钙后剩余固体中的氧化钙易与空气中的水蒸气和二氧化碳反应,造成氧 化钙质量的改变。 (2)6.04g 剩余的固体不全是氧化钙的质量,还包括杂质的质量。应该用生成的 CO2 的质量来计算。依题意知,生成的 CO2 质量为 10g 6.04g = 3.96g ;根据 CaCO3 分解反应 的方程式进行计算可求得参加反应的 CaCO3 的质量为 9g, 进而知样品中 CaCO3 的质量分数 为

9g × 100% = 90% 。 10g

(3)100g 10%稀盐酸和 150g 15%碳酸钠溶液在反应中均是过量的,在计算 CaCO3 的 质量分数时这两个数据都不能用。答案为 A、C。 (4)回答本小题时要从生成的 CO2 气体是否完全与澄清石灰水反应的角度来思考:① 由于 CO2 易溶于水知,可能有一部分 CO2 溶于水中,没有与 Ca(OH)2 反应;②导气管中可 能有一部分二氧化碳未排出。答案为 A、B。 (5)本小题的答案不唯一,只要操作简单、方法合理即可。 实验步骤:①称取 w1g 石灰石样品;②将其加入足量的稀盐酸中,使碳酸钙全部溶解; ③过滤、洗涤、干燥,称知不溶物(即杂质)的质量为 w2g;④根据 求出碳酸钙的质量分数。

w1 w 2 × 100% 即可 w1

四、计算与绘图综合类 例 4: (2005 年青岛市)某海洋化工集团用氨碱法生产的纯碱产品中含有少量氯化钠杂质, 其产品包装上注明: 碳酸钠≥96%。 为测定该产品中含碳酸钠的质量分数, 进行了以下实验: 取 11.0g 纯碱样品放入烧杯中,称得烧杯及所盛纯碱样品的总质量为 158.0g,再把 100g 稀 盐酸平均分成四份依次加入样品中,每次均充分反应。实验数据记录如下: 所加盐酸的次数 烧杯及所盛物质 总质量/g 第一次 181.2 第二次 204.4 第三次 228.6 第四次 253.6

请你据此分析计算: (1)第一次加入稀盐酸充分反应后,生成二氧化碳的质量是__________g。 (2)该产品中碳酸钠的质量分数是否合格?(要求写出计算过程,结果精确到 0.1%) (3)根据实验数据,在图 2 中的坐标纸上绘制出所加稀盐酸质量与生成气体质量关系 的曲线。 (不要求写出计算过程,只画出曲线即可)

图2 解析: 解析: (1)由表格中提供的数据变化情况可知,第一次加入 25g 稀盐酸充分反应,生成 CO2 质量为 158.0g + 25g 181.2g = 1.8g (2)四次反应完毕共生成 CO2 质量为

158.0g + 100g 253.6g = 4.4g
设生成 4.4g CO2 参加反应碳酸钠的质量为 x

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2 ↑ 106 x 106 : 44 = x : 4.4g
解得 x = 10.6g 则样品中碳酸钠质量分数为

44 4 .4 g

10.6g × 100% = 96.4% 11g
又因为 96.4% > 96% ,所以该产品中碳酸钠的质量分数合理。 (3)由(1)(2)计算可知,若 100g 稀盐酸恰好与样品中的 Na 2 CO 3 完全反应,理 、 论上应产生 CO2 质量为 7.2g,而实际生成 CO2 质量为 4.4g,说明所加盐酸过量。绘图的关 键是计算出反应掉 10.6g Na2CO3,所需盐酸溶液质量,问题便可解决。依据问题(1)生成 1.8g CO2,可以计算出参加反应 HCl 质量,从而求出盐酸溶液中溶质质量分数为 12.0%;再 由问题 (2) 可求出参加反应的 HCl 质量为 7.3g, 则反应掉 10.6g Na2CO3 需稀盐酸质量为 7.3g ÷12.0%=61g。答案见题中曲线图。

五、研究性学习类 例 5: (2005 年佛山市)小意和小思同学对化学计算很有心得。以下是他们解答一道计算题 的实录。请你一起参与研究并完成相关问题。 (计算结果精确到 0.01) [题目]已知: 2KClO 3

MnO 2 2KCl + 3O 2 ↑ ,将 10g 氯酸钾和 2g 二氧化锰混合后放

入试管中加热,收集所需量的氧气后,停止加热让试管冷却,称得试管内剩余固体的质量为 7.2g。求生成氯化钾的质量。 (1)小意很快得到 (10g + 2g 7.2g ) 是___________(填化学式)的质量,进而求出 KCl 的质量是___________g。 (2)小思依据上述计算的结果发现题目数据有问题。请你通过简单的计算,论证他的 发现。

(3)如何才能更正该题呢?小意和小思认为有许多方法,例如将题目中“10g 氯酸钾” 改为“ag 氯酸钾” ,其他物质的质量不变,则 a 的取值范围是___________。 解析:此题以研究性学习为主题,以两名学生解答一道计算题的实录为背景创设问题, 解析: 考查学生发现问题和解决问题的能力。命题设计新颖,具有趣味性和人文性,有利于学生的 发散思维能力、创新思维能力和反思评价能力的培养,体现了新教材特点和新的教学理念, 让学生主动学、积极探究,也为今后中考命题指明了方向。 ( 1 ) 由 质 量 守 恒 定 律 可 知 , (10g + 2g 7.2g ) 是 生 成 O2 的 质 量 。 再 根 据

2KClO 3

MnO 2 2KCl + 3O 2 ↑ ,计算出 KCl 的质量是 7.45g。

(2)由(1)计算可知,反应后剩余固体质量 = 7.45g + 2g = 9.45g > 7.2g ,所以题 目中所给数据有错误;或从生成 O2 角度思考,氯酸钾质量

= 7.45g + (10g + 2g 7.2g ) = 12.25g > 10g ,所以题目中数据有错误。
(3)①假若 agKClO 3 完全分解,则有

2KClO 3 245 a

MnO 2 2KCl + 3O 2 ↑ 149 7 .2 g 2 g

245 : a = 149 : (7.2g 2g )
解得 a = 8.55g ②若 agKClO 3 部分分解, 7.2g 剩余固体由 KCl、 则 KClO3 和 MnO2 组成, a < 8.55g 。 则 故 a 的取值范围是

(7.2g 2g ) < a ≤ 8.55g
即 5.2g < a ≤ 8.55g