计算中的另类思维

这种思维可大大简化计算过程，加快解题速度，在近几年的高考试题中屡屡出现，同时在高三的化学竞赛中也频频亮相。
　　
　　[要点讲解]
　　
　　什么是化学计算中的另类思维
　　
　　所谓另类思维即非常规性思维。在某些化学计算中可以不用常规的计算方法，而转换思维角度，另辟蹊径，则能找到更佳的解题方法。
　　
　　例1．在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：A（气）+2B（气）===2C（气），反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为（）
　　
　　A．50%B．60%C．40%D．70%
　　
　　常规思维：根据化学平衡的一般计算方法，设A、B、C三种物质的变化浓度分别为x、2x、2x，然后利用“A和B的物质的量之和与C相等”，列出方程式，解出A的变化浓度x，从而求出A的转化率。
　　
　　另类思维：按非可逆反应考虑，设均为1mol的A、B，则只有0.5molA参加反应，转化率为50%，但由于是可逆反应，所以A的转化率应小于50%，选C。
　　
　　例2．R2O8n-在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO4-，若反应后R2O8n-变为RO42-，又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2，则n的值为（）
　　
　　A．1B．2C．3D．4
　　
　　常规思维：根据氧化还原反应中，得失电子数守恒的原则，2mol还原剂Mn2+氧化成MnO4-，失去电子的总数为10mol，那么5mol氧化剂R2O8n-变为RO42-，应得到电子为10mol，由此解出n值。
　　
　　另类思维：由于氧化剂R2O8n-还原为RO42-，R2O8n-中R的化合价要降低，已知RO42-中的化合价为+6，所以R2O8n-中R的化合价>+6、且<+8，选B。
　　
　　例3．相同温度压强下，1体积HCl和9体积H2O（气）组成的混合气体，经完全冷凝后，所得盐酸的质量百分比浓度为（）
　　
　　A．10%B．18.4%C．4.9×10-4%D．80.2%
　　
　　常规思维：根据阿伏加德罗定律，1体积HCl和9体积H2O（气）可以看作1molHCl和9molH2O（气），利用溶液中溶质的质量分数的计算公式来进行计算。
　　
　　另类思维1：在发现了HCl和H2O的式量比约为2:1后，可将溶质的质量分数的计算，改换为的HCl分子个数比的计算。即：1/（1+4.5），估算得B。
　　
　　另类思维要依据坚实的化学知识
　　
　　另类思维强调的是思维换位，需要对思维对象的融会贯通的理解。下面几道例题的解法，是从数学的思维角度转换到概念的思维角度，因此必须以坚实的化学知识为基础，否则易繁琐或出现失误。
　　
　　例4．向50mL18mol·L-1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量是（）
　　
　　A．小于0.45molB．0.45mol
　　
　　C．在0.45mol和0.90mol之间D．大于0.90mol
　　
　　一般思维：根据铜与浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H2SO4==CuSO4+SO2+
　　
　　H2O，2molH2SO4中有1molH2SO4作氧化剂被还原，50mL18mol·L-1H2SO4溶液中有H2SO40.9mol，则被还原的H2SO4为0.45mol。但答案错误，是由于思维不到位。
　　
　　另类思维：随着浓硫酸与铜反应的进行，溶液的浓度不断稀释，而稀硫酸不与铜反应。则被还原的H2SO4一定小于0.45mol。选A。
　　
　　例5．密度为0.91g·cm-3的氨水，质量分数为25%，该氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的质量分数为（）
　　
　　A．等于12.5%B．大于12.5%
　　
　　C．小于12.5%D．无法确定
　　
　　常规思维：按100g氨水计算，其中NH3为25g。加水稀释后，NH3的质量不变，利用稀释公式或溶质的质量分数公式来计算。如用溶质的质量分数公式，方法如下：氨水的体积为100g/0.91g·cm-3，与氨水等体积的水的质量为
　　
　　1.00g·cm-3×100g/0.91g·cm-3，则稀释后的氨水中溶质的质量分数为
　　
　　另类思维：可假设向氨水中加入等质量的水，溶质的质量分数等于25%的一半为12.5%。但由于氨水和水的密度不同，且rNH3<rH2O，所以加入等体积的水后溶质的质量分数一定小于12.5%。
　　
　　[能力训练]
　　
　　1．将Mg、Zn、Al三种金属的混合物与足量的稀H2SO4反应，生成标准状况
　　
　　下的H22.8L，则原金属混合物三种金属物质的量之和是（）
　　
　　A．0.125molB．0.10molC．0.15molD．0.20mol
　　
　　2．与2.7gAl完全反应的稀HNO3最多溶解Fe的质量为（）
　　
　　A．2.8gB．5.6gC．2.7gD．8.4g
　　
　　3．某金属单质与一定浓度的HNO3反应，假定只有单一的还原产物，当参加反应
　　
　　的单质与被还原的HNO3物质的量之比为2:1时，还原产物为（）
　　
　　A．NO2B．NOC．N2OD．N2
　　
　　4．在100g浓度为18mol·L-1密度为ρ（g/cm3）的浓硫酸中加入一定量的水稀释成9mol·L-1的硫酸，则加入水的体积为（）
　　
　　A．小于100mLB．等于100mL
　　
　　C．大于100mLD．等于100/ρ
　　
　　5．在25℃时，硫酸铜的溶解度为Sg，把Sg无水硫酸铜粉末加入到（100+S）g饱和硫酸铜溶液中，得到一定量的蓝色晶体。若将此晶体溶解成饱和溶液，应加水的质量为（）
　　
　　A．（100+S）gB．100g
　　
　　C．（100S9/25）gD．（100s16/25）g
　　
　　6．现有乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯组成的混合物中氧的质量分数为15.3%，则氢的质量分数为（）
　　
　　A．84.7%B．72.6%C．12.1%D．6.05%
　　
　　7．某种H2和CO的混合气3.2g，其密度为相同条件下O2密度的1/2，将这种混合气充入一盛有足量Na2O2密闭容器中，再通入过量O2，并用电火花点燃使其充分反应，最后容器中固体的质量增加了（）
　　
　　A．3.2gB．4.4gC．5.6gD．6.4g
　　
　　8．将m1gZn加到m2g20%HCl溶液中，反应结果共放出nLH2（SPT），则被还原的HCl物质的量是（）
　　
　　A．m1/65molB．5m2/36.5mol
　　
　　C．m2/36.5molD．n/11.2mol
　　
　　9．同温同压下，某烧瓶中充满O2时，称重为116g，当充满CO2气体时，称重为122g，若充满某气体时，称重为114g，则某气体的式量为（）
　　
　　A．28B．60C．32D．44
　　
　　10．FeO、Fe3O4、Fe2O3组成的混合物，测知Fe、O元素质量比为21∶8，则FeO、
　　
　　Fe3O4、Fe2O3物质的量之比为（）
　　
　　A．1∶1∶2B．2∶1∶1C．1∶3∶1D．1∶1∶1
　　
　　11．CS2在氧气中燃烧生成CO2和SO2，今有0.228gCS2在448mLO2(标准状况)燃烧，充分反应后，混合气体在标准状况下的体积为（）
　　
　　A．112mLB．224mLC．336mLD．448mL
　　
　　12．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3②NO2进行喷泉实验，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为（）
　　
　　A．①>②B．①<②C．①=②D．不能确定
　　
　　★13．甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极质量增加2.16g，乙池电极上析出0.24g金属，则乙池中的溶质可能是（）
　　
　　A．CuSO4B．MgSO4C．Al（NO3）3D．Na2SO4
　　
　　[答案和提示]
　　
　　1．BH2为0.125mol，金属的物质的量必小于0.125mol。
　　
　　2．D由于Fe3+还要溶Fe，所以Fe的物质的量一定大于0.1mol。
　　
　　3．C不论是几价金属，由于它的物质的量为偶数，所以失电子总数一定为偶
　　
　　数，则硝酸中+5价N得电子总数也应为偶数，但硝酸的物质的量是奇数，那么N由+5价需降为奇数价，得电子总数才会为偶数。
　　
　　4．A物质的量浓度大的硫酸，其密度大，物质的量浓度小的硫酸，其密度小，
　　
　　但都会大于水的密度。
　　
　　5．B其实就是把Sg无水CuSO4直接加水配成饱和溶液。
　　
　　6．C乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯的分子中C、H的个数比均为1:2，其质量比为6:1。
　　
　　7．ANa2O2与H2O反应生成NaOH，与CO2反应生成Na2CO3，从关系式
　　
　　Na2O2→2NaOH、Na2O2→Na2CO3，可发现固体增加的质量即为H2和CO的质量。
　　
　　8．D只有含n的选项是正确的。
　　
　　9．A该气体的式量一定比O2和CO2小。
　　
　　10．CD根据Fe、O元素的质量比，得出Fe、O的原子个数比为3:4，所以只要FeO、Fe2O3的物质的量之比为1:1即可。
　　
　　11．D反应前后气体体积不变。
　　
　　12．C由于气体的体积与溶液的体积相同，在标准状况下，所得溶液的物质的量浓度是一个定值。
　　
　　13．A只有Cu2+参加电解反应生成Cu