化学中的一些反应需要在高浓度下才能进行,当固体反应物过量时,随着反应的进行生成水而使溶液浓度降低,最终导致反应停止或发生其他反应。此时不能简单地选择不足量的物质进行计算,需要动态思维、定性判断。例如,Cu、Ag等金属与浓硫酸的反应;浓度的下降则还原产物由原产物由
变为NO等。
与浓盐酸的反应。若是Zn与浓硫酸的反应,随着变为
;而Cu与浓硝酸反应随着浓度的下降则还
例2:向
的物质的量( )
的溶液中加入64g铜片并加热,被还原的
A. 等于1.8 mol B. 等于1 mol C. 等于0.9 mol D. 小于0.9 mol
解析:显然Cu过量,若直接选量计算,则误选C项。依题意可知随着反应进行有水的生成而使
溶液的浓度降低,
应小于0.9 mol。选D项。
三、混合物与某物质反应的过量问题,需转化计算
涉及混合物与某物质反应的过量问题时,先将混合物抽象转化为单一成分,再判
断计算。
例3:在25℃,101kPa条件下,将10 L
和
的混合气体通入15 L
中,
使其完全燃烧,干燥后,恢复至原来的温度和压强,问: (1)若剩余气体的体积为15L,则原CO和V(
)=________L。
的混合气体中V(CO)=________L,
(2)若剩余气体的体积为a L,则原CO和=________。
的混合气体中V(CO):V()
(3)若剩余气体的体积为a L,则a的取值范围是___________。
解析:此题的知识载体是初中就熟悉的两个化学反应:①②
。
,
三个设问由具体数字到抽象字母,思维难度逐渐加大。该题虽然有多种解法,但解题的突破口是对过量问题的讨论。 (1)根据反应特点可知
,消耗
,剩余
,则
由碳原子守恒,
(2)由(1)的分析,将数字换成字母:
,即
则
所以
(3)由极值思想:设混合气体全部是,剩余气体是,则
设混合气体全部是CO,则 故10<a<20。
四. 溶质不足量但溶剂可以继续反应,需慎重选量
Na等活泼金属可以与水直接反应,因此不能简单地按溶质的量进行计算。 例4:产生
和Al各0.2 mol,分别放入1 L
的物质的量之比为( )
的三份稀盐酸中,
A. 1:2:3 B. 3:2:1
C. 2:1:1 D. 1:1:1
解析:若不考虑过量,直接按金属计算则误选A项。根据
;
;
可知盐酸对于三种金属都是不足量的,因此
反应,不会剩余,最终产
也会误选D项。事实上由于Na还可以与盐酸中的生0.1 mol
,是Mg和Al的2倍。选C项。
五、某种反应物剩余后可以发生副反应,需逆推讨论
两种反应物相互作用后,剩余物质可以继续发生其他反应,致使生成物的成分不确定,需逆向思维,分类讨论。例如固体混合加热;
与
与
混合通入水中;
与
高温反应等。
例5:将盛有100 mL 和混合气体的试管倒扣在水槽中,让其充分反应,
与
的体积之比为( )
结果剩余气体10mL,则原混合气体中A. 18:7 B. 3:2 C. 9:1 D. 43:7 解析:根据
。
分类讨论:若剩余气体为,则
A项符合;
若剩余气体为NO,则原混合气体中
过量,发生如下反应:
所以
则
D项符合。 选A、D项。
六、生成物与过量的反应物继续反应,需确定比例守恒解题
两种物质发生反应后的一种生成物可以继续和过量的反应物作用,导致相对过量或不足。这类题有正向推导类型,如物量的多少;
与
和
按一定比例混合点燃,确定生成
(或
的反应等。也有逆向推导类型,如将
等)通入到(或KOH)中,由生成固体物质的质量确定成分。基本思路是依据原子守恒(若为氧化还原反应可按电子守恒)巧妙解题。 例6:向300 mL KOH溶液中缓慢通入一定量的温条件下蒸发所得溶液,得到了白色固体。问: (1)
的通入量不同,得到的白色固体的组成也不同。试推断有几种可能的
气体,充分反应后在减压低
组成,并分别列出。
(2)通入2.24L(标准状况下)
气体时,得到了11.9g白色固体。请通过
计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少? 解析:(1)随着
物质的量的增大,
与
溶液依次发生如下反应:
①
②