2022年江苏高考化学计算题专题复习_. .pdf

高考化学计算题专题复习一、涉及化工生产流程的计算题型特点 :以常见化工生产流程图为背景,根据不同反应步骤中反应物的利用率计算反应物的投料比或产率。解题方法 :以化学方程式为基础 ,应用守恒理论 ,对多个相关联的化学方程式进行简约(叠加,找出分散在不同化学反应中的不同物质之间的化学计量数关系,以此计量关系进行计算。1.(08南通一检某化肥厂以氨和空气(其中氧气的体积分数为0.2为原料生产硝酸铵过程如下 : 其中反应 为 4NH 3+5O 2 4NO +6H 2O 步骤中发生了两个反应 ,将这两个化学方程式合并为一个化学方程式,可表示为_ 。若不考虑副反应且各步反应均完全,为使生产过程中不再补充空气,则原料气中氨(包括第 步被硝酸吸收的氨的体积分数最大值为_ 。假设实际生产中 ,反应、中含氮物质的利用率分别为a 、b ,反应中氨的利用率为 c 、硝酸的利用率为100%,则合成硝酸铵的整个流程中,氨的总利用率是多少? 解析:(14NO 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页+3O 2+2H 2O =4HNO 3 (2、步反应叠加4NH 3+5O 4NO +6H 2O 4NO +3O 2+2H 2O =4HNO 3 4NH 3+4HNO 3=4NH 4NO 3 4NH 3+4O 2+H 2O=2NH 4NO 3+3H 2O NH 3%=4/(4+4/0.2=1/6( 或 16.7% (3解法一 :假设消耗 NH 3 的总物质的量为 1mol ,其中用于制取 HNO 3 的 NH 3的物质的量为 x mol ,被 HNO 3 吸收的 NH 3 的物质的量为 y mol ,则有:x +y =1、abx =cy 。 解得:x =c ab c + y = c ab ab + 氨的总利用率 =(xab +yc /1= c ab abc +2 解法二 :假设第 步参加反应的氨气的物质的量为4mol ,则: 生成硝酸的物质的量 4ab mol ; 第步需要氨气的物质的量为c 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页ab 4mol ; 氨的总利用率 = c ab ab ab 4444+ +=c ab abc +2 解法三 : 假设生成 NH 4NO 3 共 1mol 则生成 1molHNO 3 消耗的 NH 3 的物质的量为 1/ab,与 HNO 3 反应的 NH 3 的物质的量为 1/c ,则氨的总利用率为2.(苏北三市一检现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿(主要含 ZnS 通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌 ,再把氧化锌和足量焦炭混合,在鼓风炉中加热至13731573K ,使锌蒸馏出来。主要反应为: 焙烧炉中 :2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中 :2C +O 2=2CO ZnO (s+ CO (g Zn (g+CO 2 (g 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页(1 若保持温度不变 ,在鼓风炉中增大 CO 的浓度,K 值 (填“ 增大” 、“ 减小” 或“ 不变”;(2 已知:该温度时 ,化学平衡常数 K =1.0,则表中 c 1= (写出计算过程(3 假设通过改变反应条件 ,若使焙烧炉中反应 的 ZnO 几乎完全被 CO 还原,焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2 的体积比不超过 。(4 若起始浓度不变 ,通过改变反应条件 ,达平衡时鼓风炉中反应 CO 的转化率为 80%,此时该反应的平衡常数K = ,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比大于解析:(1 不变(1 分; (2 0.01 mol/L(4 分, 解:由表中数据分析可知 ,反应进行至 30 min 时,反应达到平衡状态 ;故 c 1浓度为 CO 的平衡浓度。设:从起始到平衡CO 的浓度变化为 x mol L -1 ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g 起始: 0.11 0 0 变化: x x x 平衡: (0.11-x x x 21c + 1 ab c ab abc +2 则该温度下反应的平衡常数即:x 2+x -0.11=0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页(x +1.1(x -0.1=0 x =0.1 molL -1 所以 c 1=0.01 mol L -1 (3 焙烧炉中 : 2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中 :2C +O 2=2CO ZnO (s+ CO (g Zn (g+CO 2 (g + 2=2ZnS +3O 2+2C +O 2=2Zn +2CO 2 则焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比不超过 3:1 (4 0.352 (1分;12:5或 2.4(2分平衡时鼓风炉中反应 CO 的转化率为 80%,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比为 :3/(1/0.8=2.4 3、(04 江苏高考石油化工是江苏省的支柱产业之一。聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品,某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯 : CH 2=CH 2+Cl 2 CH 2CI CH 2C1 CH 2Cl CH 2C1CH 2=CHCl +HCl 请回答以下问题 : (1已知反应 中二氯乙烷的产率产率 = 理论产量实际产量 100%为 98%,反应 中氯乙烯和氯化氢的产率均为 95%,则 2.8t 乙烯可制得氯乙烯t ,同时得到副产物氯化氢 t 。(计算结果保留 1 位小数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页(2为充分利用副产物氯化氢,该工厂后来将下列反应运用于生产: 2CH 2=CH 2+4HCl +O 2 2CH 2Cl -CH 2Cl +2H 2O 由反应 、获得二氯乙烷 ,再将二氯乙烷通过反应 得到氯乙烯和副产物氯化氢,副产物氯化氢供反应 使用,形成了新的工艺。由于副反应的存在 ,生产中投入的乙烯全部被消耗时,反应、中二氯乙烷的产率依次为 a%、c%;二氯乙烷全部被消耗时 ,反应中氯化氢的产率为b%。试计算 :反应、中乙烯的投料比为多少时 ,新工艺既不需要购进氯化氢为原料,又没有副产物氯化氢剩余 (假设在发生的副反应中既不生成氯化氢,也不消耗氯化氢。解析: (1 CH 2Cl -CH 2Cl CH 2=CHCl 28 62.5HCl 36.52.8t98% 95% m 1m 2 CH 2=CH 2 解得: m 1=5.8t m 2=3.4t (2设投入反应 、的乙烯物质的量分别为x 、y ,则: 由反应 生成的二氯乙烷为 x a%, 由反应 生成的二氯乙烷为y c%, K=(0.11 0.82 0.11 0.2 = 0.352ZnO (s+CO (g 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页+CO2 (g起始:变化: 平衡:0.11000.11 0.80.11 0.80.11 0.80.11 0.20.11 0.80.11 0.8 则由反应 、共制得二氯乙烷的物质的量为(x ?a%+y ?c%, 通过反应 可获得HCl 的物质的量为 (x ?a%+y ?c% b%。据题意 ,反应消耗的 HCl 为 2?y ?c%, 则: 2?y ?c %=(x ?a%+y ?c%?b% 解得: y x =ab bc c -200 反应、中乙烯的投料比应为ab bc c -200。4、工业生产粗硅的主要原理为:SiO 2+2C Si(粗+2CO (1若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且生成的硅和碳化硅的物质的量之比为51,则参加反应的 C 和 SiO 2的质量比为 (2工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅 : Si(粗SiCl 4(l 提纯+氢气(纯精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页若上述反应中 Si (粗和 SiCl 4 的利用率均为 80%,制粗硅时有 10%的 SiO 2 的SiO 2 转化为 SiC ,则生产 100.8t 纯硅需纯度为 75%的石英砂多少吨 ? (3工业上还可以通过下图所示的流程来制取纯硅: 反应:Si(粗+3HCl (g SiHCl 3(l+H 2 (g 反应:SiHCl 3+H 2 纯+3HCl 假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失 ,反应中 HCl 的利用率为 75%,反应中 H 2 的利用率为 80%,则在下轮次的生产中 ,需补充投入 HCl 和 H 2 的体积比为多少 ? 解析:(1SiO 2+2C Si(粗+2CO 5mol 10mol 5molSiO 2 + 3C = SiC +2CO 1mol 3mol 1mol m(碳:m(SiO 2=(1312:(6 60=13:30 (2 SiO 2粗 SiCl 4(l+氢气(纯6028 m 75% 90% 80% 80% 100.8t 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页3273K 23273K 解得:m=500t (3反应:Si(粗+3HCl(gSiHCl3(l+H2(g 553-573K 反应:SiHCl3+H2 纯+3HCl 如果 HCl、H2 利用率为 100%,则 HCl、H2 可以循环使用 ,现需要补充的 HCl、H2 相当于是反应中损失的 ,则n(HCl=3mol 75% 25%=1mol n(H2=1mol 80% 20%=1/4 mol 所以:n(HCl:n(H2=4:1 二、有关物质纯度的检验题型特点 :以某种物质纯度或某种元素的含量检验(定量实验为背景 ,根据氧化还原滴定原理进行计算。解题方法 :找出氧化还原反应过程中相关物质的量关系,进行定量计算。5、(07天津高考 .黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取 0.1000g样品在空气中充分灼烧 ,将生成的 SO2气体与足量 Fe2(SO43溶液完全反应后,用浓度为 0.02000mol/L 的 K2Cr2O7 标准溶液滴定至终点 ,消耗 K2Cr2O7 溶液25.00mL。已知:SO2+2Fe3+2H2O=SO2-+2Fe2+4H+ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O (1样品中 FeS2的质量分数是 (假设杂质不参加反应。(2若灼烧 6g FeS2产生的 SO2全部转化为 SO3气体时放出 9.83kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出 13.03kJ热量,写出 SO3气体转化为 H2SO4的热化学方程式:。(3煅烧 10t上述黄铁矿 ,理论上产生 SO2的体积(标准状况为 L,制得 98%的硫酸质量为 t,SO2全部转化为 H2SO4时放出的热量是 kJ。解析:(11FeS22SO24Fe3+2/3 Cr2O72- 120 2/3 m 0.02mol/L 0.025L m=0.09g FeS2%=90% (22SO2(g+O2(g=2SO3(g H=-196.6kJ/mol SO3(g+H2O(l=H2SO4(l;H=-130.3kJ/mol (31FeS2 2SO2 2H2SO4 120g 2 22.4L 2 98 10 106 90% V m 98% V=3.36 106m=15t Q= 10 106 90% 120 2 (196.6/2 +130.3=3.429107kJ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页6、(07江苏高考 .钢铁工业是国家工业的基础。2006年我国粗钢产量突破4亿吨,居世界首位。某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研,对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算：（1）将6.62g 铁矿石样品投入适量的盐酸中（充分反应），过滤，然后在滤液中加过量的中 NaOH 溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得 4.80g Fe2O3 。现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素损失 4，计算每生产 1.00t 生铁（含铁 96），至少需要这种铁矿石多少吨?（保留两位小数） （2）取某钢样粉末 28.12g（假设只含 Fe 和 C），在氧气流中充分反应，得到 CO2 气体 224Ml（标 准状况）。 计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。再取三份不同质量的钢样粉末分别加到 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示： 实验序号 加入钢样粉末的质量 /g 生成气体的体积 /L（标准状况） 2.812 1.120 5.624 2.240 8.436 2.800 计算硫酸溶液的物质的量若在实验 中继续加入 mg 钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少?（用含 m 的代数 式表示） 解析：（ 1）解： 6.62g 铁矿石中铁的质量为 m(Fe4.80g 112 3.36g 160 6.62 g 3.36 g 1.97t 1.00t 96% 生产 1.00t 生铁需铁矿石的质量为：m(铁矿石答：至少需要这种铁矿石 1.97t （2）n(C 1 4% 0.224L 0.010mol 22.4L mol 1 m(C0.010mol l2g mol 10.12g n Fe n C 28.12 g 0.12 g 56 g mol 1 0.010mol 50 1 答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为 501 根据实验 可得： FeH2SO4FeSO4 H2 1 mol 22.4L n(H2SO4 2.800L n(H2SO40.125mol c(H2SO4 0.125mol 1.25mol L 0.1L 1 答：硫酸溶液的物质的量浓度为 1.25mol 1。 L 当钢样粉末中的铁未全部溶解时（m1.406g）， 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中可以完全溶解的固体质量为 2.8/22.4 56 (28/28.12=7.03g 7.03g-5.624g=1.406g 剩余的固体质量为： (5.624gmg0.125mol 56g mol 1(m1.376g 当钢样粉末中的铁全部溶解时（m 1.406g ），剩余的固体质量为： (5.624mg 0.12 g 28.12 g 答：当铁未完全溶解时，剩余固体的质量为（ m1.376）g；当铁完全溶解时，剩余固体的质量为 5.624 m 0.12 g 。 28.12 6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页三、有关物质组成的计算 7、超细硅酸铝具有极好的悬浮性和纯白外观，与颜料配合使用能明显地改进涂料的白度。其样品化学式可表示为 AlxSi35Oy zH2O,企业标准规定超细硅酸铝中含水量 7%10%为优良级。某化学兴趣小组为测定该样品的组成，按如下步骤实验：步骤一：准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，充分加热至不再分解为止，冷却、称量，得固体 9.216g。 步骤二：另准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，加足量盐酸，充分反应后，过滤，洗涤，烘干得 SiO2 固 体8.400g。 (1 计算该超细硅酸铝样品是否为优良级。 (2 求该样品的化学式。解析：(1m(H2O=9.936g9.216g=0.720g w(H2O=0.720g/9.936g 100%=7.246% 为优良级(2n(H2O=0.72/18 mol=0.04mol n(SiO2=8.4/60 mol=0.14mol n(Al2O3=(9.9368.4000.72/102 mol=0.008mol n(Al2O3n(SiO2n(H2O=23510 故该样品化学式为：Al4Si35O76 10H2O 8、(盐城一检为研究水滑石的组成、结构和性质，某校研究性学习小组取得了二种牌号的水滑石样品拟进行探究，请你参与探究并回答相关问题。 （1）甲同学取天然水滑石样品进行恒重分析，已知天然水滑石 的化学式可表示 6MgO Al2O3 CO2 12H2O，取 0.1mol 水滑石 进行加热时，温度与剩余固体质量的关系如下图 ,平行线 上的数 字表示残留固体的质量。当温度在 0280质量不变，是什么原 因： 。 AB 减少的物质及其物质的量为：； C D 减少的物质及其物质的量为：； D 处化学组成为：。 （2）乙组取的 CA（美国化学文摘）登记号为 12304-65-3 的合成水滑石样品，现只知其化学式为：MgaAlb(OHC(CO3d， a+b+c+d=25, a 、b、c、d 为正整数。取该水滑石样品 0.1mol,用 1mol/L 盐酸使其 完全溶解。 消耗盐酸的体积至少为： L（用字母表示）；若参加反应的盐酸的物质的量与生成 CO2 的物质的量之比为 181，则该水滑石的化学式为： 。 解析： 0.4molH2O 0.8molH2O 0.1molCO2 7 0.6molMgO (1天然水滑石在温度低于 280是稳定的； 0.4molH2O；0.1molCO2；6MgO Al2O3； (20.1c+0.2d 或 0.2a+0.3b ；Mg6Al2(OH16CO3 9 、(07 无锡期中某结晶水合物中有两种阳离子和一种阴离子，其所含元素均为短周期元素，为确定其 组成，某同学进行了如下实验：称取两份质量均为 45.3g 的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加入 NaOH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页纸变蓝，加热后共计可收集到 2.24L 该气体（标准状况）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入 Ba（OH）2 溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过 滤，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 46.6g。 (1该结晶水合物中含有的两种阳离子是和 ，阴离子是 。 (2 试通过计算确定该结晶水合物的化学式。 (3假设过程中向该溶液中加入的 NaOH 溶液的物质的量浓度为5mol -1，请在右图中画出生成沉淀的物 L 质的量与加入 NaOH 溶液体积的关系示意图。 解析：（ 1）NH4+ （2） n( SO42 A13+ SO42- 46.6 g 0.2mol 233 g / mol n( NH 4 22.4 g 0.1mol 22.4L / mol 根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理： n( NH 4 3n( A13 2n(SO42可得： 1 n( A13 (2 0.2mol 0.1mol 0.1mol 3 n( H 2 O 45.3g 0.1mol 27 g / mol 0.1 18 g / mol 0.2mol 96 g / mol 18 g / mol =1.2mol 该结晶晶水合物的化学式为 NH4A1（SO4）2 2O 12H 或（NH4）2SO4 2（SO4）3 2O A1 24H （3） 8 10、(05 江苏水垢可以看作由多种物质组成的混合物，为研究含有 Ca2 、Mg2 、HCO3 的水所形成 的水垢的化学组成，取干燥的水垢 6.32g ，加热使其失去结晶水，得到 5.78 g 剩余固体 A；高温灼烧 A 至恒重，残余固体为 CaO 和MgO，放出的气体用过量的 Ba(OH2 溶液吸收，得到 11.82g 沉淀。 （1）通过计算确定 A 中是否含有碳酸镁；（2）5.78g 剩余固体 A 灼烧至恒重时产生的气体完全被碱石灰吸收，碱石灰增重 2.82g，通过计算确定 A 中各成分的物质的量，并计算出水垢中碳酸盐质量分数。解析： （1）根据题意， n(CO2n(BaCO311.82g/197g/mol0.06mol 若 CO2 全部来自 CaCO3 的分解，则 m(CaCO30.06mol 100g/mol6.00g5.78g 不合题意，所以， A 中一定含有 MgCO3。 （2）m(CO20.06mol 44g/mol2.64g m(H2O2.82g2.64g0.18g nMg(OH2 n(H2O0.18g/18g.mol0.01mol mMg(OH2 0.01mol 58g/mol0.58g n(CaCO3 n(MgCO30.06 n(CaCO3 100g/moln(MgCO3 84g/mol0.58g5.78g 解得：n(MgCO30.05mol，n(CaCO30.01mol 0.05 84 g / mol 0.01 100 g / mol 100%82.3% 6.32 9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页