化工生产及定量分析中的综合计算问题练与析ddwe.docx

化工生产产及定量量分析中中的综合合计算问问题练与与析江苏省苏苏州实验验中学高高三化学学备课组组本案例设设置的指指导思想想：化学学计算对对于高中中学生来来说一直直是个难难度相对对较大的的板块，对对学生的的能力要要求比较较高。化化学计算算问题设设置的角角度和题题型比较较多，而而最近几几年江苏苏高考化化学试卷卷中有关关计算的的题目有有所减少少，主要要出现的的方式为为与其它它板块的的知识内内容以及及题型相相交叉。结结合化工工生产过过程中的的具体情情景设置置计算型型问题是是最近几几年考察察学生综综合分析析及计算算能力的的常见形形式之一一，化学学定量分分析中的的计算也也是高中中学生应应该掌握握的重要要内容。我我校高三三备课组组主要针针对该部部分内容容，精心心挑选出出相关的的试题，通通过同学学的自主主分析练练习和老师师的分析析讲解，力力求能够够在该部部分问题题的解决决能力上上有所提提高。问问题的重重心主要要在原料料的投料料比、转转化率、定定量分析析等方面面。问题示例例1（有有关氨、氮氮肥等物物质的生生产方面面）：某化肥肥厂以氨氨和空气气（其中中氧气的的体积分分数为00.2）为为原料生生产硝酸酸铵过程程如下： 其中反应应为44NH335OO24NOO6HH2O步骤中发生生了两个个反应，将将这两个个化学方方程式合合并为一一个化学学方程式式，可表表示为_。若不考考虑副反反应且各各步反应应均完全全，为使使生产过过程中不不再补充充空气，则则原料气气中氨（包包括第步被硝硝酸吸收收的氨）的的体积分分数最大大值为_。假设实实际生产产中，反反应、中含氮氮物质的的利用率率分别为为a、b，反应应中氨氨的利用用率为cc、硝酸酸的利用用率为1100，则合合成硝酸酸铵的整整个流程程中，氨氨的总利利用率是是多少？（要求求写出解解题过程程）分析：该该问题前前两个问问题主要要考察学学生对若若干个反反应进行行加和后后得到总总的变化化结果的的方法，大大多数同同学都可可以顺利利解决，最后一问则考察有关利用率问题，稍有难度。 答案.（1）44NO3O222HH2O44HNOO3（2）11/6（或或16.7%） （3）解解法一：假设消消耗NHH3的总物物质的量量为1mmol，其其中用于于制取HHNO33的NHH3的物质质的量为为x mool，被被HNOO3吸收的的NH33的物质质的量为为ymoll，则有有：xy1、aabxcy。解得：xxy氨的总总利用率率（xxabyc）1解法二：假设第第步参加加反应的的氨气的的物质的的量为44moll，则：生成硝硝酸的物物质的量量4abbmoll；尿素（CO（NH2）2）NH4NO3 NH3 O2 空 气N2 天然气H2O 催化剂CO2 H2 第步需需要氨气气的物质质的量为为moll；氨的的总利用用率一定条件动手练11：以天然然气为原原料合成成氨是新新的生产产氮肥的的方法，它它具有污污染小、成成本低等等诸多特特点，其其过程大大体如下下： 某工厂厂以标准准状况下下的含CCH4 899.6%的天然然气1000 mm3为原料料经过上上述过程程，生产产尿素和和硝酸铵铵。 合成成氨生产产过程中中氨的产产率为660%，假假设其它它各步反反应均完完全且不不考虑副副反应，求求1000 m33的天然然气可生生产尿素素的质量量。（注注：产率率为实际际产量与与理论产产量之比比） 为使使硝酸生生产过程程中不再再补充空空气，假假设各步步反应均均完全且且氨中氮氮元素全全部转化化为HNO3，空气气中氧气气的体积积分数设设为200%，求求由氨气气和空气气组成的的原料气气中 (不包含含被硝酸酸吸收的的氨气)氨气与与空气的的体积比比。 实际际生产中中，若氨氨的产率率为600%，硝硝酸的产产率为880%，求求1000 m33的天然然气最多多可生产产硝酸铵铵的质量量。动手练11答案.（11）1992kgg （2）11：100 （33）222766kg动手练22：. 工业业上用丁丁烷氧化化法制醋醋酸，反反应的化化学方程程式可表表示为：2C4HH1055O24CHH3COOOH22H2O现用588吨丁烷烷为原料料制取醋醋酸，求求：（1）理理论上需需要标准准状况下下的空气气m3（设空空气中OO2、N2的体积积分数分分别为00.2、00.8），同同时生成成水吨。（2）若若生成的的醋酸溶溶解在生生成的水水中，所所得醋酸酸的质量量分数为为%。（3）若若同时生生产质量量分数为为1000%的冰冰醋酸mm1吨和质质量分数数为500%的醋醋酸m22吨，且且，需补补充水yy吨，则则y与xx的关系系式为；若不补补充水，则则m1m2。动手练22答案（1）2.88×1005 ；188（2）86.96%（3） ；1388问题示例例2（关关于氯碱碱工业）工业上生产盐酸，必须先合成氯化氢气体，生产中得到的氯化氢气体中或多或少都会含有生成氯化氢的一种反应物，将该混合物用蒸水吸收可得一定浓度的纯盐酸，此过程中逸出的气体可以循环利用。(1)写写出工业业电解食食盐水制制取H2和Cll2的化学学方程式式：。(2)工工业上要要得到纯纯盐酸并并保障工工人工作作安全，如如何合成成氯化氢氢是关键键的一步步。则下下列合成成氯化氢氢气体的的方法能能达到生生产目的的的是_。A点燃燃H2和Cll2的混合合物，二二者体积积(标准准状况下下测定)比为111最最合适B点燃燃H2和Cll2的混合合物，二二者体积积(同温温同压下下测定)比不应应为11C纯净净的H22在过量量的Cll2中安静静地燃烧烧D纯纯净的CCl2在过量量的H22中安静静地燃烧烧(3)工工业上电电解质量量分数为为23.4的的精制食食盐水aa kgg，电解解后残液液的密度度为 kggL。将将产生的的H2、Cll2在一定定条件下下反应制制成质量量分数为为36.5的的盐酸bb kgg，已知知H2、C112的利用用率均为为c。残液中中氯化钠钠的质量量分数（用用含a、b、c的代数数式表示示）为多多少？。残液中中NaOOH的物物质的量量浓度（用用含a、b、c、的代数数式表示示）为多多少？解析：(2)不不论H22在Cll2中燃烧烧，还是是Cl22在H2中燃烧烧，都是是H2和Cll2的反应应，反应应的温度度条件是是相同的的，前者者产生的的HCll中混有有一定的的Cl22，后者者产生的的HCll中混有有一定量量的H22，HCCl(CCl2)溶于于水得到到盐酸和和氯水的的混合液液，HCCl(HH2)溶于于水得到到纯盐酸酸，H22可以循循环利用用。(3)根根据氯元元素守恒恒可得关关系式：NaCClCCl2HCCl，电电解过程程中消耗耗NaCCl的质质量为：=588.5bb/ckg，电电解过程程中溶液液减少的的质量为为放出气气体的质质量，其其质量为为：=336.55×b/c kgg，最后后易求得得残液中中NaCCl的质质量分数数和NaaOH的的物质的的量浓度度。答案： (1)2NaaCl2H22OH2CCl222NaOOH (22)D(3)w(NaaCl)×1100 c(NaaOH)×110mool/LL问题示例例3火火法炼锌锌是将闪闪锌矿(主要含含ZnSS)焙烧烧使它转转化为氧氧化锌，再再把氧化化锌和焦焦炭混合合，在鼓鼓风炉中中加热至至1100013000，使锌锌蒸馏出出来(设空气气中N2、02的体积积分数分分别为00.8、0.2)。主主要反应应为：焙焙烧炉中中：2ZZnS(s)+33 O22ZnnO(ss)+22SO2 (gg) 鼓风炉中中：2CC(s)+ OO2 (gg)2CC0(gg) 鼓风炉中中：ZnnO(ss)+CCO(gg)Znn(g)+COO2(g) (1)ZZnS质质量分数数为622的闪闪锌矿(杂质不不含锌)锌的质质量分数数为_(保留小小数点后后一位数数字)。(2)焙焙烧炉产产生的炉炉气中SSO2的体积积分数不不超过_(保留小小数点后后一位数数字)。(3)鼓鼓风炉容容积固定定，炉内内部分气气态物质质物质的的量浓度度(mool/LL)变化如如下：时间mmin C0 Zn CO22 0 0.11 0 0 2 0.1 0.01 0.01 3 0.01 0.1 0.1 4 0.01 0.1 0.1则鼓风炉炉中C00的总转转化率为为_；若生产产中C00的总利利用率为为98，则则每生产产1 mmol Zn至少需需补充焦焦炭_g。(4)若若ZnSS全部转转化为ZZn。焙焙烧炉出出来的NN2、O2、SO2的混合合气体中中N2占82.5，鼓鼓风炉中中C0的转转化率为为62.5，而而O2无剩余余。则每每生产11mollZn，应应向焙烧烧炉和鼓鼓风炉中中鼓入新新鲜空气气共为_L(STPP)。问题示例例4工业上上可用下下列反应应来制取取纯硅：反应：Sii(粗硅硅)+33HCll(g)=SiiHCll3(l)+H22(g) 反反应：SiiHCll3(l)+H22(g) = Si(纯硅)+3HHCl(g) 。假设设在每一一轮次的的投料生生产中，硅硅元素无无损失，反反应中HCCl的利利用率为为60%，反应应中H2的利用用率为880%。则则下一轮轮次的生生产中，需需补充投投入HCCl 和和H2的体积积比为AA. 4 1 B. 81 C. 23 D. 35问题示例例5（定量量分析问问题）化化学在环环境监测中越越来越显显示其重重要作用用，水体体受还原性物物质(主要是是有机物物)污染的程程度常用用化学需需氧量(CODD)来衡衡量。CCOD是是指在一一定条件件下，用用强氧化剂处处理一定定体积水样时所消消耗的强强氧化剂相当于于氧气的的质量，单位用mggL表示。重重铬酸钾法是指指在强酸性溶溶液中，用用一定量量的重铬铬酸钾氧化(以Ag+作催化化剂)水样中的还原性物物质，本身身被还原为Cr3+，过量的重重铬酸钾以试剂亚亚铁灵作作指示剂剂，用硫硫酸亚铁铁铵溶液液回滴，根根据相关关试剂的的用量即即可求出出水样的化学学需氧量量(COOD)。 (1)当水样中含有有浓度较高C1时，常需需加入HHgS004溶液，HHgS004作用及及可能原原因是：。 (2)滴定时硫酸亚铁铁铵溶液液需盛放放在 (选填：“酸”或“碱”) 式滴定定管中。 (3)国家生生活饮用水标准检验法 (GBB5755085)中酚类的检测下限限为00022mgL。某水水源受化化工厂污污染，酚酚含量达达0.2822mgL，该污染的的水样中酚(以苯酚酚氧化成成C02计算)引起的的化学需需氧量(CODD)为mgL。 (4)某化工工园区有有两家企企业排放出出的废水中，某某次COOD测量值高达21100mmgL，这两家企企业最有可可能是。a制糖糖厂 bb水泥泥厂 cc电镀厂 d造纸厂 (5)现有某废水样品10OOmmL,再加100mL蒸蒸馏水，然然后加入入1000mmL0.040000mmolLK2Cr207溶液，33mLll硫酸酸硫酸银溶液，117mLL硫酸汞汞溶液，加加热反应2h。在在试亚铁铁灵指示示剂存在下下用 0010000moolLFe(NH44+)2(S004)2溶液滴滴定多余余的K2Cr207，共用用去Fee(NHH4+)2(S004)2溶液12200mmL。试计计算该水样的化学学需氧量量(COOD)。问题示例例5答案（11）作用用是：HHg2+与Cl结合，以消除除Cl的干扰扰。可能能原因是是：Cll能被酸酸性重铬铬酸钾氧氧化,并并且能与与催化剂剂Ag+作用产产生沉淀淀,影响响测定结结果。（22）酸 （3）00.6772 （44）add （5）9960mmg/LL动手练33：Na2S2O3·5HH2O（俗称称海波）是照相相业常用用的一种种定影剂剂。工业业上制得得的Naa2S2O3·5HH2O晶体中中可能含含有Naa2SO3。为测测定某海海波样品品的成分分，称取三三份质量量不同的的该样品品，分别加加入相同同浓度的的硫酸溶溶液300mL，充充分反应应（Naa2S2O3H2SO4=Na2SO4SOO2SSHH2O）后滤滤出硫，微热滤滤液使SSO2全部逸逸出。测测得有关关实验数数据如下下表（气体体体积已换换算为标标准状况况）。第一份第二份第三份样品的质质量/gg6.833013.666030.0000二氧化硫硫气体的体体积/LL0.67721.34442.6888硫的质量量/g0.80001.60003.2000（1）所所用硫酸酸溶液的的物质的的量浓度度为。（2）样样品中nn(Na2S2O3·5H2O)：n(Naa2SO3)=。（3）某某环境监监测小组组用上述述海波样样品配制制含Naa2S2O30.1100mmol··L-1的海波波溶液，并并利用它它测定某某工厂废废水中BBa2+的浓度度。他们们取废水水50.00mmL，控控制适当当的酸度度加入足足量的KK2Cr2O7溶液，得BaCCrO44沉淀；沉淀经经洗涤、过过滤后，用适量量的稀盐盐酸溶解解，此时CrrO42-全部部转化为为Cr2O72-；再加过过量KII溶液，充分反应应后，用用上述配制制的海波波溶液进行行滴定，反应完完全时，测得消耗耗海波溶液液的体积积为366.000mL。已已知有关关反应的离离子方程程式为：Crr2O72-+6I-+14HH+2Crr3+3I2+7H2OI2+2S2O32-2II-+S4O62-II2+SO32-+H2O2I-+SO42-+2H+则滴定过过程中可可用作指指示剂。计计算该工工厂废水水中Baa2+的物物质的量量浓度。动手练33：该问问题综合合性比较较强，前前两个问问题考察察学生将将化学反反应过程程和表格格中的数数据结合合起来进进行分析析的能力力，第三三个问题题则重点点考察定定量分析析的计算算，若审审题不到到位很容容易忽视视样品中中的亚硫硫酸根离离子的作作用而导导致结果果出错。答答案：（11）4mmol··L-11（2）551（3）淀粉解：由（22）知：n(Na2S2O3) = 0.0366L×0.1100 moll·L-1= 00.00036mmol 则：nn(Na2SO3) = 0.00336mool÷5 = 0.000072mmol根据题意意：2BaaCrOO4 CCr2O72-3I2 6S2O32-n1(BBaCrO4) = = 00.00012mmol2BaaCrOO4 CCr2O72-3I2 3SOO32-n2(BBaCrO4) = = 00.0000488moll则：c(Ba22+) = = 3.36××10-2 mmol··L-1动手练44：20008年我我国南方方地区遭遭受了历历史上罕罕见的特特大的冰冰雪，交通堵堵塞，电网中中断，给群众众的生活活带来很很多困难难。化学试试剂氯化化钙作为为融雪剂剂在抗雪雪灾中起起了一定定的作用用。氯化化钙是用用途广泛泛的化学学试剂，可可作干燥燥剂、冷冷冻剂、防防冻剂等等。为了了测定某某氯化钙钙样品中中钙的含含量，进进行如下下实验：准确称称取氯化化钙样品品0.223122 g，放入入烧杯中中，加入入适量66 mool/LL的盐酸酸和适量量蒸馏水水使样品品完全溶溶解，再再滴加335.000 mmL 00.255 mool/LL (NNH4)2C2O4溶液，水水浴加热热，逐渐渐生成CCaC22O4沉淀，经经检验，CCa2已沉淀淀完全。过滤并洗涤所得沉淀。加入足量的10% H2SO4和适量的蒸馏水，中沉淀完全溶解，溶液呈酸性，加热至75，趁热加入0.05 mol/L KMnO4溶液16 .00mL，恰好完全反应。（1）配配平：MnOO4H2C2O4HMn2CO2H2O（2）00.055moll·L1KMMnO44标准溶溶液应置置于（选选填“酸酸式”或或“碱式式”）滴滴定管中中；判断断滴定终终点的现现象为。（3）计计算该氯氯化钙样样品中钙钙元素的的质量分分数（精精确到00.011%）。动手练44答案（1）22、5、6、2、10、8 （2）酸酸式当看看到滴入入1滴KKMnOO4溶液时时，锥形形瓶中溶溶液立即即变成紫紫红色，且且半分钟钟内不褪褪色，即即达到滴滴定终点点。（33）344.600% 9