2022年江苏省2013年高考化学二轮-专题十七-化学计算最新讲义 .pdf

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1、- 1 - 专题十七化学计算【备考策略】近三年的江苏高考题中，计算题主要出现在关NA的计算、有机物组成的定性分析、利用滴定法进行的样品中某物质含量测定、盖斯定律的运用。可以预见，2013 年高考题中，有关NA的计算、盖斯定律的运用，仍然是高考的必考题，有关化学平衡、电离平衡为载体的计算，以化学实验为依托的关滴定法进行的某微粒含量的测定，在试题中出现的几率也很大。类型一、基础计算例 1将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100 mL4.40 mol/L盐酸中，充分反应后产生896 mL H2( 标准状况 ) ，残留固体1.28 g 。过滤，滤液中无Cu2+ 。将滤液加水稀释到 200

2、mL，测得其中c(H+) 为 0.400 mol/L。则原混合物中单质铁的质量是 A B C D【考点透视】化学计算的常用方法和技巧方法规律与技巧差量法差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓“理论差量” ，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。守恒法化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质

3、量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化复原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于复原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化复原反应还是原电池或电解池中均如此。关系式法实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过假设干步反应；测定某一物质的含量可能要经过假设干步中间过程。对于多步反应体系，依据假设干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量

4、的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关化学计算组成推算平衡量计算含量检测样品量综算守恒法元素守恒电荷守恒电子转移守恒组成配比守恒平均法平均组成法平均式量法差量法质量差量体积差量物质的量差量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页- 2 - 系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，防止计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。平均值法所谓平均值法

5、是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数 Mr1 和 Mr2Mr1 大于 Mr2的算术平均值Mr，一定介于两者之间。 所以， 只要求出平均值Mr，就可以判 断出 Mr1 和 Mr2 的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。极端假设法“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用， 可分别假设原混合物是某一纯洁物，进行计算， 确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。讨论法有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范

6、围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围； 4、讨论不定方程的解。【变式训练1】 2012 金陵中学模拟 某合金仅含铜、 铁中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中 Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50 mL b mol L 1 的硝酸溶液中，加热使其充分反应假设硝酸只被复原成NO 。以下说法正确的选项是A假设金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属不再溶解B假设金属全部溶解后，再加入KSCN 溶液，则溶液一定呈血红色D当溶液中金属离子只有Fe3、 Cu2时，则a 与 b 的关系为： b80y(1) 类

7、型二、混合物含量计算例 2四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域，实验室对四氧化三铁纳米微粒样品进行检测。一、定性检测：产品中铁元素价态检测试剂主要有： 3mol/L 硫酸、 0.1mol/L氢氧化钠溶液、 20% 硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水其它用品任选1请选用上述试剂完成下表步骤操作现象、结论 1 取一定量3mol/L 硫酸于试管中，加热煮沸去除溶解氧2 取少量产品于试管中加适量步骤1 处理好溶液溶解，配成溶液固体溶解，溶液呈浅黄色3 取少量步骤2 配好溶液于试管中，滴加几滴20% 硫氰化钾溶液，振荡，产品含有Fe3+ 4

8、，产品含有Fe2+ 二、定量测定：(2) 称取 23.2g 样品于烧杯中，加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，待固体完全溶解后，向所得溶液中加入 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体 g 。取滤液体积的1/10用浓度为molL 1 的酸性KMnO4滴定，至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。样品中Fe3+和 Fe2+的物质的量之比为。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页- 3 - 三、结果讨论3样品中Fe3+和 Fe2+的物质的量之比略大于2：1 的可能原因是。【热点透视】定量实验中的分析处

9、理实验测定方法含量测定质量测定：固体和液体称量、气体增重通过液体或固体吸收称量体积测定：气体排液体水、有机溶剂、溶液测定物质的量浓度测定：滴定法数据处理有效数字：实际上能够测量到的数字，包括全部可靠数字及一位不确定数字在内。计算结果要与小数点后位数最少的数一致。有效数据：定量实验中重复数据需要甄别，删除不合理数据。【变式训练2】 2012南京市二模聚合硫酸铁的化学式可表示为Fea(OH)b(SO4)cm 。取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，将所得溶液平均分为两等份。一份溶液中加入足量的BaCl2 溶液，得到白色沉淀。另一份溶液，加热煮沸后，滴加稍过量SnCl2 溶液，使Fe3+复原为 Fe

10、2+，用甲基橙除去过量SnCl2。然后用0.02000 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定，到达滴定终点时共用去K2Cr2O7标准溶液 50.00mL。计算聚合硫酸铁晶体中a、b、 c 的最简整数比。已知： Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 类型三、流程题中的综合计算例 3 2012扬州市三模黄色固体聚合硫酸铁SPFS 是一种重要的无机高分子絮凝剂，极 易 溶 于 水 ， 作 为 工 业 和 生 活 污 水 处 理 等 领 域 具 有 重 要 的 应 用 。 SPFS 可 表 示 成Fex(OH)y(SO4)znH2O 。工业上常用的一种制备流程为：在SPFS

11、的多个质量指标中，盐基度是重要的质量指标之一，盐基度定义为：盐基度n(OH-)/3n(Fe) 100% 。式中n(OH-) 、 n(Fe) 分别表示固体聚合硫酸铁中OH 和 Fe 的物质的量。试答复以下问题。1写出在酸性介质中用NaClO3氧化 FeSO4 7H2O的离子方程式。2取 7.51 g某固体聚合硫酸铁溶解于水，向其中加入过量的BaCl2 溶液到沉淀完全, 经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀 g, 向上述滤液中加入NH3 H2O ，调节溶液pH=6，经过滤、洗涤、干燥得 Fe2O3固体 g 。试计算该固体聚合硫酸铁的盐基度。3计算出该固体聚合硫酸铁样品的化学式。【特别提醒】化学计算，需防以

12、下错误出现：分子式写错化学方程式写错或不配平或配平错用关系式计算时，物质的量关系式不对相对分子质量算错讨论题，缺讨论过程给出两种反应的量，不考虑一反应物过量要有判断过程要求写出计算标准过程：解、设未知量、方程式或关系式，计算比例关系、比例式主要计算过程、答、单位、的题目还要写出推理过程，不要省略步骤，计算过程要带单位。注意题中对效数字的隐性要求，如所给数据都为位效数字，或都为含小数点后两位小数的数据。绿矾NaClO3 酸性介质水解、聚合减压蒸发SPFS 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页- 4 - 【变式训练3】 2

13、011苏南四市二模某工厂用CaSO4 、 NH3 、H2O 、CO2制备 (NH4)2SO4，其工艺流程如下：已知： Ksp(CaCO3)2.8 10 9 ， 硫酸钙悬浊液中CaSO4136kg? m 3，生产过程中CO2的利用率为 90% ，并测得滤液中c(CO32) 为 0.001 mol?L 1。1甲中通入CO2后发生反应的方程式为：。2求 Ksp(CaSO4) 忽略溶液体积变化 。3假设每天用1000 m3 的 悬浊液，试计算： 可生产纯度为95% 的 (NH4)2SO4多少吨？ 还需要补充含90%CaCO3 的大理石多少吨？计算结果保留一位小数119.2 g Cu与适量浓HNO3 反

14、应，当铜全部反应后，共收集到标准状况下的气体( 不考虑 NO2转化为 N2O4)，反应消耗的硝酸的物质的量可能是2 2011苏南四市二模2.8gFe 全部溶于一定浓度、200mL的 HNO3 溶液中，得到标准状况下的气体，测得反应后溶液的pH 为 1。假设反应前后溶液体积变化忽略不计，则以下有关判断正确的选项是 A反应前HNO3 溶液的浓度为1.0molL 1 B 1. 12L 气体是 NO 、NO2的混合气体C反应后溶液中c(NO3) 0.85molL 1 D反应后的溶液最多还能溶解3(2012 南通一中模拟) 联氨 N2H4 及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N2H4与 N2O4反应能放出大

15、量的热。1 25时， 1.00 g N2H4(l)与足量 N2O4(l) 完全反应生成N2(g) 和 H2O(l) ，放出 19.14 kJ的热量。则反应2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(l) 的 H= kJ mol-1 。2 17 105 Pa， 密闭容器中N2O4和 NO2的混合气体到达平衡时，c(NO2)=0.0300 mol L-1 、c(N2O4)=0.0120 molL-1 。计算反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K。3现用一定量的Cu与足量的浓HNO3 反应，制得1.00 L已到达平衡的N2O4和 NO2为混合气体 17 105 Pa, 理论上至少

16、需消耗Cu多少克？4 2011徐州二模工业上用含锌物料含FeO 、CuO等杂质制取活性ZnO的流程如下：1上述流程中，浸出时用的是60% H2SO4 密度是 g/cm3 ，如配制100 mL 这种 H2SO4溶液，则molL 1 的浓硫酸 mL保留一位小数 。 2加入氧化剂H2O2 后，有Fe(OH)3 沉淀出现，没有Cu(OH)2 沉淀出现，假设溶液中c(Fe3+)=2.6 10 18 molL 1，则溶液中c(Cu2+) 的取值范围是molL 1。 已浸出H2SO4 残渣含锌物料氧化、过滤H2O2 Fe(OH)3置换适量 Zn 残渣沉淀NH4HCO3 CO2、H2O 过滤、洗涤烘干、焙烧活

17、性 ZnO 甲CaSO4 悬 浊足量 NH3 适量过滤乙滤(NH4)2S提纯CaCO3 煅烧生石灰CO2循环使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页- 5 - 知 KspFe(OH)3=2.6 10 39，KspCu(OH)2=2.2 10203加入 NH4HCO3 后生成的沉淀是形态均为Zna(OH)b(CO3)c 的a、b、c 都是正整数两种碱式碳酸锌A、 B的混合物，假设 A中 a=5、 b=6， 则生成碱式碳酸锌A的化学方程式为 。4取洗涤、烘干后的碱式碳酸锌A 和 B 的混合物49.70 g 其物质的量为0.

18、10 mol ，高温焙烧完全分解得到 g ZnO 、 L CO2标准状况和水，试通过计算求出碱式碳酸锌B 的化学式。请使用“课后训练专题十七”活页练习，及时查漏补缺！专题十七化学计算【例 1】C 解析： n(H2mol ，m(Cu)g，n(CuO) nmol ，剩余nmol，溶液中只有FeCl2，故溶液中的n(FeCl2) (molmolmol ，根据电子得失守恒：2n(Fe) 2n(Fe2O3) 2n(CuO)2n(H2) ；根据元素守恒：n(Fe) 2n(Fe2O3mol ，nmol，n(Fe2O3mol，m(Fe)g。【变式训练1】D 解析：金属反应后，溶液中一定含硝酸盐，再加硫酸，形成

19、的硝酸一定会溶解铜或铁，选项A 的说法错误；假设金属全部溶解，溶液可能正好是Fe(NO3)2，则选项B错误；选项C中金属全部溶解，溶液中可能是Cu2 和 Fe2或 Cu2和 Fe3，则 b 应该是个范围， 选项 C错误；选项 D中 n(HNO3bmol ，则 2n(Cu) 3n(Fe) 3n(NO) , n(NO) 2ay3(1 a)y/3，作为常见参加反应的酸的硝酸为2ay3(1 a)ymol ，作为氧化剂的硝酸是2ay 3(1 a)y/3，酸可能过量，故42ay 3(1 a)y/3 0.05b，解得b80y(1a3)。mol/L 酸性高锰酸钾溶液，振荡高锰酸钾溶液紫红色颜色褪去(2) 2

20、0.98 ( 或10049)(3) 制备或测定过程中少量Fe2被氧化了 ( 其他合理答案也可) 解析： (1) 用 KSCN 溶液检验 Fe3，用 KMnO4 溶液检验Fe3中含有 Fe2。(2) Cu2Fe3 =Cu2 2Fe2， n(Fe3 ) 2nmol。酸性 KMnO4 滴定时得反应是5Fe2MnO 4 ，滤液的n(Fe2 ) 5n(MnO 4 mol L 1 0.029 8L 10mol ，故原来的Fe2是0.298molmol, 原 n(Fe3)/ n(Fe2mol2/0.98 100/49 。【变式训练2】 n(SO24) 1.747 5233mol0.007 5mol 精选学习

21、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页- 6 - n(K2Cr2O2) 0.050.020 00molmol n(Fe2 ) n(K2Cr2O2mol n(OH) n(SO24) 2 n(Fe2) 3nmol3mol 2mol abcmol 0.007 5mol 425【例 3】(1) 6Fe2 ClO3 6H =6Fe3 Cl 3H2O (2) 14.29% (3) Fe35(OH)15(SO4)4554H2O 解析： (2)n(Fe)g/160g mol12mol，n(SO24) g /233g molmol，n(OH) 3

22、 n(Fe)2 n(SO24mol ，盐基度 n(OH)/3nmol/mol) 100% 14.29%。(3) n(H2O) (g 56gmol 1 96gmolmol 17g mol1)/18g molmol 。化学式：Fe35(OH)15(SO4)45 54H2O 。【变式训练3】(1) CaSO4 2NH3 CO2 H2O=CaCO3(NH4)2SO4 (2) 2.810 6 tt 解析： (1) 反应物是CaSO4 、2NH3 、CO2 ，结合水书写化学方程式。(2) c(Ca2) Ksp(CaCO3)/ c(CO2310 6mol/L ，反应后的 (NH4)2SO4浓度和硫酸钙悬浊液

23、 的 浓 度 相 等 ， 则c(SO24) 136g L 1 136g/momol/L 。 则Ksp(CaSO4) c(Ca2) c(SO24) 2.8 10 6。(3) 设可生产纯度为95% 的(NH4)2SO4的质量为x。CaSO4 (NH4)2SO4 136 132 136tx xt 每天需 CO2为(1 0001) 1 112.2 kmol ，则需补充90% 的 CaCO3 为 112.210010 3t 。随堂训练1. B 解析： nmol，n(HNO3mol ，n(HNO3)酸 2n(Cu) mol，n(HNO3mol 。2. CD 解析： nmol，硝酸剩余，溶液中的溶质是HNO

24、3和 Fe(NO3)3，nmol，n( 气 mol，则 L气体是NO ，选项B 错误；反应后c(NO3 ) 3c(Fe3 ) cmolL1，选项C 正确；反应前n(HNO3mol/Lmolmol，c(HNO3mol/L，选项A 错误；反应后n(HNO3mol ，nFe(NO3)3mol ，假设用铁溶解在剩余溶液，则最后溶液溶质只有Fe(NO3)2，根据反应3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO 4H2O ， Fe 2Fe(NO3)3=2Fe(NO3)2，溶解的铁的物质的量是3/8mol/2 0.032 5mol，质量是，选项D正确。3. (3) g 解析： (1) n(N2H4)0.031

25、 25mol ，则 H19.14 20.031 25kJmolkJmol 1。(2) 根 据 题 意 知 平 衡 时 ， c(N2O4) 0.012 0mol/L ， c(NO2mol/L ， KcN2O4 c2NO2 0.012 00.030 0 0.030 013.3 。(3) 依据 (2) 反应后的气体中，n(NO2) 0.030 0mol，n(N2O4)0.012 0mol ，根据电子转移相等， 2n(Cu) n(NO2)2n(N2O4)，nmol， m(Cu) 8g。4. (1) 49.9(50.0也可 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

26、- - - -第 6 页，共 7 页- 7 - (2) 2.2 10 6 (3) Zn4(OH)6CO3 (3) 5ZnSO4 10NH4HCO3=Zn5(OH)6(CO3)2 5(NH4)2SO4 8CO2 2H2O (4) Zn4(OH)6CO3 mol/L 98g/mol V(H2SO4)100mL /cm360% ，V(H2SO4)0.049 9LmL 。(2) 根 据Fe(OH)3沉 淀 出 现 ， c(OH ) 3KspcFe3 10 7mol/L ， 因 此c(Cu2) Kspc(OH)2/c2(OH) 2.2 10 6mol/L 。(3) 由流程图可知，反应物是ZnSO4 和

27、NH4HCO3，产物至少有Zn5(OH)6(CO3)2 和 CO2 ，根据元素守恒判断还有(NH4)2SO4 产物，配平判断还有水生成。(4) 依题意 mol 混合物完全分解得到ZnO 、CO2 、H2Omolmolmol，可知 1mol mol Znmol C、6mol H；又知 1mol A 中含 H为 6mol、含 C为 2mol，则 1mol B 中含 H为 6mol、含 C为 1mol；所以B 的化学式可以表示为Znx(OH)6CO3 ，由化合价代数和为0 可得x 4，即B 的化学式为Zn4(OH)6CO3 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页