2022年江苏高考化学计算题专题复习_. .pdf
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1、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
2、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+3
3、H 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 - - - - - - -
4、- - 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 :
5、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
6、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
7、=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%,
8、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 - - - - - - - -
9、 - 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
10、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:0.1100
11、0.11 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
12、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
13、,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32
14、73K 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
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