江苏高考化学计算题专题复习苏教版中学教育高考_中学教育-高考.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:空气NH3NH4NO3HNO3混 合 气 其中反应为 4NH35O2催 化剂4NO6H2O 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
2、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:(1)4NO3O22H2O4HNO3 (2)、步反应叠加 4NH35O2催 化剂4NO6H2O 4NO3O22H2O4HNO3 4NH34HNO3=4NH4NO3 4NH34O2H2O=2NH4NO33H2O NH3%=4/(4+4/0.2)=1/6(或 16.7%)(3)解法一:假设消耗 NH3的总物质的量为 1mol,其中用于制取HNO3的 N
3、H3的物质的量为 x mol,被 HNO3吸收的 NH3的物质的量为 ymol,则有:xy1、abxcy。解得:xcabc ycabab 氨的总利用率(xabyc)1cababc2 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 4abmol;第步需要氨气的物质的量为cab4mol;氨的总利用率cababab4444cababc2 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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化
4、剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生解法三:假设生成 NH4NO3共 1mol 则生成 1molHNO3消耗的 NH3的物质的量为 1/ab,与 HNO3反应的 NH3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
5、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:2ZnS3O22ZnO2SO2 鼓风炉中:2CO22CO ZnO(s)CO(g)Zn(g)CO2(g)假设鼓风炉体积固定且密闭,随反应的进行鼓风炉内不同时间气态物质的物质的量浓度(mol/L)如下表 反应进行时间/min CO Zn CO2 0 0.11 0 0 2 0.1 0.01 0.01 30 c1 c2 c2 35 c1 c2 c2(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”
6、);(2)已知:该温度时,化学平衡常数 K=1.0,则表中 c1 (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21c+1ab cababc2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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的量为其
7、中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生全被 CO 还原,焙烧炉和鼓风炉消耗的 O2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 O2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 c1浓度为 CO 的平衡浓度。设:从起始到平衡 CO 的浓度变化为
8、 x mol L-1 ZnO(s)CO(g)Zn(g)CO2(g)起始:0.11 0 0 变化:x x x 平衡:(0.11x)x x 则该温度下反应的平衡常数 即:x2x0.110(x1.1)(x0.1)0 x0.1 molL-1 所以 c10.01 molL-1 (3)焙烧炉中:2ZnS3O22ZnO2SO2 鼓风炉中:2CO22CO ZnO(s)CO(g)Zn(g)CO2(g)22ZnS 3O22C O2=2Zn 2CO2 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
9、以此计量关系进行计算南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生则焙烧炉和鼓风炉消耗的 O2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
10、风炉消耗的 O2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:CH2CH2Cl2CH2CICH2C1 CH2ClCH2C1CH2CHClHCl 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)(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:K=(0.11 0.8)20.11 0.2=
11、0.352ZnO(s)CO(g)Zn(g)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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的
12、量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生2CH2CH24HClO22CH2ClCH2Cl2H2O 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
13、反应中既不生成氯化氢,也不消耗氯化氢)。解析:(1)CH2ClCH2ClCH2=CHCl2862.5HCl36.52.8t 98%95%m1m2CH2=CH2 解得:m1=5.8t m2=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 xa%,由反应生成的二氯乙烷为 yc%,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:yxabbcc 200 反应、中乙烯的投料比应为abbcc 200。反应物的利
14、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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生4、
15、工业生产粗硅的主要原理为:SiO22C 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 SiO2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)氯 气SiCl4(l)提纯氢气Si(纯)若上述反应中 Si(粗)和 SiCl4的利用率均为 80%,制粗硅时有 10%的SiO2的 SiO2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)SiHCl3(l)H2(g)反应:SiHCl3H2 1373KSi(纯)3HC
16、l 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 H2的利用率为 80%,则在下轮次的生产中,需补充投入 HCl 和 H2的体积比为多少?3273K粗 硅反应HCl反应HClH2H2纯 硅553-573K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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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
17、为假设实际生产中反应中含氮物质的利用率分别为反应中设消耗的总物质的量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生解 析:(1)SiO2 2C Si(粗)2CO 5mol 10mol 5mol SiO2 3C =SiC2CO 1mol 3mol 1mol m(碳):m(SiO2)=(1312):(660)=13:30(2)SiO2Si(粗)氯气SiCl4(l)提纯氢气Si(纯 )6028m 75%90%80%80%100.8t 解得:m=500t(3)反应:
18、Si(粗)3HCl(g)SiHCl3(l)H2(g)反应:SiHCl3H2 1373KSi(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 3273K553-573K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南通一检某化肥厂两个化
19、学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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反应中设消耗的总物质的量为其中用于制取的的物质的量为被吸收的的物质的量为则有解得氨的总利用率解法二假设第步参加反应的氨气的物质的量为则生成硝酸的物质的量第步需要氨气的物质的量为氨的总利用率解法三假设生成共则生二、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)
20、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(SO4)3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:SO22Fe32H2OSO22Fe24H Cr2O726Fe214H2Cr36Fe37H2O(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 1
21、3.03kJ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。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南通一检某化肥厂两个化学方程式合并为一个化学方催化剂程式可表示为若不考虑副反应且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
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