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专题复习17:化学计算专题复习学案


高三化学专题复习;化学计算
化学计算的高考要求: 1、掌握有关相对原子质量、相对分子质量及确定化学式的计算; 2、掌握有关物质的量的计算; 3、掌握有关气体摩尔体积的计算; 4、掌握有关物质溶解度的计算; 5、掌握有关溶液浓度(溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度)的计算; 6、掌握有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算; 7、掌握有关燃烧热的计算; 8、掌握

利用化学方程式的计算; 9、以上化学基本概念和基本理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础、化 学实验等知识内容中,具有计算因素的各类问题的综合应用。

第一讲

计算型选择题巧解方法

【考点点拨】选择型计算题的命题意图是以考查考生的计算能力为主,强调基本概念和 基本原理的灵活运用,通过合理的巧妙的方法,不需要经过复杂的计算过程。选择型计 算题常见的解题方法有概念解析法、原理解析法、图形解析法、巧解法(如十字交叉法、 差量法、守恒法、极值法、估算法等)。主要考查学生思维的敏捷性和发散性。命题趋 势,继续保持技巧性强、智能要求高的题型。 【解题特点】:“不要过程,只要结果,解题入口宽,方法多。”解题时应运用题干给 的条件,备选答案给出的提示,采用灵活的方法进行巧解妙算,实施速解策略,则可事 半功倍。 【解题指导】:要注意从题干上抓信息,从备选答案中找启示,从定量关系上作判断, 从限制条件中寻答案,从例题分析中学方法,要能自觉运用估算、极限法、守恒法、差 值法、平均值法、十字交叉法等去巧解速算。基础在熟练的化学基本运算,关键在灵活、 敏捷的思维能力。 [典例解析] [型例题1]有某硫酸、硫酸亚铁、硫酸铁混合溶液100mL,已知溶液中各阳离子的物质的 量浓度相等,硫酸根离子总浓度为6mol/L。此溶液中溶解铁粉的质量为 A、10.6g B、11.2g C、33.6g D、5.6g [思路点拨]本例采用守恒法解题。守恒法就是巧妙地选择化学式中某两数(如总化合价 数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后微粒(如原子、电子、 离子)的物质的量保持不变,以它们作为解题的依据,这样可避免书写化学方程式,从 而提高解题的速度和准确性。由于电解质溶液中,阳离子所带的正电荷总数一定等于阴 + 离子所带的负电荷总数,所以本题可利用电荷守恒关系求解。根据题意,可设溶液中H 、 2+ 3+ Fe 、 Fe 物质的量各为x。 根据电荷守恒, (1+2+3) x=6×0.1×2, x=0.2mol, 0.2mol + 3+ H 可溶解0.1mol Fe, 0.2molFe 可溶解0.1molFe,所以此溶液共可溶解Fe粉:56g/mol ×(0.1mol+0.1mol)=11.2g。 [参考答案] B。 [典型例题2]丁烷、甲烷、乙醛的混合气体在同温同压下和CO2 的密度相同,则三种气体 的体积比为

1

A、5∶1∶2 B、1∶2∶5 C、4∶2∶7 D、2∶1∶5 [思路点拨]本例采用十字交叉法解题。十字交叉法是一种数学运算技巧,也是有关混合 物的计算中一种常用的解题方法。它能将某些本来需要通过一元一次方程或二元一次方 程组来解的计算转化为简单的算术运算,因而具有快速、准确的特点。 Mr(C4H10) = 58, Mr(CH4) =16, Mr(C2H4O) = 44, Mr(CO2) = 44, 由于乙醛的分子量 和CO2 相同, 无论乙醛取何种体积比, 对混合气体的密度无影响。 故要使混合体密度与CO2 相同,取决于丁烷和甲烷的体积比: C4 H10 CH4 58 44 16 14 28

n(C4 H10):n(CH4) =(58-44):(44-16)=28:14 故:V(C4 H10):V(CH4):V(C2H4O) = 2:1:V。 [参考答案] CD。 [典型例题3](2002上海)0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮化物(NO、NO2 、N2O4)混合 气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是 A、30 B、46 C、50 D、66 [思路分析]本例采用的方法是极值法。极值法(又称极端思维法)就是从某种极限状态 出发,进行分析、推理、判断的一种思维方法。一般做法是,先根据边界条件(极值) 确定答案的可能取值范围,然后再结合题给条件,确定答案。从极限的角度分析,若生成 的气体全部是NO,则相对分子质量为30;若生成的气体全部是NO2,则应为NO2和N2O4的混合 物.0.03molCu完全反应生成的NO2应为0.06mol,质量为2.76g, 由于NO2转化为N2O4时n减小, 所以混合气体的物质的量为0.05mol,平均相对分子质量为2.76/0.05=55.2。所以混合 气体的平均相对分子质量应在30-55.2之间。 [参考答案]BC [典型例题4](全国高考题)在一个6L的密闭容器中,放入3LX(气)和2LY(气),在一定 条件下发生下列反应:4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+ nR(气)。反应达到平衡后, 容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3,则该反应方程式中n 值是 A、3 B、4 C、5 D、6 [思路分析]本例采用的方法是估算法。有些计算题,若按常规方法求解,需经过比较复 杂的计算才能得出结论,但如果能从概念入手,充分利用边界条件、极限等,即可速算、 巧算,乃至无须计算就可以迅速、准确地得出结果,所以这种方法也叫“似算非算法”。 从表面看,这是一道关于平衡的计算题,如果按部就班求解,既麻烦又易出错, 若能变换思维角度,则此题根本不用计算,用化学原理直接推,即可得出结果。根据“等 温、等容时,等质量的任何气体,它们的压强与其物质的量成正比”及题给条件就不难 判定出:混合气体总物质的量增加了。再根据“X的浓度减小”,可知平衡向右移动。因 此,气体的系数应满足:4+3 < 2 + n,即n > 5。 [参考答案] D。

2

[课后巩固练习] 1、 某碱金属R及其氧化物组成的混合物4.0g,与水充分反应后,蒸发溶液,最后 得干燥固体5.0g,则该碱金属元素是 A、Li B、Na C、K D、Rb 3 2、把70%HNO3(密度为1.4g/cm )加到等体积的水中稀释后硝酸溶液中溶质的质 量分数是 A、0.35 B、<0.35 C、>0.35 D、≤0.35 3、38.4mg铜与适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4mL(标准状况), 反应消耗的HNO3 的物质的量可能是 -3 -3 -3 -3 A、1.0×10 mol B、1.6×10 mol C、2.2×10 mol D、2.4×10 mol 4、电解含有重水的普通水时,在两极收集到气体18.5g,在标准状况下其体积33.6L。那 么这些气体中重氢和普通氢的原子个数比为 A、1∶2 B、2∶3 C、1∶3 D、3∶2 5、在化合物X2Y和YZ2 中,Y的质量分数分别为40%和50%,则化合物X2YZ3 中,Y的质量分 数约为 A、35% B、30% C、25% D、20% 6、硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料。19.2g纯铜粉理论上可制得纯净硝酸 铜晶体的质量为 A、28.2g B、56.4g C、64.2g D、72.6g 7、已知硫酸铜在25℃时的溶解度为25g,如果在25℃下,将50g硫酸铜放入100g水中,充 分搅拌溶解后,所得溶液的质量为 A、125g B、115g C、105g D、84g 8、 Fe和Fe2O3 的混合物共15g, 加入150mL稀H2SO4, 在标准状况下收集到1.68LH2, Fe和Fe2O3 均无剩余。为中和过量的H2SO4,并使FeSO4 全部转化为Fe(OH)2 沉淀,消耗了200mL 3mol/L的NaOH溶液,则该H2SO4 的物质的量浓度为 A、2.25mol/L B、2mol/L C、0.3mol/L D、0.6mol/L 9、有一种由Na2S、Na2SO3 和Na2SO4 组成的混合物,经测定含硫30.4%,则此混合物中氧的 质量分数为 A、25.9% B、28.7% C、47.3% D、无法计算 10、在一定条件下,某密闭容器中发生反应:2SO2(气)+ O2(气) 2SO3(气)+ Q, 反应达平衡后,SO2 、O2 、SO3 的物质的量之比为3∶2∶4。其它条件不变,升高温度 达到新平衡时,SO2 为1.4mol,O2 为0.9mol,则此时SO3 物质的量为 A、1.4mol B、1.6mol C、1.8mol D、2.0mol 11、一定条件下amol CO2 通过足量 Na2O2,将所得气体与bmol NO 混合,得cmol气体。若 不考虑NO2 的二聚反应,则关于c的判断错误的是 A、若a<b时,c >(a+b) B、若a<b时,c<(a+b)

C、若a>b时,c =(a+b) D、若a=b时,c =(a+b) 12、50mL三种气态烃的混合物与足量氧气混合,点燃爆炸后恢复到原来的状况(常温、 常压),体积共缩小100mL,则三种烃可能是 A、CH4 、C2H4 、C3H4 B、C2H6 、C3H6 、C4H6 C、CH4 、C2H6 、C3H8 D、C2H4 、C2H6 、C2H2 13、 某化肥厂用NH3 制NH4NO3 。 已知: 由NH3 制NO的产率是96%; 由NO制HNO3 的产率是92%; HNO3 与NH3 反应生成NH4NO3 。若不考虑生产中的其它消耗,则制HNO3 所用去NH3 的质

3

量占总消耗NH3 质量的 A、47.0% B、50.0% C、53.1% D、88.3% 14、在一定条件下,CO和CH4 燃烧的热化学方程式:2CO(g) + O2 (g) 2CO2 (g); △H=-566KJ/mol,CH4 (g) + 2O2 (g) CO2(g)+ 2H2O(g);△H=-890KJ/mol,由 1mol CO和3mol CH4 组成的混和气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为 A、2912KJ B、2953KJ C、3236KJ D、3867KJ 15、C8H18 经多步裂化,最后完全转化为C4H8 、C3H6 、C2H4 、C2H6 、CH4 五种气体的混合物, 该混合物的平均相对分子质量可能是 A、28 B、30 C、38 D、40 16、 铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸, 若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2 气体和 336mL的N2O4 气体(都已折算到标准状况下),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧 化钠溶液,生成沉淀的质量为 A、9.02g B、8.51g C、8.26g D、7.04g

第二讲

多步反应的计算

[考点点拨]化工生产或化学实验中,要制得某一产品常常涉及多步反应。若要计算产物 与原料的质量关系,可以根据化学方程式找出连续反应的过程中不同反应步骤之间反应 物、生成物物质的量关系,即利用关系式法进行一次性计算,以简化运算过程。命题趋 势,继续保持原题型,即源于工业生产和生活实际的应用型计算。 [解题指导]在实际生产中,从原料到最终产物,一般都不是一步完成的,中间需经过多 个连续的反应过程,像这样的连续反应,我们称为多步反应。在多步反应中,第一步反 应的产物,即是下一步反应的反应物。根据化学方程式,每一步反应物和生成物之间有 一定的量的关系,即物质的量之比是一定的。所以,可以利用某中间物质为“中介”, 找出已知物质之间的量的关系,简化解题过程。在进行多步反应的计算时,一般解题步 骤为: 1、写出各步反应的化学方程式。 2、根据化学方程式找出可以作为中介的物质,并确定最初反应物、中介物质、最终 生成物之间的量的关系。 3、确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系。 4、根据所确定的最初反应物和最终生成物的量的关系和已知条件进行计算。 [典例解析] [典型例题1]工业上常用接触法制硫酸。现用80吨黄铁矿制硫酸,最后生产出100吨98%的 硫酸。 (1)黄铁矿中硫元素的质量分数至少达到 %。 (2)若反应过程中硫元素的损失率为5%,求黄铁矿中FeS2的质量分数? [思路分析]先写出化学反应方程式:

SO3+H2O=H2SO4 根据化学方程式,可以找出下列关系:

4

FeS2 -2SO2-2SO3-2H2SO4 即 FeS2 -2H2SO4 也可以根据硫元素的转化关系得: S——2SO4 [参考答案](1)由 S —————— H2SO4 32 98 80t× w(s) 100t× 98% 得 w(s) === 40% (2)由 FeS2 —————— 2H2SO4 120 2× 98 80t× 95%× w(FeS2) 100t× 98% 得 w(FeS2) === 78.9% [典型例题2]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: CH2 == CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl ???? ① CH2Cl-CH2Cl→CH2 === CHCl+HCl????② 请回答以下问题: (1)已知反应①中二氯乙烷的产率(产率=

实际产量 ×100%)为98%,反应②中氯乙烯 理论产量

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: 2CH2 == CH2+4HCl+O2→2CH2Cl-CH2Cl+2H2O ??③ 由反应①、③获得二氯乙烷,再将二氯乙烷通过反应②得到氯乙烯和副产物氯化氢, 副产物氯化氢供反应③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①、③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②中氯化氢的产率为b%。试计算: 反应①、③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)。 [思路分析](1)根据题中给出反应式①②找出关系式,然后根据关系式进行计算。 CH2 == CH2———— CH2 ==CHCl———— HCl 28 62.5 36.5 2.8t× 98%× 95% m(CH2=CHCl) m(HCl) 得 m(CH2 == CHCl) == 5.8t m(HCl) = 3.4t (2)设投入反应①、③的乙烯物质的量分别为x、y,则: 由反应①生成的二氯乙烷为x·a%, 由反应③生成的二氯乙烷为y·c%。 则由反应①、③共制得二氯乙烷的物质的量为(x·a%+y·c%), 通过反应②可获得HCl的物质的量为(x·a%+y·c%)·b%。

5

据题意,反应③消耗的HCl为2·y·c%,则: 2· c%=(x· y· a%+y· b% c%)· 解得:

x 200 c ? bc = ab y
200 c ? bc 。 ab

反应①、③中乙烯的投料比应为 [参考答案]见上

[典型例题3]工业上常用漂白粉跟酸反应放出的氯气质量对漂白粉质量的分数(x%)来表 示漂白粉的优劣,漂白粉与酸的反应Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4=2CaSO4+2Cl2↑+2H2O。现为 了测定一瓶漂白粉的x%进行了如下实验:称取漂白粉样品2.00g,加水研磨后转入 250mL容量瓶内,用水稀释至刻度,摇匀后,取出25.0mL,加入过量KI溶液和过量的 稀硫酸静置,待漂白粉放出氯气与KI完全反应后,用0.100mol/L的Na2S2O3标准溶液滴 定反应中生成的碘,反应如下:2Na2S2O3+I2 === Na2S4O6+2NaI。滴定时用去Na2S2O3溶液 20.0mL,试由上述数据计算漂白粉的x%。 [思路分析]本题实际上可看成是多步反应的计算,只要写出所有有关反应方程式,找出 Cl2和Na2S2O3间物质的量的关系,列出比例式即可求解,有关配平的化学方程式: Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2↑+2H2O Cl2+2KI 2KCl+I2 2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI 关系式:Cl2 ~ 2Na2S2O3 [参考答案]设25.0ml溶液中产生的Cl2的质量为y。 Cl2 ———— 2Na2S2O3 71g 2mol —3 y 0.100× 2.0× 10 mol —3 解得:x= 71×10 g x%=

71? 10-3 g × 100%=35.5% 25.0mL 2.00g ? 250mL
2+ 3

答:漂白粉的x%的为35.5%。 [典型例题4]人体血液里Ca 离子浓度一般采用g/cm 来表示。 今抽取一血样20.00mL, 加适 量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液,可析出草酸钙(CaC2O4)沉淀,将草酸钙沉淀洗涤后, 溶于强酸,可得草酸(H2C2O4),再用0.02mol/LKMnO4溶液滴定,使草酸转化为CO2逸 2+ 出, 这时共消耗12.00mLKMnO4溶液, 求血样中Ca 的浓度。 已知: 2C2O4+2KMnO4+3H2SO4 5H === 2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O [思路分析]纵观此题,各步反应有关物质间的关系为: 2+ 5Ca ——5CaC2O4——5H2C2O4——2KMnO4, 2+ 因此,得关系式5Ca ——2KMnO4 2+ [参考答案]设20mL的血样中含Ca 的质量为x。 2+ 5Ca ———— 2KMnO4 5× 40g 2mol -3 x 0.02mol/L× 12.00× 10 L

6

x=

5 ? 40g ? 0.02mol/L? 12.00 ? 10?3 L =0.024g 2mol
2+ 3 3

血样中的Ca 的浓度为0.024g/20.00cm =0.0012g/cm

[课后巩固练习] 1、某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知:由NH3制NO的产率是96%,由NO制HNO3的产率是92%, HNO3跟NH3反应生成NH4NO3。则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑生产上 的其他损耗) %。 2、 我国政府为消除碘缺乏病, 强制推广食用加碘盐[在食盐中加一定量碘酸钾 。 (KIO3) ]。 (1)常温下碘酸钾较稳定,100℃以上发生分解。用加碘盐时,正确的方法是 (填选项的标号)。 A、炒菜时,先在冒烟的油锅中放入加碘盐 B、用高压锅炖汤时,先在水中放入加碘盐 C、待菜肴熟后,才加入适量加碘盐调味 (2) 以石墨为电极用KI-KOH溶液为电解液, 在一定条件下进行电解, 在阳极区生成KIO3, 在阴极生成H2。该电解总反应的化学方程式: 。 (3)人体摄入的碘在甲状腺内会形成甲状腺素,其反应过程表示为

①A与I2反应的化学方程式为: 。 ②产物C的结构简式为 。 (4)国家规定,每千克食盐中需含碘元素20mg~40mg。现称取250g某加碘盐样品,在酸 - - - + 性条件下用足量KI溶液将其中IO3 全部转化成I2(IO3 +5I +6H === 3I2+3H2O),生 -4 2- - 2- 成的I2恰好被1.2×10 molNa2S2O3还原(2S2O3 +I2 === 2I +S4O6 )。试通过计算, 判断该加碘盐是否合格。

3、测血钙的含量时,可将2.0mL血液用蒸馏水稀释后,向其中加入足量的草酸铵 2+ (NH4)2C2O4后,再用KMnO4的酸性溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn ,若终点 -4 -1 时用去20.0mL×10 mol· 的KMnO4溶液。 L (1)当血液中钙的含量太低时,肌肉会表现 。 (2) 写出用KMnO4滴淀H2C2O4的离子方程式 。 (3)判断滴定终点的方法是 。 -1 (4)计算血液中含钙离子的浓度为 g· 。 mL

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4、取某城市用煤样品4.8g,将燃烧产生的SO2通入足量氯水中。再加入25.00mL浓度为 -1 -1 0.01mol·L 的BaCl2溶液,取过滤后的滤液用0.10mol·L Na2SO4溶液滴定,当滴入 2+ 10.00mL时恰好将滤液中Ba 完全沉淀出来。 (1)求该城市用煤含硫的质量分数。 (2)若该城市每天烧煤平均0.8万吨,其中80%的硫转化为SO2进入空气,设某天该SO2中 6 3 的70%未能扩散而随着约8×10 m 的雨水降落到地面上,取一定体积的酸雨试样,在 空气中长时间放置,最终酸雨pH约为多少?(计算结果请用对数形式表示)

5、为了测量水中有机物等还原性污染物的含量,通常把1L水样与强氧化剂完全作用时消 -1 耗氧化剂的量,折算成以氧气为氧化剂时的质量(O2mg· )来表示,称为该水样的化 L -1 学耗氧量(COD)。我国明文规定:COD>500mg·L 的污水不得直接排放。 -1 为了测定某工业废水的COD, 实验如下: 量取废水样品20.00mL,加入0.100mol· KMnO4 L -1 溶液10.00mL和少量稀H2SO4, 在一定条件下反应后, 再用0.200mol· 的草酸钠 L (Na2C2O4) 溶液滴定过量的KMnO4,达到滴定终点时消耗Na2C2O4溶液11.00mL。 2+ (1)写出酸性介质中KMnO4(被还原为Mn )与Na2C2O4(被氧化为CO2)反应的离子方程 式 。 (2)计算该水样的COD。写出计算过程。 -1 (3)如果每次取水样20.00mL,加入等体积的0.100mol·L 酸性KMnO4溶液,为简化计算, -1 令滴定过量的KMnO4时,每消耗1.00mLNa2C2O4溶液,就相当于水样的COD为10mg·L , 该Na2C2O4溶液的物质的量浓度应配制为多少?

6、为测定大气中臭氧(O3)含量,将0℃、1.01 ×10 Pa的空气33.6m 慢慢通过足量KI溶 -1 液,使臭氧完全反应;然后将所得溶液用60.0mL 0.0100mol·L 的Na2S2O3溶液,恰好 到达终点。计算空气中臭氧的体积分数。发生反应如下: 2KI+O3+H2O=2KOH+O2+I2 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

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7、 苯酚与溴的反应可用于苯酚的定量测定, 方法如下: ①按物质的量之比为1: 5酸制KBrO3 -KBr溶液1000mL, 该溶液在酸性条件下完全反应可以生成0.05molBr2;②用该溶液 (含 过量的Br2)与苯酚充分反应后,用KI还原未反应的溴,再用Na2S2O3标准溶液滴定所生 成的碘,Na2S2O3与I2反应的化学方程式为:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;③根据所消耗的 Na2S2O3标准溶液的毫升数,便可计算苯酚的纯度。现称量0.2g苯酚试样,在一定条件下 溶于水并稀释为250mL, 取该溶液10mL上述KBrO3 -KBr溶液在酸性条件下反应后, 加入 过量KI,再用0.1mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗 Na2S2O3溶液5.2mL。 试计算苯酚试样的纯度?(苯酚式量94)

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第三讲

有关混合物的计算

[考点点拨] 有关混合物的计算是高考化学综合计算题的主体。近年高考题中,常常在讨论中引 入混合物成分分析,并设置不确定因素,从而引出必须通过讨论,再加以推断和计算以 确定混合物的组成的多种型题。 近几年来常见题型有: (1)计算型选择题,判断杂质成分的混合物计算。 (2)求混合物中各组成分含量的计算。 (3)渗入反应物过量判断的混合物计算。命题趋势:继续保持原题型,难度稳中有降。 [解题指导] 1、 混合物计算是化学计算中的一种最基本的类型。 混合物可以是固体、 气体或溶液, 解题过程中必须仔细审题,理清各物质之间的数量关系,必要时可采用图示或简捷的化 学用语表示。 2、二元混合物是混合物计算中最重要的也是最基本的一种类型,其一般解题思路: 设二个未知数,然后根据有关反应的化学方程式中物质的量关系,列出二元一次方程组 求解。 3、在解题中注意运用守恒法、极值法和差量法等方法以简化解题过程。 [典例解析] [典型例题1] 把含有一种氯化物杂质的氯化镁粉末95mg溶于水后,与足量的硝酸银溶液 反应,生成氯化银沉淀300mg,则该氯化镁中的杂质可能是 A、氯化钠 B、氯化铝 C、氯化钾 D、氯化钙 [思路分析]本题采用“极端假设法”,假若95mg粉末全部是氯化镁,将它溶于水与足量 AgNO3溶液反应得到287mgAgCl↓, 而现在得到300mg沉淀, 说明所含杂质中氯的质量分 数必须比MgCl2中氯的质量分数高。只有AlCl3符合题意。 [参考答案]B [典型例题2]取一定量Na2CO3、 NaHCO3和Na2SO4的混合物与250mL1.00mol· 过量盐酸反应, L -1 生成2.016LCO2(标准状况),然后加入500mL0.100mol·L Ba(OH)2溶液,得到沉淀的 -1 质量为2.33g,溶液中过量的碱用10.0mL1.00mol·L 盐酸恰好完全中和。计算混合物 中各物质的质量。 [思路分析]本题考查化学计算中有关物质的量、溶液浓度、气体摩尔体积以及利用化学 方程式的计算,同时也考查碳酸盐、硫酸盐的一些性质和反应。上要求考生能将试题 中给出的信息和数据进行分析,找出过程中所发生的化学反应以及参与反应的物质之 间的化学计量关系进行计算。 试题给出混合物所含的组分:Na2CO3、NaHCO3和Na2SO4,加入足量盐酸后,Na2SO4不 反应,而Na2CO3和NaHCO3则与之完全反应。 Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O ① NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O ② 反应后,溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液,Na2SO4与Ba(OH)2发生如下反应 Ba(OH)2+Na2SO4 == BaSO4↓+2NaOH ③ 同时Ba(OH)2又与溶液中的盐酸(剩余的和再次加入的)反应: Ba(OH)2+2HCl == BaCl2+2H2O ④ 上述4个反应是试题中所涉及的所有反应,依据这4个化学方程式和其中各物质的化学 计量关系可进行如下计算。
9
-1

由反应③中生成的BaSO4质量可以计算混合物中Na2SO4质量: m(Na2SO4)=

2.33g -1 × 142g· mol =1.42g ?1 233g/mol

由试题给出的CO2体积可以算出CO2的物质的量 n(CO2) =

2.016 L =0.0900mol 22 .4L/mol -1

这些CO2是由反应①和②生成的。设Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x和y,可以列出 x+y=0.0900mol 虽然试题没有直接给出与Na2CO3、 NaHCO3作用所用去的盐酸的量, 但是可以由两次加入 的盐酸量减去与Ba(OH)2作用的盐酸的量来求算。 也就是①和②反应所用去的盐酸的物 质的量为 -1 -1 -1 n(HCl)=0.250L× 1.00mol· -0.500mL×1.00mol·L ×2+0.0100L× L 1.00mol· L =0.160mol 由①和②化学方程中盐酸和Na2CO3、NaHCO3的物质的量的关系可列式: 2x+y=0.160mol 解方程组 ?

mol ?x ? y ? 0.0900 得x=0.0700mol,y=0.0200mol ?2x ? y ? 0.160mol

根据物质的质量、物质的量和摩尔质量之间的关系可分别计算Na2CO3和NaHCO3的质量: -1 m(Na2CO3)=0.0700mol× 106g· mol =7.42g -1 m(NaHCO3)=0.0200mol× 84g· mol =1.68g [参考答案]见上 [典型例题3]在一定条件下,使H2和O2的混合气体26g充分发生反应,所得产物在适当温度 下跟足量的固体Na2O2反应,使固体增重2g。求原混合气体中O2和H2的质量。 [思路分析]这是一道综合性较强的计算题,涉及到相对原子质量、相对分子质量的计算, 利用化学反应方程式的计算。考查了考生融会贯通地进行严密的逻辑思维的能力。 要求出原混合气体中O2和H2的质量, 关键就是要求出O2和H2充分反应后生成的H2O的质 量。于是首先要根据题设,讨论Na2O2和生成的H2O之间的化学反应,从固体增重2g求出 H2O的质量。由方程式 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 36 32 看出每当36gH2O参加反应, 则放出32gO2,固体增重(36g-32g)=4g。 现固体增重2g, 可以计算出参加反应的H2O为18g。 这种利用化学方程式的计算是经常遇到的, 有时称为“差量法”,即是通过一种“差 量”,如本题中的固体Na2O2增重2g,求出某一参与反应的物质的质量,如本题中求出 H2O的质量。 解出H2O的质量为18g后,问题就变成了H2和O2的混合的气体26g,反应生成了18gH2O, 求原混合气体中O2和H2的质量。这部分计算仍属于利用化学方程式的计算,根据化学 反应方程式 2H2+O2=2H2O 显然这18gH2O是由2gH2和16gO2反应生成的。问题是剩下的8g气体是什么?既然是充 分反应,所以8g气体不会是O2和H2的混合物,要么是8gO2,要么是8gH2,总之是有一种 反应物过量。所以这种计算是有过量反应物的计算,因此要对过量物加以讨论。思维

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的严密性就体现在这里。 若剩余的8g气体是O2,则答案是原混合气体中有24gO2和2gH2。若剩余的8g气体是H2, 则答案是原混合气体中有16gO2和10gH2。 [参考答案]2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 每当36gH2O反应,则放出32gO2,固体增重4g。 设xgH2O反应,固体增生2g。x=

36 ? 2 =18,故知有18gH2O参加反应。 4

18gH2O是由2gH2和16gO2反应生成的,过量未参加反应的气体为26g-18g=8g (1) 若过量的气体是8gO2,则原混合气体中O2 :8g+16g=24g ,H2 :2g (2) 若过量的气体是8gH2,则原混合气体中O2 :16g, H2 :8g+2g=10g [典型例题4] Fe2O3、ZnO、CuO的混合固体粉末ag,在加热条件下用足量CO还原,得到金 属混合物2.41g,将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后,产生5.00g白色沉淀。 (1)a= g。 (2)若agFe2O3、ZnO、CuO的混合物总物质的量为bmol,则Fe2O3的物质的量为 mol.(用含b的代数式表示) (3)将agFe2O3、ZnO、CuO的混合物溶于足量的盐酸中,再加入适量的铁粉,溶液中的 3+ 2+ Fe 、Cu 全部被还原,同时收集到224mLH2 (标准状况下), 共用去了0.03mol铁粉, 求原混合物中Fe2O3、ZnO、CuO的物质的量分别为多少? [思路分析]这是一道能力要求较高,技巧性较强的混合物的计算题,主要考查铁等金属 及其化合物的性质。 第(1)题述及的化学反应如下: Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 (1) ZnO+CO== Zn+CO2 (2) CuO+CO==Cu+CO2 (3) Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O (4) 由反应(1)、(2)、(3)可知金属氧化物失氧的质量等于CO得氧的质量,而CO得 氧的质量可由反应(4)中CaCO3的质量求出,CO得氧的质量等于

m(CaCO3 ) 16g/mol ×M(CO2)× 。 44g/mol M(CaCO3 )
由m(金属氧化物混合物)=m(金属混合物)+m(金属氧化物混合物失氧) 得a=2.41g+

5.00g 16g/mol -1 ×44g·mol × =2.41g+0.8g=3.21g 100g/mol 44g/mol

第(2)题,由第(1)题可知ag金属氧化物混合物中氧原子总的物质的量

0.8g =0.05mol,设ag金属氧化物混合物中,Fe2O3的物质的量为xmol,则 16g/mol b n(ZnO)+n(CuO)=bmol-x由氧原子守恒得,3x+bmol-x=0.05mol,得x=(0.025- )mol。 2
n(O)= 第(3)题,根据金属氧化物的混合物的质量、氧化物中氧的质量及氧化物溶于酸所 得溶液与Fe粉反应消耗铁粉的物质的量建立代数方程求解。设ag金属氧化物混合物中 Fe2O3、ZnO、CuO的物质的量分别为x、y、z,则得 -1 -1 -1 160g· mol x+81g· moly +80g· mol Z=3.21g ① 由氧原子守恒得
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3x+y+z=0.05mol ② + 3+ 再由反应 Fe2O3+6H == 2Fe +3H2O x 2x 3+ 2+ 2Fe +Fe == 3Fe 2x x + 2+ CuO+2H == Cu +H2O z z 2+ 2+ Cu +Fe == Fe +Cu↑ z z + 2+ Fe+2H == Fe +H2↑ 0.01mol 0.01mol 得 x+z+0.01mol == 0.03mol ③ 联立方程 ①、②、③解得x=0.01mol, y=0.01mol, z=0.01mol [参考答案](1)a=3.21g (2)(0.025-

b ) mol 2

(3)设ag金属氧化物混合物中Fe2O3、ZnO、CuO的物质的量分别为x、y、z, -1 -1 -1 得160g·mol x+81g· mol y+80g· mol z=3.21g ① 3x+y+z=0.05mol ② 2+ 2+ Fe2O3-2Fe -Fe CuO-Cu -Fe Fe - H2 x x z z 0.01mol 0.01mol ③ x+z+0.01mol=0.03mol 联立①、②、③解之得x=0.01mol, y=0.01mol, z=0.01mol [课后巩固训练] 一、选择题 1、取一定量的镁铝合金,用足量的盐酸溶解后,再加入过量的氢氧化钠溶液,然后滤出 沉淀物,加强热灼烧,最后得到白色粉末,冷却后称重,这些粉末与原合金的质量相 等,则合金中铝的质量分数为 A、20% B、40% C、58.6% D、60% 2、在一定条件下,NO和NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物10mol,充分 反应后所得产物中,若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多14g。则原混合物中NO和NH3 的物质的量分别为 A、5mol和5mol B、4mol和6mol
+ - -

C、3mol和7mol

D、8mol和2mol

3、将KCl和KBr混合物13.400g溶于水配成500mL溶液,通过足量Cl2让其反应,将溶液蒸干 得固体11.175g。则原溶液中K 、Cl 、Br 的物质的量浓度之比为 A、1:2:3 B、3:2:1 C、1:3:2 D、2:3:1 4、将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应中,还剩余 2mL无色气 体,则原混合气体中O2的体积是 A、1.2mL B、2.4mL C、3.6mL
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D、4mL

5、某氯化钙样品混有氯化铁、氯化镁、氯化钠和碳酸钠中的一种或两种杂质。取 11.1g 样品溶解,得无色溶液,再加入足量的硝酸银溶液,得到29.7g沉淀。样品所含杂质的 正确结论是 A、一定无碳酸钠,可能有氯化铁 C、一定有氯化镁,可能有氯化钠 B、可能有碳酸钠和氯化钠 D、一定有氯化钠和氯化镁
-1

6、向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL 1mol·L 的盐酸,恰好使混合物完 全溶解,放出224mL(标准状况)的气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。 若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是 A、11.2g B、5.6g C、2.8g D、无法计算

7、加热含有NH4HCO3杂质的小苏打试样,当剩余固体质量为原试样质量的一半时,不再有 气体产生,则该小苏打试样的纯度为 A、50.00% B、57.35% C、63.10% D、79.25%

8、将4.34g Na、Na2O、Na2O2的混合物与足量的水反应,在标准状况下,得到 672mL混合 气体。将该混合气体通过放电,恰好完全反应,则Na、Na2O、Na2O2的物质的量之比为 A、1:1:1 B、1:1:2 C、1:2:1 D、4:3:2 9、在密闭容器中加入18.4gNaHCO3和NaOH固体混合物,加热至250℃。经充分反应后,排 出气体,冷却称量剩余固体质量为16.6g,可推断 A、两者正好完全反应 B、NaOH过量 C、NaHCO3过量 D、无法判断 + 2+ 3+ 2+ + 10、已知:FeS+2H ==== Fe +H2S↑ 2Fe +H2S ==== 2Fe +S↓+2H 。现有稀 H2SO4 溶解FeS和Fe(OH)3的混合物56.6g,可得到3.2gS。原混合物中FeS的质量可能是 A、8.8g B、21.4g C、35.2g D、47.8g 二、填空题 -1 11、在含有7.16gNaHCO3和Na2CO3溶液中加入1 mol·L 的硫酸溶液70mL,完全反应后生成 1.792L(标准状况)CO2,则原溶液中含Na2CO3的质量为 g。 12、在标准状况下,将CO和CO2的混合气体(ρ =1.43g/L)充入盛有足量Na2O2的密闭容器 中,容器的容积(不计装入Na2O2的体积)为2.24L。然后用电火花不断引燃容器内的 气体混合物,直到所有两物质间完全反应。 (1)反应前CO和CO2的体积比 。 (2)反应完全后,容器中存在的生成物是 ,质量分别为 g 和 g。 13、现有一份CuO和Cu2O混合物,用H2还原法测定其中CuO的质量 x(g)。实验中可以测定 如下数据:W-混合物的质量(g)、W(H2O)-生成H2O的质量(g)、W(Cu)-生成Cu的 质量(g)、 2)——消耗的H2在标准状况下的体积 V(H (L) 。 (已知摩尔质量: Cu—64g/mol、 CuO—80g/mol、Cu2O—144g/mol、H2O—18g/mol) (1)为了计算x,至少需要测定上述四个数据中的 个,这几个数据的组 合共有 种,请将这些组合一一填入下表空格中。

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说明:①选用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示,不必列出具体计算式。 ②每个空格中填一种组合,有几种组合就填几种,不必填满。 (2)从上述组合选写一个含W的求x的计算式:x= 。 三、计算题 14、将铁和氧化铁的混合物11.2g,加入200mL稀H2SO4中,放出H23360mL(标况),反应后容 器中不存在固体物质。向反应后溶液中加入KSCN溶液,溶液不显红色。为中和过量的 稀硫酸,并将溶液中的金属离子恰好全部转化为氢氧化物沉淀,共用去4mol/L的NaOH 溶液200mL。求所用稀硫酸的物质的量浓度和Fe2O3的质量分数。

15、将70g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98g水充分反应后,所得氢氧化钠溶液的质量分 数为50%,试写出过氧化钠跟水反应的化学方程式,并计算原混合物中过氧化钠和氧 化钠的质量各多少克?

16、取一根镁条置于坩埚内点燃,得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷却 后加入足量水,将反应产物加热蒸干并灼烧,得到的氧化镁质量为0.486g。 (1)写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。 (2)计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。

第四讲

讨论型计算

[考点点拨] 取值范围讨论型计算是近几年高考题中出现的一种新题。 题目变化大思维性强、 综 合能力要求较高。此类题融化学原理、元素化合物知识、数据分析、逻辑推理于化学计 算中,技巧性强方法灵活,因而是高考的热点和难点。命题趋热:仍旧作为高考的压轴 题,难度稳中有降。 [解题指导] 1、讨论计算的解题方法思路是: (1)写方程式、找完全点。即写出因反应物相对量不同而可能发生的化学方程式, 并分别计算找出二者恰好完全反应时的特殊点。 (2)确定范围、计算判断。即以恰好完全反应的特殊点为基准,讨论大于、小于或 等于的情况,从而划出相应的区间,确定不同的范围,然后分别讨论在不同范围内推测 判断过量,从而找出计算依据,确定计算关系,得到题目答案。 2、目前高考试题中讨论型计算常用的数学思想主要有分类讨论思想、数形结合思 想。 (1)分类讨论思想:按照一定的标准把复杂、综合的计算题分解成几个部分或几种 情况,然后逐个解决。适用于连续、多步化学反应过程的计算。一般使用“特值一数轴” 法。
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特值:按某个化学方程式恰好反应的比值确定。 数轴: 用变化的量或方程式中反应物的比值作为数轴的变量画出数轴, 将连续分步 化学反应过程分解为某个范围的特定反应过程,分段讨论,作出完整的答案。 (2)数形结合思想:就是将复杂或抽象的数量关系与直观形象的图形在方法上互相 渗透,并在一定条件下互相转化和补充的思想,以此开阔解题思路,增强解题的综合性 和灵活性,探索出一条合理而简捷的解题途径。可分为利用数求解形的题目和利用形求 解数的题目。 [典例解析] -1 -1 [典型例题1]在50mLbmol·L AlCl3溶液中加入50mL a mol·L NaOH溶液。 (1) 当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为 。 (2)当a,b满足 条件时,无沉淀生成。 (3)当a,b满足 条件时,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此 时Al(OH)3的量为 g. [思路分析]本题是考查有多个连续化学反应的计算,在计算中有几个连续化学反应,可 分为 (n+1) 段讨论。 对于AlCl3与NaOH反应, 可分为3个阶段进行计算: ①当a≤3b, AlCl3 过量;②当a≥4b时NaOH过量;③当3b<a<4b时,Al(OH)3部分溶解。 (1) AlCl3+3NaOH ==== Al(OH)3↓3NaCl,当a≤3b时,AlCl3过量, 生成沉淀为

0.05a mol。 3

(2)Al(OH)3+NaOH ==== NaAlO2+2H2O AlCl3+4NaOH ==== NaAlO2+3NaCl+2H2O 无沉淀生成则AlCl3完全反应,a≥4b。 -3 (3)由(1),(2)知:3b<a<4b,先生成沉淀b×50×10 mol,余NaOH为(a-3b)× -3 -3 50×10 mol。所余NaOH再溶解(a-3b)×50×10 mol Al(OH)3,故所得Al(OH)3的质量 -3 为(4b-a)×50×10 ×78g,即(15.6b-3.9a)g。 [参考答案](1)

0.05a mol 3

(2)a≥4b

(3)3b<a<4b ,(15.6b-3.9a)g

[典型例题2]将amol的NH3与bmol的O2混合后, 入一密闭容器, 充 在Pt存在下升温至700℃, 充分反应后,冷却至室温。 (1)请讨论b/a的取值范围及与之对应的溶液的溶质及其物质的量,将结果填于下表中: b/a的取值范围 溶 质 溶质的物质的量

(2)当a=2.00,b=4.00,在室温下得到的产物是什么?若该产物的密度为1.44g·ml , 则其溶质的质量分数和物质的量浓度各是多少? [思路分析]并列反应计算是高考考查的一个重点和热点,本题既要求抽象的字母计算, 又要求给定具体数据的计算,具有较强的灵活性和较高的难度,是数解形的类型 (1)本题解题的关键在于确定NH3与O2可能发生的反应。根据题意,可写出:

-1

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4NH3+5O2

4NO+6H2O

① ② ④

2NO+O2 ==== 2NO2 3NO2+H2O ==== 2HNO3+NO ③ 将上述反应合并:NH3+2O2 ==== HNO3+NO 因此可根据①、④两个反应开展讨论。

(2)找出划分取值范围的完全点。当NH3与O2按①恰好完全反应时, ④恰好完全反应时,

b 5 = ,当NH3和O2按 a 4

b =2。 a

(3)根据完全点结合数轴划分出其它3个取值范围(见下图)。 (4)确定各完全点和取值范围溶质的成分。

(5)根据已知数据和符合题意的完全点及取值范围进行计算。 i.当0<

b 5 < 时,只发生反应①且NH3剩余,溶液中的溶质是NH3 a 4
4NH3 —— 5O2 b 故余NH3 n(NH3)=(a-

4b 5
ii.当

4b )mol 5

5 b = 时,只发生反应①且恰好完全反应,而NO不溶于水,故不存在溶质。 4 a

iii.当

5 b < <2时,发生反应①、④,溶液中的溶质是HNO3,设按①④反应的NH3的物质 4 a
NH3+2O2 ==== HNO3+H2O y 2y y

的量分别为4x、y,则: 4NH3+5O2 ==== 4NO+6H2O 4x 5x

?4x ? y ? amol ? ?5x ? 2y ? bmol 4b ? 5a y= mol 3 4b ? 5a 所以溶液中溶质n(HNO3)= mol 3 b iv.当 ≥2时,发生反应④恰好完全反应或O2有剩余,溶液中溶质为HNO3。 a
NH3+2O2 ==== HNO3+H2O a a n(HNO3) = a mol (6)因为a=2.00,b=4.00,所以

b =2 按反应④恰好完全反应 a
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NH3+2O2 ==== HNO3+H2O,室温下得到的产物是HNO3,且n(HNO3) :n(H2O)=1 :1 则ω (HNO3)=

63 × 100%=77.8% 63 ? 18

c(HNO3)=

1000mL ? 1.44g/mL ? 77.8% -1 =17.8mol· L 63g/mol? 1L
b 的取值范围 a b 5 0< < a 4 b 5 = a 4 5 b < <2 4 a b ≥ a
溶 NH3 / HNO3 HNO3 质 溶质的物质的量

[参考答案](1)

(a-

4b )mol 5
/

4b ? 5a mol 3
Amol

(2)解:因为a=2.00,b=4.00,所以

b =2 a

按反应④

NH3+2O2 ==== HNO3+H2O 恰好完全反应 室温下得到产物是HNO3,且n(HNO3) :n(H2O) =1 :1

63 × 100%=77.8% 63 ? 18 1000mL ? 1.44g/mL ? 77.8% -1 c(HNO3)= =17.8mol· L 63g/mol? 1L
则ω (HNO3)= [典型例题3在100mLNaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固体混合物, 加热充分反应, 下图 表示加入的混合物质量与产生的气体体积(标准状况)的关系,试计算:

17

(1)NaOH溶液的物质的量浓度。 (2)当NaOH溶液的体积为140mL,固体混合物的质量是51.6g时,充分反应后,生成气 体的体积(标准状况)为 L。 (3)当NaOH溶液的体积为180mL,固体混合物的质量仍为51.6g,充分反应后,生成气体 的体积(标准状况)为 L。 [思路分析]本题是一个图像计算题,图像型试题的特点,是以图像的形式把相关量通过 形象、直观的曲线表示出来。在解题时首先明确图像坐标的意义,再着重分析曲线上 的特殊点,如起点、拐点、交点、终点等的含意,分析清楚可能发生的反应,寻找有 关量之间的关系,提高思维的整体性。是形解数的类型 (1) 由图中曲线得知,100mL NaOH溶液跟34.4g铵盐恰好完全反应,生成11.2LNH3消耗 NaOH的物质的量为n(NaOH)=n(NH3)=

11.2L =0.500mol。则NaOH溶液的浓度: 22.4L/mol

c(NaOH)=

0.500 mol -1 =5.00mol·L 。 0.100 L

(2)根据第(1)小题,34.4g固体恰好跟100mLNaOH溶液完全反应,则跟51.6g固体反应 时需要的NaOH溶液的体积为:100mL×

51.6g =150mL。 34.4g

因此, 140mL NaOH溶液是不足量的, 所以计算NH3体积应以NaOH为准。 生成NH3体积为: -1 -1 0.14L×5.00mol·L ×22.4L· mol =15.68L。 (3)由第(2)得知,51.6g铵盐固体混合物完全反应时需要150mLNaOH溶液,现已知NaOH 溶液的体积为180mL, 显然此时铵盐混合物是不足量的。 所以计算NH3的体积应以铵盐 混合物为准。生成NH3的体积为:11.2L× [参考答案]①C(NaOH)=5.00mol·L
-1

51.6g =16.8L。 34.4g
③V(NH3)=16.8L

②V(NH3)=15.68L

[典型例题4](上海市高考题)已知Fe2O3在高炉中有下列反应:Fe2O3+CO==2FeO+CO。 反应形成的固体混合物(Fe2O3、FeO)中,元素铁和氧的质量比用m (Fe) :m(O)表示: (1)上述固体混合物中,m(Fe) :m(O)不可能是 (选填a、b、c多选扣分) a. 21 :9 b. 21 :7.5 c.21 :6 (2)若m(Fe) :m(O) ==== 21 :8,计算Fe2O3被CO还原的百分率。 (3)设Fe2O3被CO还原的百分率为A%,则A%和混合物中m(Fe) :m(O)的关系式为(用含 m(Fe)、m(O)的代数式表示) 。 请在下图中画出A%和m(Fe)/m(O)关 系的图形。 (4) 如果Fe2O3和CO的反应分两步进行: 3Fe2O3+CO ==== 2Fe3O4+CO2, Fe3O4+CO ==== 3FeO+CO2 。 试分析反应形成的固体混合物可能的 组成及相应的m(Fe) : m(O)(令m(Fe) : m(O)=21 :a, 写出a的取值范围。将结果填入下表。 混合物的组成(用化学式表示) a的取值范围

18

[思路分析]本题考查对多种解题技巧的综合掌握情况,考查学生结合数学知识解题的能 力。解好本题必须将数学知识与化学反应的原理结合起来,这是近年来高考的热点也 是方向。 (1) 运用平均值解题。因Fe2O3被还原为FeO,所得混合物由2种组成。而Fe2O3的 m(Fe) :m(O)为21 :9。FeO的m(Fe) :m(O)为21 :6,则形成的混合物的m(Fe) : m(O)必定在二者之间,而只有b在这个范围内。 (2)本问有以下几种解法 解法一:十字交叉法。 Fe2O3m(Fe) :m(O) =21:9, FeO m(Fe) :m(O)=21:6 被还原Fe2O3的百分率为:Fe2O3%=

1 × 100%=33.3% 2 ?1

解法二:方程法。 设混合物中Fe2O3为xmol,FeO为ymol, 则m(Fe) :m(O)=(2x+y)×56:(3x+y)×16=21 :8。 则:x=y,所以已分解的Fe2O3为

x x/ 2 。分解率= ×100%=33.3% 2 x/ 2 ? x

解法三:设1法。 设Fe2O3原有?1mol,Fe2O3被CO还原的百分率为A%,则有: mFe:mo=21:8=(1×2×56) :(1×(1-A%)×3×16+1× 2× A%× 16 解得A%=33.3% (3)由解法三得出代数式

m(Fe) 56 ? 2 7 = 求出A%=3m(O) 16 ? 3 ? (1 ? A%) ? 16 ? 2 ? A% m(Fe)/m(O)
由公式可知,此图像为一直线。当A%=100%时,为FeO,m(Fe) :m(O)=21 :6。 当A%=0时,为Fe2O3,m(Fe) :m(O)=21 :9。 (4)因反应分为两步:①Fe2O3 +CO==== 2Fe3O4+CO2 ②Fe3O4+CO ==== 3FeO+CO2.而且每 个反应都可不完全反应。所以,分以下3种情况讨论: 第一,若只发生反应①,不发生反应②,则混合物组成为Fe2O3和Fe3O4。 m(Fe) :m(O)在21 :9-21 :8之间,a取值为8<a<9。 第二,若只发生反应 ②,(反应①已进行完全), 则混合物组成为Fe3O4和FeO。 m(Fe) :m(O)在21 :8-21 :6之间,a取值为6<a<8。 第三,若反应①、②均同时发生,则混合物为Fe2O3、Fe3O4、FeO, m(Fe ) :m(O)在21:9-21:6之间,a取值为6<a<9。 [参考答案](1)a、c (2)Fe2O3%=33.3% (3)A%=3-

7 。 m(Fe)/m(O)

曲线如下图:

19

(4)Fe2O3,Fe3O4时,8<a<9 Fe3O4,FeO时,6<a<8 Fe2O3,Fe3O4、FeO时,6<a<9

[课后巩固练习] 1、已知H2S在O2的燃烧,可能发生的反应为: 2H2S+O2 2S+2H2O,2H2S+3O2 2SO2+2H2O 已知amolH2S和1molO2置于一个容积可变密闭容器中进行反应。维持容器内气体的压强 不变(101kPa),在120℃下测得反应前后容器内气体的密度分别为d1和d2。若a取不 同值时,则H2S的氧化产物可能有如下3种情况: (1)全部是SO2,a的取值范围是 。 (2)全部是S时,a的取值范围是 ,并且d1 d2(填“大 于”、“小于”或“等于”) (3)部分是SO2,部分是S时,a的取值范围是 。反应后生成SO2 物质的量为 mol,容器内气体的物质的量之和为 mol(以含a代数式表示)。

2、将xg炭粉与wgO2置于定容的密闭容器中,在高温下充分反应,仍恢复到原温度。若反 应前后容器内的压强分别为P1和P2,且P2=nP1。则n的最小值为 , 此时x的取值范围是 ;n的最大值 为 ,此时x的取值范围是 。试以x 为横坐标,n为纵坐标,作出有关图像。

3、下图是100mgCaC2O4·H2O受热分解时,所得固体产物的质量随温度变化的曲线。

20

试利用图中信息结合所学的知识,回答下列问题: (1)温度分别为t1和t2,固体产物的化学式为:A (2)由CaC2O4·H2O得到A的化学方程式为 (3)由A得B的化学方程式为 (4)由图计算产物C的分子量,并推断C的合理的化学式。

,B 。 。



4、现有FeCl2和CuCl2的混合溶液400mL,经测定其中c(Cl )=amol/L。向其中投入过量锌 粉bg,充分反应后过滤,所得固体残渣经洗涤干燥后称量,质量为cg。 2+ 2+ (1)求原混合液中c(Fe )= mol/L,c(Cu )= mol/L. (2)b的取值范围是 。 (3) c值越大, 说明原混合液中CuCl2的含量越 (填 “大” “小” 或 ) ; c的最大值是(a、b表示) 。



5、在1L 0.1mol/L的KAl(SO4)2溶液中加xmL 1mol/L的Ba(OH)2溶液,反应后得yg沉淀。 (1)分别求出Al(OH)3完全沉淀,BaSO4完全沉淀时的x值。 (2)分别写出下列y与x间的函数式: ①Al(OH)3,BaSO4同时析出沉淀。 ②Al(OH)3逐渐溶解,BaSO4不断析出沉淀。

6、1mol Na2O2与n molNaHCO3的混合物在密闭容器中加热至250℃,充分反应后排出气体。 试讨论n的取值范围不同时,所得固体的成分和排出气体的成分。

7、在试管中放入一定量氯酸钾固体,加热一段时间停止反应,冷却后再向试管中加足量 稀硫酸并加热,则发生以下反应:KClO3+5KCl+3H2SO4=3Cl2↑+3K2SO4+3H2O。若原有氯酸 钾mmol,第一步反应中氯酸钾分解率为a,两步反应共生成气体nmol。试确定n的最大 值(用m表示)。

8、硫铁矿高温下被空气氧化产生二氧化硫:4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3。设空气中N2、O2的 含量分别为0.800和0.200(体积分数,以下气体含量均用体积分数表示)。 试完成下列各题: (1)1.00molFeS2完全氧化,需要空气的体积(标准状况)为 L。 (2)55L空气与足量FeS2完全反应后,气体体积(同温同压)变为 L。 (3)用空气氧化FeS2产生的气体混合物中,O2的含量为0.080。计算SO2的含量。 (4)设FeS2氧化产生的气体混合物为100L,其中O2为aL,SO2为bL。
21

①写出a与b的关系式。 ②在下图中画出a和b的关系曲线。(FeS2氧化时,空气过量20%) 说明:为方便作图,纵坐标用13b表示。

9、将nmol木炭粉和1mol氧化亚铁在反应器中混合,隔绝空气加强热。 (1)可能发生的化学反应有: ①FeO+C ==== Fe+CO↑ ②2FeO+C ==== 2Fe+CO2↑ ③FeO+CO ==== Fe+CO2 ④ (2)若n<1/4,充分反应后,反应器中的固体物质是 ,气体产 物是 。 (3)若n>4,充分反应后,反应器中的固体物质是 ,气体产物 是 。 (4)若反应的气体产物为混合物,n的取值范围是 。 (5)若反应的气体产物是混合物,且混合物中CO和CO2的物质的量相等,则n的值 为 。

化学计算检测题
一、选择题 1、有镁铝混合粉末10.2g溶于500mL 4mol/L的盐酸中,若再加入V mol 2mol/ LNaOH溶液, 使所得沉淀达最大值,则V的取值为 A、100 B、500 C、1000 D、1500 2、将镁条在空气中燃烧的全部产物溶在50mL 1.8mol/L的盐酸中,加20mL0.9mol/L的烧 碱溶液恰好中和多余盐酸,继续加入过量烧碱把NH3全部蒸出,测得其质量为0.102g。 已知:Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3↑则镁的物质的量为 A、0.035mol B、0.045mol C、0.036mol D、0.033mol 3、 使一定量的PH3气和H2的混合气体依次通过: 加热的装有Cu屑的玻管 (1) (发生的反 应:

22

2PH3+3Cu Cu3P2+3H2),反应后玻管增重4.96g;(2)加热的装有CuO的玻管,发生 反应后,玻管减重5.76g。则原混合物中PH3和H2的体积比为 A、4:3 B、5:3 C、3:4 D、3:5 4、已知32克X和40克Y恰好完全反应,生成m克Q和9克H。在相同条件下,16克 X和30克Y 混合反应生成0.25mol Q及若干摩尔H。则物质Q的摩尔质量应是 A、163g/mol B、126g/mol C、122g/mol D、63g/mol 5、将KCl和KBr的混合物13.4g溶于水配成500mL溶液,再通入过量Cl2,充分反应后将溶液 + - - 蒸干得固体11.18g。则所配溶液中K 、Cl 、Br 的物质的量浓度之比是 A、1:2:3 B、3:2:1 C、1:3:2 D、2:3:1 6、由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢 气在标况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是 A、锌 B、铁 C、铝 D、镁 7、含碳原子数相等的两种气态烃混合,其密度与同温同压下的空气密度相同,则这两种 烃的分子式及其体积比是 A、V(C3H6) :V(C3H4)=1 :1 B、V(C2H6) :V(C2H2)=3 :1 C、V(C2H6) :V(C2H4)=1 :1 D、V(C4H6) :V(C4H8)=1 :1 8、下列气体中的两种以任意比混合,在120℃时2aL混合气体与足量O2混合,充分燃烧 后恢复到原状态时,所得气体体积比反应前减少了aL。混合气体中一定不含有 A、C2H4 B、H2S C、H2 D、C2H2 9、某CuO粉末与适量硫酸溶液在微热条件下充分反应后,恰好全部形成CuSO4· 2O,则此 5H 硫酸溶液的质量分数为 A、98% B、50% C、57.65% D、70% 10、在标况下,将CO和CO2的混合气体(V(CO):V(CO2)=3:1)充满一容积为22.4L且 盛有足量Na2O2的密闭容器中,用间断的电火花引发反应至完全。下列对容器里最后存 在的物质及其物质的量的判断均正确的是(忽略固体占有的体积) A、0.5mol Na2CO3、0.25mol CO B、0.125mol O2、1mol Na2CO3 C、0.5mol CO 、0.5mol Na2CO3 D、0.75mol Na2CO3、0.25mol CO 11、向4g由Fe、Al、Ba、Si组成的合金样品加入20g20%的盐酸,恰好完全反应,经测定 知所生成的混合氯化物粉末中含氯50%,则合金中金属的质量分数为 A、0.9 B、0 C、0.96 D、0.9726 12、向xmol Na2S2O3和ymolNa2S的混合溶液中,加入足量的稀H2SO4酸化,反应完全后得沉 淀(2x+y)mol,则原混合溶液中x与y的关系是 A、x=2y B、x=y/2 C、x<y/2 D、x>y/2 13、ag由Na和Al组成的的混合物,将它放入足量的bg水中,待反应停上去后,过滤后称 量得cg不溶物,则滤液中的溶质是 A、Na B、NaOH和NaAlO2 C、NaAlO2 D、无法判断 14、可逆反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)-Q在密闭容器内,一定温度、压力下达到 平衡状态,测得其密度为相同状况下H2的6倍。若压强不变,升高温度,达到新平衡时 混合气体的平均分子量与原来相比 A、不变 B、增大 C、减小 D、不能确定 15、有4.8gCuO、Fe2O3的混合物与充足CO加热时充分反应,反应后全部气体用0.6mol/L Ba(OH)2溶液100mL处理,有白色沉淀,又知反应后固体质量为3.52g。下列有关叙述中 正确的是 A、原混合物中CuO与Fe2O3的物质的量之比为1:1

23

B、生成的CO2已被Ba(OH)2溶液完全吸收,Ba 沉淀完全 C、在吸收的CO2的Ba(OH)2溶液中有Ba(HCO3)2 D、原混合物中CuO与Fe2O3的质量比为1:1 16、在10mL0.01mol/L的纯碱溶液中,不断搅拌并逐渐加入1.2mL0.05mol/L盐酸,完全反 应后在标况下生成CO2的体积为 A、1.344mL B、2.240mL C、0.672mL D、0 17、将20gFe粉投入盛有一定量的稀HNO3的烧杯中,反应时,硝酸的还原产物为 NO。反应 停止后,烧杯中溶液的质量增加了12.27g,此时,烧杯中含Fe元素的物质可能是 A、Fe(NO3)2 B、Fe、Fe(NO3)2 C、Fe、Fe(NO3)3 D、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3 18、在密闭容器中进行下列反应:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)已知,X2、Y2和Z的起始浓 度分别为0.1mol/L 、0.3mol/L和0.2mol/L,当反应在一定条件下达到平衡 时,各物 质的浓度有可能是 A、c(Z)=0.3mol/L B、c(Y2)=0.35mol/L C、c(X2)=0.2mol/L D、c(Z)=0.4mol/L 二、填空题 19、超细氮化铝粉末被广泛用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为: Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO。由于反应不完全,氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂 质。为测定该产品中有关成分的含量,进行了以下两个实验: (1)称取10.00g样品,将其加入过量的NaOH溶液中共热并蒸干,AIN跟NaOH溶液反应生 成NaAlO2,并放出氨气3.36L(标准状况) ①上述反应的化学方程式为 ; ②该样品中的AIN的质量分数为 。 (2)另取10.00g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后 -1 测得气体的密度为1.34g·L (已折算成标准状况,AIN不跟O2反应)。该样品中含杂 质炭 g。 20、汽车尾气污染已倍受世人关注。汽油汽化后与空气按一定比例混合进入发动机的汽 缸,用电火花点燃。燃烧使汽缸温度迅速升高,气体体积急剧膨胀,产生压力推动活 塞。燃烧时产生的有害气体通过尾气排出而污染大气。为简化讨论,设汽油成分全部 为辛烷,并设空气中O2占1/5,其余为 N2。 试定量讨论纷析如下问题: (1) 设辛烷气与空气的体积比(相同条件下) 为a, 要使辛烷完全燃烧, a的最小值为 (用 ‘ 小数表示,设其为a ) ,简列推算依据。 ' (2)若辛烷气与空气的体积比a>a 时,污染大气的有害气体相对增多的是 ,当它含xmol时,化学方程式表示为 。 ' (3)若辛烷气与空气的体积比a<a 时,尾气所含污染大气的有害气体增多的是 ,产生此气体的化学方程应表示为 。 21、ag镁在盛bL(标况)CO2和O2混合气体的密闭容器中燃烧。 (1) 若反应器有CO2剩余, 则容器内的固体物中一定含有 (2)若反应容器有O2剩余,则容器内的固体物的质量为 此时, 在bL的CO2和O2的混合气体中氧气体积[V 2) (O ]必须满足的条件是 (3) 若反应后容器中无气体剩余, 则容器中固体的质量的取值范围为 其理由是(要求写出推导过程):

2+

。 g, 。 , 。

24

22、为了防治环境污染并对尾气进行综合利用,某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO2,再向 吸收液中加入浓硫酸,以制取高浓度的SO2及(NH4)2SO4和NH4HSO4固体。 为了测定上述(NH4)2SO4和NH4HSO4固体混合物的组成,现称取该样品四份,分别加入 相同浓度的NaOH溶液各40.00mL,加热至120℃左右,使氨气全部逸出[(NH4)2SO4和 NH4HSO4的分解温度均高于200℃],测得有关实验数据如下(标准状况):

(1)实验过程中有关反应的离子方程式为 ; (2)由I组数据直接推测:标准状况下3.7g样品进行同样实验时,生成氨气的体积为 L; (3)试计算该混合物中(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量之比 ; (4)欲计算该NaOH溶液的物质的量浓度应选择第 组数据, 由此求得NaOH溶液的物质的量浓度为 。 三、计算题 23、合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为:CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) 3 (1)1m (标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2 mol。 (2)CH4和O2的反应为:2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g) 3 设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应。1m (标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体 的体积V(标准状况)为 。 (3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应,产 物气体组成如下表: 气 体 CO H2 N2 O2 体积(L) 25 60 15 2.5 计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)/V(N2)。 (4)若CH4和H2O(g)及富氧空气混合反应的产物中,V(H2)/V(N2)=3:1(合成氨反应 的最佳比),则反应中的H2O(g)和富氧空气的体积比为何值? 24、有CO和O2混合气体6L,用电火花引燃,经充分反应后体积变为vL,假定CO在原混合气 体中的体积为xL, (所有体积均在同温同压下测定)。 (1)计算x为不同值时反应后体积v(以x表示)。 (2)在下图上画出v随x变化的曲线。

25

25、将mgAl2O3和Fe2O3的混合物溶于100mL盐酸中,然后逐滴加入1mol·L NaOH溶 液,其 结果如图所示:

-1

(1)最初加入V1mLNaOH溶液的作用是 ; (2)盐酸的物质的量浓度是 ; (3)若mg混合物中Al2O3和Fe2O3按不同比例进行上述实验(其它条件不变),则V2的值会 不会改变 (填“会”或“不会”),(V2-V1)的取值范围是 。

26、现有Fe和Cu组成的合金共a mol,其中Cu的物质的量的分数为x,研成粉末状后全部 投入含b molHNO3的稀HNO3溶液中,微热使其充分反应,且HNO3的还原产物只有NO。 试回答下列问题: (1)用化学符号填写下列空白(列出全部可能情况): 组 序 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 残留固体成分 溶液中金属离子 2+ 2+ (2)当溶液中金属离子只有Fe 、Cu 时,则b的取值范围是 (用a、x表示). 2+ 3+ (3)当x=0.5,溶液中Fe 和Fe 的物质的量相等时,在标况下共产生672mL NO气体,求a 和b的值。

26

化学计算检测题答案:

27

28

29


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