資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第8講　化學(xué)計(jì)算的常用方法
【備考目標(biāo)】　1.了解化學(xué)計(jì)算的常用方法，初步建立化學(xué)計(jì)算的思維模型。2.理解物質(zhì)的量在化學(xué)計(jì)算中的作用，提升解答計(jì)算類(lèi)題目的能力。
考點(diǎn)1　差量法
差量法指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強(qiáng)、反應(yīng)過(guò)程中的熱量等。用差量法解題時(shí)先把化學(xué)方程式中的對(duì)應(yīng)差量(理論差量)跟實(shí)際差量列成比例，然后求解。其解題步驟如下：
題組練習(xí)
1．為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1 g樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣2 g，則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是(　　)
A． B． C． D．
解析：選A。由題意知(w1－w2)g應(yīng)為NaHCO3分解生成的CO2和H2O的質(zhì)量，設(shè)樣品中NaHCO3的質(zhì)量為x g，由此可得如下關(guān)系：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm(固)
2×84　　　　　　　　　　　　　　　　62
x g　　　　　　　　　　　　　　　 (w1－w2)g
x＝，故樣品純度為＝＝。
2．將a L NH3通過(guò)灼熱的裝有鐵觸媒的硬質(zhì)玻璃管后，氣體體積變?yōu)閎 L(氣體體積均在同溫同壓下測(cè)定)，該b L氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是(　　)
A． B． C． D．
解析：選C。設(shè)有x L NH3分解，則
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　　ΔV
2　　　　　　　　1　　　 3　　　　2
x L　　　　　　　　　 　 　 　 (b－a) L
＝，解得x＝b－a，則該b L氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為＝。
考點(diǎn)2　關(guān)系式法
1．應(yīng)用原理
關(guān)系式是表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡(jiǎn)化式子。在多步反應(yīng)中，它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間的“物質(zhì)的量”關(guān)系表示出來(lái)，把多步計(jì)算簡(jiǎn)化成一步計(jì)算。
2．解題流程
題組練習(xí)
一、關(guān)系式法的基本應(yīng)用
1．在氧氣中燃燒0.22 g硫和鐵組成的混合物，使其中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，把這些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩幔@些硫酸可用10 mL 0.5 mol·L－1氫氧化鈉溶液完全中和，則原混合物中硫的百分含量為_(kāi)___________。(保留兩位有效數(shù)字)
解析：由S原子守恒和有關(guān)反應(yīng)可得出：
S～H2SO4～2NaOH
32 g　　　　2 mol
m(S)　　0.5×10×10－3 mol
解得m(S)＝0.08 g，則原混合物中w(S)＝×100%≈36%。
答案：36%
2．金屬錫的純度可以通過(guò)下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，再加入過(guò)量的FeCl3溶液，發(fā)生反應(yīng)SnCl2＋2FeCl3===SnCl4＋2FeCl2，最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl===6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O。現(xiàn)有金屬錫試樣0.613 0 g，經(jīng)上述反應(yīng)后，共用去0.100 mol·L－1 K2Cr2O7溶液16.00 mL。試樣中錫的百分含量為_(kāi)_______(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，錫的相對(duì)原子質(zhì)量為119，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
解析：Sn與K2Cr2O7存在如下關(guān)系：
3Sn～3SnCl2～6FeCl2～K2Cr2O7
3×119 g　　　　　　　1 mol
x　　　　　　　　 0.100×0.016 mol
x＝＝0.571 2 g，w(Sn)＝×100%≈93.2%。
答案：93.2%
二、關(guān)系式法在滴定計(jì)算中的應(yīng)用
3．(2023·湖北高考節(jié)選)取含X(CuO2)粗品0.050 0 g(雜質(zhì)不參加反應(yīng))與過(guò)量的酸性KI完全反應(yīng)后，調(diào)節(jié)溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I(xiàn)2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)標(biāo)志滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是
________________________________________________________________________，
粗品中X的相對(duì)含量為_(kāi)_______。
解析：CuO2在酸性條件下生成Cu2＋，Cu2＋與KI反應(yīng)生成I2，I2遇淀粉變藍(lán)，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定I2，當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色時(shí)，表明I2已完全反應(yīng)，達(dá)到滴定終點(diǎn)。CuO2中Cu為＋2價(jià)、O為－1價(jià)，結(jié)合已知反應(yīng)可知，CuO2在酸性條件下與KI發(fā)生反應(yīng)2CuO2＋8I－＋8H＋===2CuIＦ＋3I2＋4H2O，則2CuO2～3I2～6Na2S2O3，則樣品中m(CuO2)＝×2×96 g＝0.048 g，w(CuO2)＝×100%＝96.0%。
答案：滴入最后半滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色　96.0%
4．Ba2＋是一種重金屬離子，有一環(huán)境監(jiān)測(cè)小組欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等試劑測(cè)定某工廠廢水中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度。取廢水50.00 mL，控制適當(dāng)?shù)乃岫龋尤胱懔康腒2Cr2O7溶液，得到BaCrO4沉淀；沉淀經(jīng)洗滌、過(guò)濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時(shí)CrO全部轉(zhuǎn)化為Cr2O；再加入過(guò)量KI溶液進(jìn)行反應(yīng)，然后在反應(yīng)液中滴加0.100 mol·L－1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液，反應(yīng)完全時(shí)，消耗Na2S2O3溶液36.00 mL。已知有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為①Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O；②2S2O＋I(xiàn)2===2I－＋S4O。則該工廠廢水中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______________。
解析：設(shè)Ba2＋的物質(zhì)的量為x，則根據(jù)相關(guān)反應(yīng)可得以下關(guān)系式：
Ba2＋～BaCrO4～Cr2O～Cr3＋～I(xiàn)2～3S2O
1 mol　　　　　　　　　　　　　　　　　3 mol
x　　　　　　　　　　 0.036 L×0.100 mol·L－1
解得x＝1.2×10－3mol，則c(Ba2＋)＝＝0.024 mol·L－1。
答案：0.024 mol·L－1
考點(diǎn)3　守恒法
1．常考的三種守恒關(guān)系
(1)原子守恒
找出要關(guān)注的原子，利用反應(yīng)前后該原子數(shù)目不變列出等式。如求含有1 mol FeS2的硫鐵礦完全反應(yīng)(不考慮過(guò)程損耗)制得的H2SO4的物質(zhì)的量，可根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中S原子守恒，得到n(H2SO4)＝2n(FeS2)＝2 mol。
(2)電荷守恒
涉及溶液中離子濃度的計(jì)算時(shí)常需用到電荷守恒，首先找出溶液中所有陽(yáng)離子和陰離子，再根據(jù)陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)列等式。如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液中的電荷守恒為3c(Al3＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(NO)＋c(OH－)。
(3)得失電子守恒
在涉及原電池、電解池和一般氧化還原反應(yīng)的計(jì)算時(shí)，常用到得失電子守恒。氧化還原反應(yīng)中(或系列化學(xué)反應(yīng)中)氧化劑所得電子總數(shù)等于還原劑所失電子總數(shù)或電解池、原電池中兩極轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。
2．解題流程
題組練習(xí)
一、原子守恒的應(yīng)用
1．有一在空氣中放置了一段時(shí)間的KOH固體，經(jīng)分析測(cè)得其含水2.8%、含K2CO3 37.3%，取1 g該樣品投入25 mL 2 mol·L－1的鹽酸中后，多余的鹽酸用1.0 mol·L－1 KOH溶液30.8 mL恰好完全中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得到固體(　　)
A．1 g B．3.725 g C．0.797 g D．2.836 g
解析：選B。最終溶液中的溶質(zhì)為KCl，n(KCl)＝n(HCl)＝0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol，其質(zhì)量為m(KCl)＝0.05 mol×74.5 g·mol－1＝3.725 g。
2．某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2 kg，產(chǎn)率為_(kāi)_____________。
解析：由Cr原子守恒可得關(guān)系式Cr2O3～K2Cr2O7，則理論產(chǎn)生K2Cr2O7的質(zhì)量為(×294) g，而實(shí)際產(chǎn)量為1 000m2 g，則產(chǎn)率＝×100%＝×100%。
答案：×100%
二、電荷守恒的應(yīng)用
3．有CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100 mL，已知溶液中陽(yáng)離子的濃度相同(不考慮水解)，且SO的物質(zhì)的量濃度為3 mol·L－1，則此溶液最多溶解鐵粉的質(zhì)量為(　　)
A．5.6 g B．11.2 g C．22.4 g D．33.6 g
解析：選B。n(SO)＝0.1 L×3 mol·L－1＝0.3 mol，CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液中陽(yáng)離子的濃度相同，則有c(Cu2＋)＝c(Fe3＋)＝c(H＋)，其物質(zhì)的量也相同，設(shè)Cu2＋、Fe3＋、H＋三種離子的物質(zhì)的量均為n，根據(jù)電荷守恒可知，2n＋3n＋n＝0.3 mol×2，解得n＝0.1 mol，Cu2＋、Fe3＋、H＋都能與Fe反應(yīng)生成Fe2＋，最后溶液溶質(zhì)的成分為FeSO4，則n(FeSO4)＝0.3 mol，根據(jù)Fe元素守恒可知，此溶液最多溶解鐵粉的物質(zhì)的量為0.3 mol－0.1 mol＝0.2 mol，質(zhì)量為0.2 mol×56 g·mol－1＝11.2 g。
4．若測(cè)得雨水中所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：
離子 K＋ Na＋ NH SO NO Cl－
濃度/(mol·L－1) 4×10－6 6×10－6 2×10－5 4×10－5 3×10－5 2×10－5
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH＝________。
解析：根據(jù)表格提供的離子可知，NH水解導(dǎo)致試樣溶液呈酸性，再根據(jù)電荷守恒可知，c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(NO)＋c(Cl－)，將表格中的數(shù)據(jù)代入得c(H＋)＝10－4 mol·L－1，則pH＝4。
答案：4
三、得失電子守恒的應(yīng)用
5．4.6 g銅和鎂的合金完全溶于濃硝酸，若反應(yīng)后硝酸被還原只產(chǎn)生4 480 mL的NO2氣體和336 mL的N2O4氣體(都已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況)，在反應(yīng)后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質(zhì)量為(　　)
A.9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g
解析：選B。最后沉淀為Cu(OH)2和Mg(OH)2，Cu和Mg共4.6 g，關(guān)鍵是求增加的n(OH－)，n(OH－)等于金屬單質(zhì)所失電子的物質(zhì)的量，結(jié)合得失電子守恒可得，n(OH－)＝×1 mol＋×2 mol＝0.23 mol，故沉淀的質(zhì)量為4.6 g＋0.23 mol×17 g·mol－1＝8.51 g。
高考真題
1．(2023·全國(guó)卷乙節(jié)選)在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過(guò)程如圖所示：
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知x＝______，y＝________。
解析：由題圖可知，F(xiàn)eSO4·7H2O―→FeSO4即7個(gè)結(jié)晶水完全失去時(shí)失重比為45.3%，則失重比為19.4%時(shí)，失去的結(jié)晶水?dāng)?shù)目為≈3，故x＝7－3＝4，同理可推出y＝7－≈1。
答案：4　1
2．(2022·湖南高考節(jié)選)某實(shí)驗(yàn)小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O，并用重量法測(cè)定產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的含量。設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：
①稱(chēng)取產(chǎn)品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加熱至近沸；
②在不斷攪拌下，向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L－1H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分鐘，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干等步驟，稱(chēng)量白色固體，質(zhì)量為0.466 0 g。
產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____(保留三位有效數(shù)字)。
解析：BaCl2·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝97.6%。
答案：97.6%
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共8題，共40分)
1．把足量的鐵粉投入硫酸和硫酸銅的混合溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，所得金屬粉末的質(zhì)量與原鐵粉的質(zhì)量相等，則原溶液中H＋與SO的物質(zhì)的量濃度之比為(　　)
A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8
解析：選A。設(shè)原溶液中H2SO4和CuSO4的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol。
Fe　＋　CuSO4===FeSO4＋Cu　Δm(固體質(zhì)量增加)
56 g　 　1 mol　　　 　 　64 g　 8 g
56y g　 y mol　　　　　　64y g　8y g
Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑　Δm(固體質(zhì)量減少)
56 g 1 mol 56 g
56x g x mol 56x g
因?yàn)樵诜磻?yīng)前后固體質(zhì)量相等，所以Δm(減)＝Δm(增)，即：56x＝8y，
＝＝＝，則 eq \f(c（H＋）,c（SO）) ＝＝。
2．3.87 g含KCl和KBr的樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過(guò)量AgNO3溶液，充分反應(yīng)后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為6.63 g，則原樣品中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(　　)
A．24.1% B．40.3% C．25.9% D．48.7%
解析：選B。KCl和KBr與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl和AgBr沉淀，固體的質(zhì)量發(fā)生變化是K變成了Ag造成的，故可用差量法進(jìn)行計(jì)算。
K　～　Ag　　　Δm
39　 　108　　　69
m　　　　　　　6.63 g－3.87 g＝2.76 g
解得m＝1.56 g，鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%≈40.3%。
3．常溫下，某氮的氣態(tài)氧化物15.6 L與過(guò)量的氫氣混合，在一定條件下反應(yīng)，使之生成液態(tài)水和無(wú)污染的氣體單質(zhì)。恢復(fù)到原狀態(tài)，反應(yīng)后氣體體積比反應(yīng)前氣體體積減小了46.8 L，則原氮的氧化物的化學(xué)式為(　　)
A．N2O3 B．NO2 C．NO D．N2O
解析：選A。設(shè)該氮氧化合物的分子式為N2Ox，化學(xué)方程式為N2Ox＋xH2===N2＋xH2O，相同條件下參加反應(yīng)的氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比也等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，
N2Ox＋xH2===N2＋xH2O　 ΔV
1　　　　　　　　　　　　　x
15.6 L　　　　　　　　　　46.8 L
則1∶x＝15.6 L∶46.8 L，x＝3，所以其化學(xué)式為N2O3。
4．密胺是重要的工業(yè)原料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。工業(yè)上以液氨和二氧化碳為原料，以硅膠為催化劑，在一定條件下通過(guò)系列反應(yīng)生成密胺。若原料完全反應(yīng)生成密胺，則NH3和CO2的質(zhì)量之比應(yīng)為(　　)
A．17∶44 B．22∶17 C．17∶22 D．2∶1
解析：選C。根據(jù)密胺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和元素守恒可知，一個(gè)密胺分子中有三個(gè)碳原子和六個(gè)氮原子，所以合成1 mol密胺需要3 mol CO2和6 mol NH3，NH3和CO2的質(zhì)量之比應(yīng)為(6×17)∶(3×44)＝17∶22。
5．28 g鐵粉溶于稀鹽酸中，然后加入足量的Na2O2固體，充分反應(yīng)后過(guò)濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體質(zhì)量為(　　)
A．36 g B．40 g C．80 g D．160 g
解析：選B。鐵粉溶于稀鹽酸中生成氯化亞鐵，然后加入足量的Na2O2固體，由于Na2O2固體溶于水后生成氫氧化鈉和氧氣，與FeCl2充分反應(yīng)后生成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體為Fe2O3，根據(jù)鐵原子守恒，n(Fe2O3)＝n(Fe)＝×＝0.25 mol，所得Fe2O3固體的質(zhì)量為0.25 mol×160 g·mol－1＝40 g。
6．將0.15 mol Cu和Cu2O混合固體投入至800 mL 2 mol·L－1的稀硝酸溶液中，充分反應(yīng)后無(wú)固體剩余，反應(yīng)過(guò)程中只生成NO氣體，向反應(yīng)后溶液中滴加5 mol·L－1NaOH溶液至金屬離子恰好完全沉淀時(shí)，所加NaOH溶液的體積為(　　)
A．260 mL B．280 mL C．300 mL D．400 mL
解析：選C。Cu和Cu2O與硝酸反應(yīng)得到硝酸銅，向反應(yīng)后的溶液中加入NaOH溶液，金屬離子恰好沉淀完全，溶液中溶質(zhì)為NaNO3，1 mol Cu失去2 mol電子、1 mol Cu2O失去2 mol電子，而生成1 mol NO要轉(zhuǎn)移3 mol電子，由得失電子守恒可知，3n(NO)＝2n(Cu)＋2n(Cu2O)，則n(NO)＝×0.15 mol＝0.1 mol，由原子守恒可知：n(HNO3)＝n(NaNO3)＋n(NO)，而n(NaOH)＝n(NaNO3)，所以n(NaOH)＝n(NaNO3)＝0.8 L×2 mol·L－1－0.1 mol＝1.5 mol，氫氧化鈉溶液的體積V＝＝0.3 L＝300 mL，故C正確。
7．工業(yè)上，利用黃銅礦(主要成分是CuFeS2)冶煉金屬，產(chǎn)生的廢氣可以制備硫酸。某黃銅礦中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%(假設(shè)雜質(zhì)不含銅、鐵、硫元素)，其煅燒過(guò)程轉(zhuǎn)化率為75%，得到的SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率為80%，SO3的吸收率為96%。現(xiàn)有黃銅礦100 t，其廢氣最多能制備98%的硫酸(　　)
A．1.8a t B．2.8a t C．3.2a t D．4.5a t
解析：選A。根據(jù)題中轉(zhuǎn)化過(guò)程中物質(zhì)變化及物質(zhì)中硫原子守恒可得關(guān)系式：CuFeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4，根據(jù)黃銅礦中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%可得100 t黃銅礦中n(CuFeS2)＝n(Cu)＝＝ mol，則根據(jù)關(guān)系式及各步的轉(zhuǎn)化率可知n(H2SO4)＝2n(CuFeS2)×75%×80%×96%＝1.8a×104 mol，則能制備98%的硫酸的質(zhì)量為＝1.8a×106 g＝1.8a t。
8．用足量的CO還原13.7 g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過(guò)量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0 g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是(　　)
A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2
解析：選C。設(shè)此鉛氧化物的化學(xué)式為PbxOy，
PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3
16y　　　　　　　 　100y
m(O)＝1.28 g　　　 　 　8.0 g
所以m(Pb)＝13.7 g－1.28 g＝12.42 g，x∶y＝∶＝3∶4。
二、非選擇題(共4題，共25分)
9．(6分)(2023·廈門(mén)模擬節(jié)選)利用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液定量測(cè)定硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)的純度。稱(chēng)取1.200 0 g某硫代硫酸鈉晶體樣品，用新煮沸并冷卻的蒸餾水配制成100 mL溶液。取0.009 50 mol·L－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入過(guò)量KI，發(fā)生反應(yīng)：Cr2O＋6I－＋14H＋===3I2＋2Cr3＋＋7H2O。然后用硫代硫酸鈉樣品溶液滴定至淡黃綠色，發(fā)生反應(yīng)：I2＋2S2O===S4O＋2I－。加入淀粉溶液作為指示劑，繼續(xù)滴定，當(dāng)溶液____________________，即為終點(diǎn)。平行滴定3次，樣品溶液的平均用量為24.80 mL，則樣品純度為_(kāi)_______%(保留1位小數(shù))。
解析：利用I2遇淀粉溶液顯藍(lán)色來(lái)判斷滴定終點(diǎn)時(shí)，當(dāng)溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)即可說(shuō)明達(dá)到滴定終點(diǎn)。根據(jù)題中反應(yīng)可得：Cr2O～3I2～6S2O，則1.200 0 g樣品中含有Na2S2O3·5H2O的質(zhì)量＝××248 g·mol－1＝1.140 g，樣品純度＝×100%＝95.0%。
答案：藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)　95.0
10．(6分)人體血液里Ca2＋的濃度一般采用mg·cm－3來(lái)表示。抽取一定體積的血樣，加適量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液，可析出草酸鈣(CaC2O4)沉淀，將此草酸鈣沉淀洗滌后溶于強(qiáng)酸可得草酸(H2C2O4)，再用酸性KMnO4溶液滴定即可測(cè)定血液樣品中Ca2＋的濃度。抽取血樣20.00 mL，經(jīng)過(guò)上述處理后得到草酸，再用0.020 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定，使草酸轉(zhuǎn)化成CO2逸出，這時(shí)共消耗12.00 mL酸性KMnO4溶液。
(1)已知草酸與酸性KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式為2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mnx＋＋10CO2↑＋8H2O，則其中的x＝________。(3分)
(2)經(jīng)過(guò)計(jì)算，血液樣品中Ca2＋的濃度為_(kāi)_____mg·cm－3。(3分)
解析：(1)由電荷守恒可得x＝2。(2)血樣處理過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式依次是：①Ca2＋＋C2O===CaC2O4↓；②CaC2O4＋2H＋===Ca2＋＋H2C2O4；③2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由此可得關(guān)系式：5Ca2＋～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO，所以n(Ca2＋)＝n(MnO)＝×0.012 00 L×0.020 mol·L－1＝6.0×10－4 mol，血液樣品中Ca2＋的濃度＝＝1.2×10－3 g·cm－3＝1.2 mg·cm－3。
答案：(1)2　(2)1.2
11．(7分)化學(xué)小組用如下方法測(cè)定經(jīng)處理后的廢水中苯酚的含量(廢水中不含干擾測(cè)定的物質(zhì))。
Ⅰ.用已準(zhǔn)確稱(chēng)量的KBrO3固體配制一定體積的a mol·L－1 KBrO3標(biāo)準(zhǔn)溶液。
Ⅱ.取V1 mL上述溶液，加入過(guò)量KBr，加H2SO4酸化，溶液顏色呈棕黃色。
Ⅲ.向Ⅱ所得溶液中加入V2 mL廢水。
Ⅳ.向Ⅲ中加入過(guò)量KI。
Ⅴ.用b mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ⅳ中溶液至淺黃色時(shí)，滴加2滴淀粉溶液，繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，共消耗Na2S2O3溶液V3 mL。
已知：①I(mǎi)2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6；
②Na2S2O3和Na2S4O6溶液顏色均為無(wú)色；
③
廢水中苯酚的含量為_(kāi)_________________________g·L－1(苯酚摩爾質(zhì)量：94 g·mol－1)。
解析：n(BrO)＝aV1×10－3 mol，根據(jù)反應(yīng)BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O可知n(Br2)＝3aV1×10－3 mol，溴分別與苯酚和KI反應(yīng)，先計(jì)算由KI消耗的溴的量，設(shè)為n1(Br2)，根據(jù)I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6可知I2～2Na2S2O3，又Br2＋2I－===I2＋2Br－可知Br2～I(xiàn)2，可得Br2～2Na2S2O3，n(Na2S2O3)＝bV3×10－3mol，n1(Br2)＝bV3×10－3 mol，再計(jì)算由苯酚消耗的溴的量，n2(Br2)＝n(Br2)－n1(Br2)＝(3aV1－bV3)×10－3 mol，苯酚與溴水反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系為3Br2～C6H5OH，n(C6H5OH)＝n2(Br2)＝(aV1－bV3)×10－3 mol，廢水中苯酚的含量為＝ g·L－1。
答案：
12．(6分)銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下：
注：Al(OH)3和Cu(OH)2開(kāi)始分解的溫度分別為450 ℃和80 ℃。
若銀銅合金中銅(M＝63.5 g·mol－1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______mol Cu[Al(OH)4]，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。
解析：5.0 kg銀銅合金中銅的物質(zhì)的量為n(Cu)＝＝50 mol，
由Cu、Al兩種元素守恒得如下關(guān)系式：
Cu　～　Cu[Al(OH)4] ～ Al2(SO4)3
1　　　　　1　　　　　　　
50 mol　 　50 mol　　 　　25 mol
至少需要Al2(SO4)3溶液的體積為＝25.0 L。
答案：50　25.0
強(qiáng)化專(zhuān)題(一)　熱重分析法的應(yīng)用
只要物質(zhì)受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化，都可以用熱重法來(lái)研究物質(zhì)的組成。熱重法是在控制溫度的條件下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過(guò)分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。
1．熱重曲線類(lèi)型
剩余固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系曲線 失重率與溫度的關(guān)系曲線 固體殘留率與溫度的關(guān)系曲線
失重率＝×100% 固體殘留率＝×100%
2.解答熱重分析題目的一般思路
(1)設(shè)晶體為1 mol。
(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。
(3)計(jì)算每步的m(剩余)，×100%＝固體殘留率。
(4)晶體中金屬質(zhì)量不減少，仍在m(剩余)中。
(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m(O)，由n(金屬)∶n(O)，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。
【典例】 將1.800 g FeC2O4·2H2O固體樣品放在熱重分析儀中進(jìn)行熱重分析，測(cè)得其熱重分析曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示：
已知：①草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物。
②500 ℃之前，該熱重分析儀的樣品池處于氬氣氣氛中，500 ℃時(shí)起，樣品池與大氣相通。回答下列問(wèn)題：
(1)300 ℃時(shí)是樣品脫水的過(guò)程，試確定350 ℃時(shí)樣品是否脫水完全。________(填“是”或“否”)。
(2)400 ℃時(shí)發(fā)生變化的化學(xué)方程式是____________________________________。
(3)500～1 400 ℃時(shí)所得固體的化學(xué)式為_(kāi)_________________。
解析：(1)1.800 g FeC2O4·2H2O固體樣品中含有結(jié)晶水的質(zhì)量為1.800 g×＝0.36 g，完全脫水后剩余固體質(zhì)量為1.44 g，根據(jù)圖像可知，350 ℃時(shí)樣品已經(jīng)完全脫水。(2)400 ℃時(shí)固體質(zhì)量為0.720 g，根據(jù)鐵原子守恒可知，400 ℃時(shí)鐵元素為0.010 0 mol，其質(zhì)量為0.560 g，剩余元素的質(zhì)量為0.16 g，由于草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物，則0.16 g應(yīng)該是氧元素的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為0.010 0 mol，則鐵、氧原子物質(zhì)的量之比為1∶1。所以400 ℃時(shí)FeC2O4分解生成FeO，結(jié)合化合價(jià)有升必有降，則還有一氧化碳和二氧化碳生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑。(3)500～1 400 ℃時(shí)固體質(zhì)量為0.800 g，根據(jù)鐵原子守恒可知，鐵元素為0.010 0 mol，其質(zhì)量為0.560 g，剩余氧元素質(zhì)量為0.24 g，其物質(zhì)的量為 0.015 0 mol，則鐵、氧原子物質(zhì)的量之比為2∶3，因此該固體是氧化鐵。
答案：(1)是　(2)FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑　(3)Fe2O3
【對(duì)點(diǎn)練】 取4.53 g NH4Al(SO4)2·12H2O加熱分解，加熱過(guò)程中固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。硫酸鋁銨晶體在633 ℃、975 ℃分解生成的固體分別為_(kāi)_______、________(填化學(xué)式)。
解析：NH4Al(SO4)2·12H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為453，NH4Al(SO4)2的相對(duì)分子質(zhì)量為237，Al2(SO4)3的相對(duì)分子質(zhì)量為342，Al2O3的相對(duì)分子質(zhì)量為102，4.53 g NH4Al(SO4)2·12H2O的物質(zhì)的量為0.01 mol，則NH4Al(SO4)2的物質(zhì)的量為0.01 mol，Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為0.005 mol，Al2O3的物質(zhì)的量為0.005 mol。所以硫酸鋁銨晶體在300 ℃、633 ℃、975 ℃分解生成的固體分別為NH4Al(SO4)2、Al2(SO4)3、Al2O3。
答案：Al2(SO4)3　Al2O3
[強(qiáng)化專(zhuān)題(一)]　熱重分析法的應(yīng)用
1．(5分)將8.34 g FeSO4·7H2O樣品隔絕空氣加熱，升溫過(guò)程中固體的質(zhì)量變化如圖。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．FeSO4·7H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子
B.在100 ℃時(shí)，M的化學(xué)式為FeSO4·6H2O
C.在200 ℃時(shí)，N的化學(xué)式為FeSO4·3H2O
D.將處于380 ℃的P加熱至650 ℃的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
解析：選D。從圖中可以看出，F(xiàn)eSO4·7H2O晶體受熱后發(fā)生4次分解反應(yīng)，通常情況下，晶體先分多次失去結(jié)晶水，然后所得無(wú)水鹽再分解。FeSO4·7H2O晶體中，水分子的結(jié)合力都是相同的，A不正確；n(FeSO4·7H2O)＝＝0.03 mol，則100 ℃時(shí)，M的摩爾質(zhì)量為＝224 g·mol－1，化學(xué)式為FeSO4·4H2O，B不正確；在200 ℃時(shí)，N的摩爾質(zhì)量為＝170 g·mol－1，化學(xué)式為FeSO4·H2O，C不正確；將處于380 ℃的P加熱至650 ℃時(shí)，產(chǎn)物Q中n(Fe)∶n(O)＝0.03 mol∶＝2∶3，即產(chǎn)物為Fe2O3，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，D正確。
2．(5分)(2022·全國(guó)卷乙)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級(jí)玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200 ℃以下熱分解時(shí)無(wú)刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是(　　)
A．W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體 B．最高價(jià)氧化物的水化物酸性：YC．100～200 ℃階段熱分解失去4個(gè)W2Z D．500 ℃熱分解后生成固體化合物X2Z3
解析：選D。分析可知，W為H元素，X為B元素，Y為N元素，Z為O元素。X(B)的單質(zhì)常溫下為固體，故A錯(cuò)誤；元素非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，則最高價(jià)氧化物的水化物酸性：X(H3BO3)＜Y(HNO3)，故B錯(cuò)誤；已知200 ℃以下熱分解時(shí)無(wú)刺激性氣體逸出，則說(shuō)明失去的是水，若100～200 ℃階段熱分解失去4個(gè)H2O，則質(zhì)量保留百分?jǐn)?shù)為×100%≈73.6%，則說(shuō)明4個(gè)H2O未全部失去，故C錯(cuò)誤；化合物(NH4B5O8·4H2O)在500 ℃熱分解后若生成固體化合物X2Z3(B2O3)，根據(jù)硼元素守恒，得到關(guān)系式2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，則質(zhì)量保留百分?jǐn)?shù)為×100%≈64.1%，說(shuō)明假設(shè)正確，故D正確。
3．(5分)化合物[Z2(WY4)3·18X2Y]可在水處理中作為凝絮劑。X、Y、Z、W為短周期主族元素且原子序數(shù)依次增加，Y的質(zhì)子數(shù)是W的原子序數(shù)的一半。該化合物的熱重分析曲線如圖a所示。向1 mol Z2(WY4)3溶液中滴入Ba(OH)2溶液的圖像如圖b所示。已知：失重百分?jǐn)?shù)＝×100%。下列敘述正確的是(　　)
A．X、Y、Z、W的單質(zhì)在常溫下均為固體
B．Z、W的簡(jiǎn)單離子半徑大小順序?yàn)椋篫＞W(wǎng)
C．該化合物在400 ℃熱分解將失去18個(gè)X2Y
D．該化合物在1 100 ℃熱分解后生成固體化合物Z2Y3，且工業(yè)上通過(guò)電解熔融的Z2Y3制備單質(zhì)Z
解析：選D。化合物[Z2(WY4)3·18X2Y]中，Y的質(zhì)子數(shù)是W的原子序數(shù)的一半，則W為S，Y為O，圖b中滴加Ba(OH)2溶液時(shí)沉淀的物質(zhì)的量先增加后部分溶解，則Z為Al，X為H。X(H2)、Y(O2)、Z(Al)、W(S)，在常溫下，H2和O2為氣體，Al和S為固體，A項(xiàng)錯(cuò)誤； Z和W的簡(jiǎn)單離子分別為Al3＋和S2－，比較離子半徑大小首先弄清楚其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，Al3＋外層有2層電子，S2－外層有3層電子，則離子半徑大小順序?yàn)椋篧(S2－)＞Z(Al3＋)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；化合物Al2(SO4)3·18H2O的相對(duì)分子質(zhì)量為666，假設(shè)該化合物為1 mol，在400 ℃時(shí)失重質(zhì)量為1 mol×666 g/mol×40.54%≈270 g，則失去的水分子個(gè)數(shù)為＝15，C項(xiàng)錯(cuò)誤； 1 100 ℃熱分解后剩余固體的相對(duì)分子質(zhì)量為666×(1－84.68%)≈102，根據(jù)原子守恒，可以判斷出該產(chǎn)物為Al2O3，可通過(guò)電解熔融Al2O3得到金屬Al，D項(xiàng)正確。
4．(12分)PbO2在加熱過(guò)程中發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示，已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重4.0%(即×100%)的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計(jì)算x值和m∶n值。
________________________________________________________________________
答案：根據(jù)PbO2PbOx＋O2↑，有×32＝239×4.0%，解得x＝2－≈1.4，根據(jù)mPbO2·nPbO，由原子守恒得，O原子和Pb原子的比值＝＝1.4，得＝＝。
5．(8分)(2023·遼寧高考節(jié)選)我國(guó)古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過(guò)程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如圖所示。700 ℃左右有兩個(gè)吸熱峰，則此時(shí)分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化學(xué)式)。
解析：由題圖可知，起始時(shí)有2.5 mg CuSO4·5H2O，其物質(zhì)的量是0.01 mmol，所含結(jié)晶水的質(zhì)量為0.9 mg，則固體質(zhì)量剩余1.6 mg時(shí)所得固體為CuSO4，加熱過(guò)程中Cu元素的質(zhì)量不變，則固體質(zhì)量剩余0.8 mg時(shí)所得的固體是CuO，結(jié)合題圖DSC曲線有兩個(gè)吸熱峰可知，700 ℃發(fā)生的反應(yīng)為CuSO4―→CuO＋SO3、SO3―→SO2＋O2，則生成的氧化物除SO2外，還有CuO、SO3。
答案：SO3　CuO
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
HYPERLINK "http://21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)
" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第8講　化學(xué)計(jì)算的常用方法
【備考目標(biāo)】　1.了解化學(xué)計(jì)算的常用方法，初步建立化學(xué)計(jì)算的思維模型。2.理解物質(zhì)的量在化學(xué)計(jì)算中的作用，提升解答計(jì)算類(lèi)題目的能力。
考點(diǎn)1　差量法
差量法指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強(qiáng)、反應(yīng)過(guò)程中的熱量等。用差量法解題時(shí)先把化學(xué)方程式中的對(duì)應(yīng)差量(理論差量)跟實(shí)際差量列成比例，然后求解。其解題步驟如下：
題組練習(xí)
1．為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1 g樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣2 g，則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是(　　)
A． B． C． D．
2．將a L NH3通過(guò)灼熱的裝有鐵觸媒的硬質(zhì)玻璃管后，氣體體積變?yōu)閎 L(氣體體積均在同溫同壓下測(cè)定)，該b L氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是(　　)
A． B． C． D．
考點(diǎn)2　關(guān)系式法
1．應(yīng)用原理
關(guān)系式是表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡(jiǎn)化式子。在多步反應(yīng)中，它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間的“物質(zhì)的量”關(guān)系表示出來(lái)，把多步計(jì)算簡(jiǎn)化成一步計(jì)算。
2．解題流程
題組練習(xí)
一、關(guān)系式法的基本應(yīng)用
1．在氧氣中燃燒0.22 g硫和鐵組成的混合物，使其中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，把這些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩幔@些硫酸可用10 mL 0.5 mol·L－1氫氧化鈉溶液完全中和，則原混合物中硫的百分含量為_(kāi)___________。(保留兩位有效數(shù)字)
2．金屬錫的純度可以通過(guò)下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，再加入過(guò)量的FeCl3溶液，發(fā)生反應(yīng)SnCl2＋2FeCl3===SnCl4＋2FeCl2，最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl===6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O。現(xiàn)有金屬錫試樣0.613 0 g，經(jīng)上述反應(yīng)后，共用去0.100 mol·L－1 K2Cr2O7溶液16.00 mL。試樣中錫的百分含量為_(kāi)_______(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，錫的相對(duì)原子質(zhì)量為119，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
二、關(guān)系式法在滴定計(jì)算中的應(yīng)用
3．(2023·湖北高考節(jié)選)取含X(CuO2)粗品0.050 0 g(雜質(zhì)不參加反應(yīng))與過(guò)量的酸性KI完全反應(yīng)后，調(diào)節(jié)溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I(xiàn)2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)標(biāo)志滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是
________________________________________________________________________，
粗品中X的相對(duì)含量為_(kāi)_______。
4．Ba2＋是一種重金屬離子，有一環(huán)境監(jiān)測(cè)小組欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等試劑測(cè)定某工廠廢水中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度。取廢水50.00 mL，控制適當(dāng)?shù)乃岫龋尤胱懔康腒2Cr2O7溶液，得到BaCrO4沉淀；沉淀經(jīng)洗滌、過(guò)濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時(shí)CrO全部轉(zhuǎn)化為Cr2O；再加入過(guò)量KI溶液進(jìn)行反應(yīng)，然后在反應(yīng)液中滴加0.100 mol·L－1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液，反應(yīng)完全時(shí)，消耗Na2S2O3溶液36.00 mL。已知有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為①Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O；②2S2O＋I(xiàn)2===2I－＋S4O。則該工廠廢水中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______________。
考點(diǎn)3　守恒法
1．常考的三種守恒關(guān)系
(1)原子守恒
找出要關(guān)注的原子，利用反應(yīng)前后該原子數(shù)目不變列出等式。如求含有1 mol FeS2的硫鐵礦完全反應(yīng)(不考慮過(guò)程損耗)制得的H2SO4的物質(zhì)的量，可根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中S原子守恒，得到n(H2SO4)＝2n(FeS2)＝2 mol。
(2)電荷守恒
涉及溶液中離子濃度的計(jì)算時(shí)常需用到電荷守恒，首先找出溶液中所有陽(yáng)離子和陰離子，再根據(jù)陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)列等式。如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液中的電荷守恒為3c(Al3＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(NO)＋c(OH－)。
(3)得失電子守恒
在涉及原電池、電解池和一般氧化還原反應(yīng)的計(jì)算時(shí)，常用到得失電子守恒。氧化還原反應(yīng)中(或系列化學(xué)反應(yīng)中)氧化劑所得電子總數(shù)等于還原劑所失電子總數(shù)或電解池、原電池中兩極轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。
2．解題流程
題組練習(xí)
一、原子守恒的應(yīng)用
1．有一在空氣中放置了一段時(shí)間的KOH固體，經(jīng)分析測(cè)得其含水2.8%、含K2CO3 37.3%，取1 g該樣品投入25 mL 2 mol·L－1的鹽酸中后，多余的鹽酸用1.0 mol·L－1 KOH溶液30.8 mL恰好完全中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得到固體(　　)
A．1 g B．3.725 g C．0.797 g D．2.836 g
2．某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2 kg，產(chǎn)率為_(kāi)_____________。
二、電荷守恒的應(yīng)用
3．有CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100 mL，已知溶液中陽(yáng)離子的濃度相同(不考慮水解)，且SO的物質(zhì)的量濃度為3 mol·L－1，則此溶液最多溶解鐵粉的質(zhì)量為(　　)
A．5.6 g B．11.2 g C．22.4 g D．33.6 g
4．若測(cè)得雨水中所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：
離子 K＋ Na＋ NH SO NO Cl－
濃度/(mol·L－1) 4×10－6 6×10－6 2×10－5 4×10－5 3×10－5 2×10－5
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH＝________。
三、得失電子守恒的應(yīng)用
5．4.6 g銅和鎂的合金完全溶于濃硝酸，若反應(yīng)后硝酸被還原只產(chǎn)生4 480 mL的NO2氣體和336 mL的N2O4氣體(都已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況)，在反應(yīng)后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質(zhì)量為(　　)
A.9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g
高考真題
1．(2023·全國(guó)卷乙節(jié)選)在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過(guò)程如圖所示：
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知x＝______，y＝________。
2．(2022·湖南高考節(jié)選)某實(shí)驗(yàn)小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O，并用重量法測(cè)定產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的含量。設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：
①稱(chēng)取產(chǎn)品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加熱至近沸；
②在不斷攪拌下，向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L－1H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分鐘，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干等步驟，稱(chēng)量白色固體，質(zhì)量為0.466 0 g。
產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____(保留三位有效數(shù)字)。
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共8題，共40分)
1．把足量的鐵粉投入硫酸和硫酸銅的混合溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，所得金屬粉末的質(zhì)量與原鐵粉的質(zhì)量相等，則原溶液中H＋與SO的物質(zhì)的量濃度之比為(　　)
A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8
2．3.87 g含KCl和KBr的樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過(guò)量AgNO3溶液，充分反應(yīng)后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為6.63 g，則原樣品中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(　　)
A．24.1% B．40.3% C．25.9% D．48.7%
3．常溫下，某氮的氣態(tài)氧化物15.6 L與過(guò)量的氫氣混合，在一定條件下反應(yīng)，使之生成液態(tài)水和無(wú)污染的氣體單質(zhì)。恢復(fù)到原狀態(tài)，反應(yīng)后氣體體積比反應(yīng)前氣體體積減小了46.8 L，則原氮的氧化物的化學(xué)式為(　　)
A．N2O3 B．NO2 C．NO D．N2O
4．密胺是重要的工業(yè)原料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。工業(yè)上以液氨和二氧化碳為原料，以硅膠為催化劑，在一定條件下通過(guò)系列反應(yīng)生成密胺。若原料完全反應(yīng)生成密胺，則NH3和CO2的質(zhì)量之比應(yīng)為(　　)
A．17∶44 B．22∶17 C．17∶22 D．2∶1
5．28 g鐵粉溶于稀鹽酸中，然后加入足量的Na2O2固體，充分反應(yīng)后過(guò)濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體質(zhì)量為(　　)
A．36 g B．40 g C．80 g D．160 g
6．將0.15 mol Cu和Cu2O混合固體投入至800 mL 2 mol·L－1的稀硝酸溶液中，充分反應(yīng)后無(wú)固體剩余，反應(yīng)過(guò)程中只生成NO氣體，向反應(yīng)后溶液中滴加5 mol·L－1NaOH溶液至金屬離子恰好完全沉淀時(shí)，所加NaOH溶液的體積為(　　)
A．260 mL B．280 mL C．300 mL D．400 mL
7．工業(yè)上，利用黃銅礦(主要成分是CuFeS2)冶煉金屬，產(chǎn)生的廢氣可以制備硫酸。某黃銅礦中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%(假設(shè)雜質(zhì)不含銅、鐵、硫元素)，其煅燒過(guò)程轉(zhuǎn)化率為75%，得到的SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率為80%，SO3的吸收率為96%。現(xiàn)有黃銅礦100 t，其廢氣最多能制備98%的硫酸(　　)
A．1.8a t B．2.8a t C．3.2a t D．4.5a t
8．用足量的CO還原13.7 g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過(guò)量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0 g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是(　　)
A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2
二、非選擇題(共4題，共25分)
9．(6分)(2023·廈門(mén)模擬節(jié)選)利用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液定量測(cè)定硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)的純度。稱(chēng)取1.200 0 g某硫代硫酸鈉晶體樣品，用新煮沸并冷卻的蒸餾水配制成100 mL溶液。取0.009 50 mol·L－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入過(guò)量KI，發(fā)生反應(yīng)：Cr2O＋6I－＋14H＋===3I2＋2Cr3＋＋7H2O。然后用硫代硫酸鈉樣品溶液滴定至淡黃綠色，發(fā)生反應(yīng)：I2＋2S2O===S4O＋2I－。加入淀粉溶液作為指示劑，繼續(xù)滴定，當(dāng)溶液____________________，即為終點(diǎn)。平行滴定3次，樣品溶液的平均用量為24.80 mL，則樣品純度為_(kāi)_______%(保留1位小數(shù))。
10．(6分)人體血液里Ca2＋的濃度一般采用mg·cm－3來(lái)表示。抽取一定體積的血樣，加適量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液，可析出草酸鈣(CaC2O4)沉淀，將此草酸鈣沉淀洗滌后溶于強(qiáng)酸可得草酸(H2C2O4)，再用酸性KMnO4溶液滴定即可測(cè)定血液樣品中Ca2＋的濃度。抽取血樣20.00 mL，經(jīng)過(guò)上述處理后得到草酸，再用0.020 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定，使草酸轉(zhuǎn)化成CO2逸出，這時(shí)共消耗12.00 mL酸性KMnO4溶液。
(1)已知草酸與酸性KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式為2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mnx＋＋10CO2↑＋8H2O，則其中的x＝________。(3分)
(2)經(jīng)過(guò)計(jì)算，血液樣品中Ca2＋的濃度為_(kāi)_____mg·cm－3。(3分)
11．(7分)化學(xué)小組用如下方法測(cè)定經(jīng)處理后的廢水中苯酚的含量(廢水中不含干擾測(cè)定的物質(zhì))。
Ⅰ.用已準(zhǔn)確稱(chēng)量的KBrO3固體配制一定體積的a mol·L－1 KBrO3標(biāo)準(zhǔn)溶液。
Ⅱ.取V1 mL上述溶液，加入過(guò)量KBr，加H2SO4酸化，溶液顏色呈棕黃色。
Ⅲ.向Ⅱ所得溶液中加入V2 mL廢水。
Ⅳ.向Ⅲ中加入過(guò)量KI。
Ⅴ.用b mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ⅳ中溶液至淺黃色時(shí)，滴加2滴淀粉溶液，繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，共消耗Na2S2O3溶液V3 mL。
已知：①I(mǎi)2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6；
②Na2S2O3和Na2S4O6溶液顏色均為無(wú)色；
③
廢水中苯酚的含量為_(kāi)_________________________g·L－1(苯酚摩爾質(zhì)量：94 g·mol－1)。
12．(6分)銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下：
注：Al(OH)3和Cu(OH)2開(kāi)始分解的溫度分別為450 ℃和80 ℃。
若銀銅合金中銅(M＝63.5 g·mol－1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______mol Cu[Al(OH)4]，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。
強(qiáng)化專(zhuān)題(一)　熱重分析法的應(yīng)用
只要物質(zhì)受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化，都可以用熱重法來(lái)研究物質(zhì)的組成。熱重法是在控制溫度的條件下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過(guò)分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。
1．熱重曲線類(lèi)型
剩余固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系曲線 失重率與溫度的關(guān)系曲線 固體殘留率與溫度的關(guān)系曲線
失重率＝×100% 固體殘留率＝×100%
2.解答熱重分析題目的一般思路
(1)設(shè)晶體為1 mol。
(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。
(3)計(jì)算每步的m(剩余)，×100%＝固體殘留率。
(4)晶體中金屬質(zhì)量不減少，仍在m(剩余)中。
(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m(O)，由n(金屬)∶n(O)，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。
【典例】 將1.800 g FeC2O4·2H2O固體樣品放在熱重分析儀中進(jìn)行熱重分析，測(cè)得其熱重分析曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示：
已知：①草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物。
②500 ℃之前，該熱重分析儀的樣品池處于氬氣氣氛中，500 ℃時(shí)起，樣品池與大氣相通。回答下列問(wèn)題：
(1)300 ℃時(shí)是樣品脫水的過(guò)程，試確定350 ℃時(shí)樣品是否脫水完全。________(填“是”或“否”)。
(2)400 ℃時(shí)發(fā)生變化的化學(xué)方程式是____________________________________。
(3)500～1 400 ℃時(shí)所得固體的化學(xué)式為_(kāi)_________________。
【對(duì)點(diǎn)練】 取4.53 g NH4Al(SO4)2·12H2O加熱分解，加熱過(guò)程中固體質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示。硫酸鋁銨晶體在633 ℃、975 ℃分解生成的固體分別為_(kāi)_______、________(填化學(xué)式)。
[強(qiáng)化專(zhuān)題(一)]　熱重分析法的應(yīng)用
1．(5分)將8.34 g FeSO4·7H2O樣品隔絕空氣加熱，升溫過(guò)程中固體的質(zhì)量變化如圖。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．FeSO4·7H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子 B.在100 ℃時(shí)，M的化學(xué)式為FeSO4·6H2O
C.在200 ℃時(shí)，N的化學(xué)式為FeSO4·3H2O
D.將處于380 ℃的P加熱至650 ℃的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
2．(5分)(2022·全國(guó)卷乙)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級(jí)玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示，在200 ℃以下熱分解時(shí)無(wú)刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是(　　)
A．W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體 B．最高價(jià)氧化物的水化物酸性：YC．100～200 ℃階段熱分解失去4個(gè)W2Z D．500 ℃熱分解后生成固體化合物X2Z3
3．(5分)化合物[Z2(WY4)3·18X2Y]可在水處理中作為凝絮劑。X、Y、Z、W為短周期主族元素且原子序數(shù)依次增加，Y的質(zhì)子數(shù)是W的原子序數(shù)的一半。該化合物的熱重分析曲線如圖a所示。向1 mol Z2(WY4)3溶液中滴入Ba(OH)2溶液的圖像如圖b所示。已知：失重百分?jǐn)?shù)＝×100%。下列敘述正確的是(　　)
A．X、Y、Z、W的單質(zhì)在常溫下均為固體
B．Z、W的簡(jiǎn)單離子半徑大小順序?yàn)椋篫＞W(wǎng)
C．該化合物在400 ℃熱分解將失去18個(gè)X2Y
D．該化合物在1 100 ℃熱分解后生成固體化合物Z2Y3，且工業(yè)上通過(guò)電解熔融的Z2Y3制備單質(zhì)Z
4．(12分)PbO2在加熱過(guò)程中發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示，已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重4.0%(即×100%)的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計(jì)算x值和m∶n值。
___________________________________________
5．(8分)(2023·遼寧高考節(jié)選)我國(guó)古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過(guò)程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如圖所示。700 ℃左右有兩個(gè)吸熱峰，則此時(shí)分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化學(xué)式)。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
HYPERLINK "http://21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)
" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開(kāi)更多......

收起↑