2020版高考化學(xué)新增分大一輪復(fù)習(xí) 第1章 專題講座一 化學(xué)計算的常用方法精講義+優(yōu)習(xí)題（含解析）魯科版.docx

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化學(xué)計算的常用方法 方法一　守恒法 (一)質(zhì)量守恒(原子守恒) 依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是原子的重新組合，因而反應(yīng)前后原子的總數(shù)和質(zhì)量保持不變。 [典例1]　(2019石家莊調(diào)研)28g鐵粉溶于稀鹽酸中，然后加入足量的Na2O2固體，充分反應(yīng)后過濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體質(zhì)量為(　　) A．36gB．40gC．80gD．160g 答案　B 解析　28 g鐵粉溶于稀鹽酸中生成氯化亞鐵溶液，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，本身也具有強(qiáng)氧化性，所以充分反應(yīng)后生成氫氧化鐵沉淀，過濾，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 mol160 gmol－1＝40 g。 針對訓(xùn)練 1．(2018長汀縣校級月考)有14gNa2O2、Na2O、NaOH的混合物與100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸恰好反應(yīng)，蒸干溶液，最終得固體質(zhì)量為(　　) A．20.40gB．28.60gC．24.04gD．無法計算 答案　C 解析　混合物與鹽酸反應(yīng)后所得溶液為氯化鈉溶液，蒸干后得到NaCl，由Cl－質(zhì)量守恒關(guān)系可得100 g15%＝m(NaCl)，解得m(NaCl)≈24.04 g。 2．(2018奉賢區(qū)二模)一定量的H2和Cl2充分燃燒后，將反應(yīng)生成的氣體通入100 mL 1.0 molL－1的NaOH溶液中，兩者恰好完全反應(yīng)，生成NaClO為0.01mol，則燃燒前H2和Cl2的物質(zhì)的量之比為(　　) A．5∶4B．4∶5C．4∶3D．3∶4 答案　B 解析　100 mL 1.0 molL－1的NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為1.0 molL－10.1 L＝0.1 mol；兩者恰好完全反應(yīng)，說明0.1 molNaOH完全反應(yīng)，生成的0.01 molNaClO來自Cl2與NaOH的反應(yīng)(Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O)，則氫氣和氯氣反應(yīng)后剩余氯氣的物質(zhì)的量為0.01 mol，消耗NaOH的物質(zhì)的量為0.02 mol，發(fā)生反應(yīng)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，消耗NaOH的物質(zhì)的量為：0.1 mol－0.02 mol＝0.08 mol，則n(HCl)＝n(NaOH)＝0.08 mol，n(H2)＝n(Cl2)＝n(HCl)＝0.08 mol＝0.04 mol，所以原混合氣體中含有Cl2的物質(zhì)的量為：0.01 mol＋0.04 mol＝0.05 mol，氫氣的物質(zhì)的量為0.04 mol，燃燒前H2和Cl2的物質(zhì)的量之比＝0.04 mol∶0.05 mol＝4∶5。 (二)電荷守恒 依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性，即陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)或離子方程式前后離子所帶電荷總數(shù)不變。 [典例2]　將agFe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋剛好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，則NaOH溶液的濃度為________________。 答案　0.2molL－1 解析　當(dāng)Fe3＋、Al3＋剛好沉淀完全時，溶液中溶質(zhì)只有硫酸鈉，而Na＋全部來源于NaOH，且變化過程中Na＋的量不變。根據(jù)電荷守恒可知：＝，所以，n(NaOH)＝n(Na＋)＝2n(SO)＝n(H＋)＝0.1 molL－10.2 L＝0.02 mol，c(NaOH)＝＝0.2 molL－1。 針對訓(xùn)練 3．在一定條件下，RO和F2可發(fā)生如下反應(yīng)：RO＋F2＋2OH－===RO＋2F－＋H2O，從而可知在RO中，元素R的化合價是(　　) A．＋4價B．＋5價C．＋6價D．＋7價 答案　B 解析　要求RO中R的化合價，若知道n值，計算R的化合價則變得很簡單。依據(jù)離子方程式中電荷守恒，n＋2＝1＋2，n＝1，RO中氧顯－2價，因此R的化合價為＋5價。 4．若測得雨水所含水溶性無機(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/molL－1 410－6 610－6 210－5 410－5 310－5 210－5 根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH＝________。 答案　4 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， [K＋]＋[NH ]＋[Na＋]＋[H＋]＝2[SO]＋[Cl－]＋[NO]，將表格中的數(shù)據(jù)代入得H＋濃度為 10－4molL－1，則pH值為4。 易錯警示　列式時不要忘了離子濃度前乘上離子所帶電荷數(shù)。 方法二　化學(xué)方程式計算中的巧思妙解——差量法 化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生變化時均可用差量法，解題的一般步驟為： (1)準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)深入細(xì)致地分析題意，關(guān)鍵在于有針對性地找出產(chǎn)生差量的“對象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強(qiáng)等，且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比。 (3)根據(jù)反應(yīng)方程式，從“實際差量”尋找比例關(guān)系，列比例式求解。 [典例3]　為了檢驗?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1g樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣2g，則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是(　　) A. B. C. D. 答案　A 解析　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質(zhì)量為xg，由此可得如下關(guān)系： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 284　　　　　　　　　　　62 x　　　　　　　　　　　　w1－w2 則x＝， 故樣品純度為＝＝。 針對訓(xùn)練 5．將12gCO和CO2的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后，得到氣體的總質(zhì)量為18g，則原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 答案　87.5% 解析　設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x。 CuO?。獵O　Cu＋CO2　氣體質(zhì)量增加(差量) 28g44g44g－28g＝16g 12xg18g－12g＝6g ＝，解得x＝0.875。 6．(2018山東省實驗中學(xué)高三模擬)16mL由NO與NH3組成的混合氣體在催化劑作用下于400℃左右可發(fā)生反應(yīng)：6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)，達(dá)到平衡時在相同條件下氣體體積變?yōu)?7.5mL，則原混合氣體中NO與NH3的物質(zhì)的量之比有四種情況：①5∶3?、?∶2　③4∶3?、?∶7。其中正確的是(　　) A．①②B．①④C．②③D．③④ 答案　C 解析　根據(jù)反應(yīng)前后氣體的總體積，可用差量法直接求解。 6NO＋4NH35N2＋6H2O(g)　ΔV(氣體的體積差) 6mL4mL5mL6mL (5＋6)－(4＋6) ＝1mL(理論差量) 9mL6mL17.5－16 ＝1.5mL(實際差量) 由此可知共消耗15mL氣體，還剩余1mL氣體，假設(shè)剩余的氣體全部是NO，則V(NO)∶V(NH3)＝(9 mL＋1 mL)∶6 mL＝5∶3，假設(shè)剩余的氣體全部是NH3，則V(NO)∶V(NH3)＝9 mL∶(6mL＋1mL)＝9∶7，但因該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，剩余氣體實際上是NO、NH3的混合氣體，故V(NO)∶V(NH3)介于5∶3與9∶7之間，對照所給的數(shù)據(jù)知3∶2與4∶3在此區(qū)間內(nèi)。 方法三　解答連續(xù)反應(yīng)類型計算題的捷徑——關(guān)系式法 關(guān)系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關(guān)系進(jìn)行解題的一種方法，一般適用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)，因前一個反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個反應(yīng)的反應(yīng)物，可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系，找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式。它是化學(xué)計算中的基本解題方法之一，利用關(guān)系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結(jié)果不易出錯，準(zhǔn)確率高。 針對訓(xùn)練 題組一　根據(jù)原子守恒找關(guān)系式 7．碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉(zhuǎn)化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物，消耗1molL－1鹽酸500mL。煅燒等質(zhì)量的上述混合物，得到氧化銅的質(zhì)量是(　　) A．35gB．30gC．20gD．15g 答案　C 解析　碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉(zhuǎn)化為氯化銅，溶解28.4 g該混合物，消耗1 molL－1鹽酸500mL，HCl的物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)氯元素守恒，則CuCl2的物質(zhì)的量為0.25mol。根據(jù)Cu元素守恒可知，原混合物中含有Cu元素的物質(zhì)的量為0.25mol，煅燒等質(zhì)量的上述混合物，得到氧化銅的物質(zhì)的量為0.25mol，則m(CuO)＝0.25mol80gmol－1＝20g。 8．在氧氣中燃燒0.22g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?，這些硫酸可用10mL0.5molL－1氫氧化鈉溶液完全中和，則原混合物中硫的百分含量為(　　) A．72%B．40%C．36%D．18% 答案　C 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) 0.51010－3mol 得m(S)＝0.08 g 原混合物中w(S)＝100%＝36%。 題組二　根據(jù)電子守恒找關(guān)系式 9．將Mg和Cu組成的2.64g混合物投入適量的稀硝酸中恰好反應(yīng)，固體完全溶解時收集到NO氣體0.896L (標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入NaOH溶液使金屬離子恰好沉淀完全，則形成沉淀的質(zhì)量為________。 答案　4.68g 解析　最終生成的沉淀是Mg(OH)2和Cu(OH)2，其質(zhì)量等于合金的質(zhì)量加上兩金屬離子所結(jié)合的OH－的質(zhì)量。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，金屬所失電子數(shù)，等于硝酸所得電子數(shù)。即n(OH－)＝3＝0.12 mol，故形成沉淀的質(zhì)量＝2.64 g＋0.12 mol17 gmol－1＝4.68 g。 10．將1.08gFeO完全溶解在100mL1.00molL－1硫酸中，然后加入25.00mLK2Cr2O7溶液，恰好使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe3＋，且Cr2O中的鉻全部轉(zhuǎn)化為Cr3＋。則K2Cr2O7的物質(zhì)的量濃度是________。 答案　0.100molL－1 解析　由電子守恒知，F(xiàn)eO中＋2價鐵所失電子的物質(zhì)的量與Cr2O中＋6價鉻所得電子的物質(zhì)的量相等，(3－2)＝0.025 00 Lc(Cr2O)(6－3)2，得c(Cr2O)＝0.100molL－1。 題組三　根據(jù)相關(guān)反應(yīng)找關(guān)系式 11．金屬錫的純度可以通過下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，再加入過量的FeCl3溶液，發(fā)生如下反應(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?，F(xiàn)有金屬錫試樣0.613g，經(jīng)上述反應(yīng)后，共用去0.100molL－1K2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，錫的相對原子質(zhì)量為119)。 答案　Sn與K2Cr2O7物質(zhì)的量的關(guān)系： 3Sn～3SnCl2～6FeCl2～K2Cr2O7 3119g1mol x0.1000.016mol x＝＝0.5712g w(Sn)＝100%≈93.2%。 12．黃鐵礦的主要成分是FeS2。某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時，取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.020 00 molL－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL。 已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋ Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (1)樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))________(保留1位小數(shù))。 (2)煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生SO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為________L，制得98%的硫酸質(zhì)量為________t。 答案　(1)90.0%　(2)3.36106　15 解析　(1)根據(jù)方程式：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋ Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 得關(guān)系式： Cr2O～6Fe2＋～3SO2～FeS2 1　　　　　　　　　　 　 m(FeS2)＝0.09000g 樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.0%。 (2)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 4mol8mol moln(SO2) n(SO2)＝1.5105mol V(SO2)＝3.36106L 由硫元素守恒SO2　～SO3　～H2SO4 1mol98g 1.5105molm(H2SO4)98% 得m(H2SO4)＝1.5107g＝15t。