高一化学教案：第5讲-硫、氮的相关计算（二） 18页

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：高一 辅导科目：化学 ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 硫酸、硝酸、氧化物的相关综合计算 教学内容 ‎1．掌握硫和氮的氧化物的相关反应和常见计算题型；‎ ‎2．掌握硫酸的常见计算题型；‎ ‎3．掌握三种守恒法在硝酸相关计算中的应用；‎ ‎4．学会写流程图分析反应的过程，并寻找守恒关系。‎ ‎【教学建议】计算之前需要对相关物质的反应梳理清楚，所以在此互动阶段，需要让学生牢牢把握好后面会涉及到的常见的反应。先让每个学生写出下列反应，写完后可以让学生起来回答，总共六个小问题，3、4、5较难，可以留给水平较好的学生回答。第6个还可以补充极稀的硝酸与金属反应，还原产物可能是N2O或者NH4NO3。‎ 我们这章已经快学完了，我们先复习一下今天讲题过程中可能涉及到的反应：‎ ‎（1）工业用黄铁矿制备硫酸是涉及的反应：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（2）过量的锌放入浓硫酸中充分反应：（开始时微热）‎ ‎ ‎ ‎（3）NO、NO2混合气体被NaOH溶液吸收可能发生的反应：‎ ‎ ‎ ‎（4）NO、NO2混合气体被Na2CO3溶液吸收可能发生的反应：‎ ‎ ‎ ‎（5）NO、NO2分别与NH3反应的方程式：‎ ‎ ‎ ‎（6）浓/稀硝酸与铜反应的方程式：‎ ‎ ‎ 答案：‎ ‎（1）4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 ； 2SO2 + O2 2SO3 ； H2O + SO3 H2SO4‎ ‎（2）Zn+H2SO4（浓） ZnSO4 + SO2 ↑+H2O ； Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑‎ ‎（3）2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O； NO + NO2 + 2NaOH2NaNO2 + H2O ‎（4）2NO2 + Na2CO3 NaNO2 + NaNO3 + CO2 ； NO + NO2 + Na2CO3 2NaNO2 + CO2 ‎ ‎（5）6NO + 4NH3 5N2 + 6 H2O ； 6NO2 +8 NH3 7N2 + 12H2O ‎（6）Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O； ‎ ‎3Cu + 8HNO3（稀） 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O ‎（酌情补充：4Zn + 10HNO3(极稀) 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O ‎4Zn + 10HNO3(极稀) 4Zn(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O）‎ 一、硫的相关计算：‎ ‎1、硫化氢与二氧化硫的反应计算：‎ ‎【例2】在常温常压下，将aL SO2和bL H2S混和，当反应后气体体积是反应前气体体积的1/4时，则a与b之比是（ ）‎ ‎①1︰1 ②1︰2 ③1︰3 ④2︰1‎ A．① B．②③ C．③④ D．①③‎ 答案：D ‎【变式训练】298K时，向VL真空容器中通入nmol SO2和mmol H2S。若5n＝m，且反应后氧化产物与还原产物的质量和为‎48g，则n与m之和为（ ）‎ A．1 B．2 C．3 D．4‎ 答案：C ‎2、硫酸的相关计算：‎ ‎（1）不同浓度的硫酸混合时的计算 ‎【例1】已知H2SO4溶液中H2SO4的质量分数越大，其溶液的密度越大，将90%和10%的两种H2SO4溶液等质量混合后，溶液中H2SO4的质量分数（ ）；等体积混合后，溶液中H2SO4的质量分数（ ）‎ A．大于50% B．等于50% C．小于50% D．无法确定 解析：根据题中所给条件，关键点是混合前后溶质的质量不变，混合后溶液的质量等于混合前溶液的质量之和这两点建立等式关系即可解第一问。设H2SO4溶液的质量为m，则有，答案为B项。设90% H2SO4溶液的密度为，10% H2SO4溶液的密度为，两种H2SO4溶液的体积均为V mL，则混合后溶液的质量分数为x，则，整理得，因为H2SO4溶液的质量分数越大，其溶液的密度越大，所以，，则有，即x>50%，答案为A项。‎ 答案：B； A ‎【例2】已知硫酸溶液的浓度越大密度也越大，98%的浓H2SO4的物质的量浓度为18.4mol/L，试判断49%的H2SO4溶液的物质的量浓度______9.2mol/L（填“大于”“小于”或“等于”）。‎ 解析：根据c = 1000ρw /M 计算：‎ 设98%的浓H2SO4的密度为x，49%的H2SO4溶液的密度为y，物质的量浓度为c 则： 1000x×98%/98 =18.4， 1000y×49%/98 =c 所以： 2x/y = 18.4/c ，因为硫酸的浓度越大，密度越大，故x＞y 则：c＜9.2mol/L 答案：小于。‎ ‎【教学建议】此类型的题目，可作为规律常识性记住，以便节省答题时间。‎ 即质量分数为a%和质量分数为b%的同种溶质的溶液，等质量混合，所得溶液的质量分数为两种溶液的质量分数平均值；等体积混合，如果该溶液的浓度越大，密度越大（大部分溶液都符合这种情况），则所得溶液的质量分数比两种溶液的质量分数平均值大；像氨水、酒精这样的溶液，浓度越大密度越小，则所得溶液的质量分数比两种溶液的质量分数平均值小。‎ 而如果物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L的同溶质的溶液，等体积混合后浓度等于二者的平均值；如果是等质量混合，那么密度较小的溶液体积较大，所以混合后的浓度比较接近浓度小的溶液，也就是小于平均值。‎ ‎（2）浓硫酸反应过程中变稀的隐含计算 ‎【例3】在50mL 18mol/L-1的浓H2SO4中加入足量铜片并加热，被还原的H2SO4的物质的量（ ）‎ A．等于0.9mol B．大于0.45mol，小于0.9mol C．等于0.45mol D．小于0.45mol 解析：由铜与浓H2SO4反应的化学方程式，可知被还原的H2SO4为参加反应H2SO4的一半，理论上应为0.45mol，但随着反应的不断进行，由于有水生成，浓H2SO4逐渐变稀，稀H2SO4不再与铜反应，因此被还原的H2SO4的物质的量小于0.45mol。‎ 答案：D 点评：因浓度不同，浓H2SO4与稀H2SO4的性质有很大差异，这却是解题中很容易忽略的一个因素，因此在实际反应中，一定要将这种情况考虑进去。比如说浓H2SO4与锌反应，生成的是SO2和H2的混合气体。类似的还有浓盐酸（具有还原性）和稀盐酸（不表现还原性）。‎ ‎【变式训练】取100mL 18.3mol/L的浓H2SO4与Zn反应，当Zn完全溶解时，生成气体在标况下占有的体积为22.4L，将所得的溶液稀释成1L，测得溶液的H＋浓度为1mol/L，则所生成的气体中SO2与H2的体积比约为（ ）‎ A．1︰2 B．2︰1 C．1︰4 D．4︰1‎ 答案：A ‎（3）与硫酸有关的多步反应计算 下面两道题比较类似，可以让学生回答相关过程中的问题 ‎【例4】某硫酸厂用接触法制取的生产过程中，在煅烧黄铁矿（FeS2）时损失硫为5%（质量分数，下同）；在的催化氧化时有92%的转化为；吸收塔中损失的为0.6%，现有100t含95%的黄铁矿，求可制得98%的多少吨？ ‎ 解析：制取的过程中发生的反应有， ，。通过硫元素质量守恒，找出关系式为 ‎，100t黄铁矿计算各部分损失后实际用于生成硫酸的反应方程式中的质量为。‎ 设可制得98%的为x t，则有：‎ ‎120t 2×98t ‎82.53t x t×98% 解得x=137.55‎ 答案：137.55t ‎【变式训练】某硫酸厂以黄铁矿（含FeS2 80%）为原料（杂质不参加反应）生产硫酸，若生产1000t 98%的浓硫酸，需要消耗黄铁矿多少吨？‎ 答案：750t（思路同上）‎ ‎【小结】这类多步反应的计算的关键是利用元素质量守恒法找出原料FeS2和产物H2SO4的关系，化多步反应计算为一步计算。（即关系式法）‎ ‎【变式训练】接触法制硫酸排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前设法进行综合利用。 ‎ ‎（1）某硫酸厂每天排放的10000m3尾气中含0.2%（体积百分数）的SO2。问用氢氧化钠溶液、石灰及氧气处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏 (CaSO4·2H2O) ？‎ ‎（2）如果将一定体积的尾气通入100毫升2mol/L的氢氧化钠溶液使其完全反应，经测定所得溶液含16.7g溶质。试分析该溶液的成份，并计算确定各成份的物质的量。 ‎ ‎（3）工厂在尾气处理石膏的过程中，中间产物是亚硫酸氢钠，通过调节尾气排放的流量，以取得二氧化硫与氢氧化钠间物质的量最佳比例，从而提高亚硫酸氢钠的产量。现设n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分别表示相应物质的量，且，试写出x在不同取值范围时，n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)与n(SO2)、n(NaOH)间的关系式。‎ ‎  ‎ x n（NaHSO3）‎ ‎   答案：36、（1）SO2～CaSO4·2H2O ‎ ‎22.4  172                     ‎ ‎ 104×0.2%    x      x=153.6Kg ‎ ‎（2）若溶液中溶质全为Na2SO3   SO2+2NaOH → Na2SO3+H2O 得12.6g ‎ ‎  若溶液中溶质全为NaHSO3  SO2+NaOH → NaHSO3 得20.8g ‎ 今20.8>16.7>12.6，该溶液成份为Na2SO3和NaHSO3 ； NaHSO3 0.1mol， Na2SO3 0.05mol ‎（3）‎ x n（NaHSO3）‎ X≤1/2  ‎ ‎0‎ ‎1/2