2019届高考化学二轮复习化学综合计算题研究课件（92张） 92页

[ 题型特点 ] 以重要的工业生产或工业测定为载体设计的综合性计算题。试题涉及面广，涉及考点有：化学实验操作技能、电极反应方程式书写、离子方程式的书写和以物质的量为核心的化学计算技能。该题型的特色是：将化学计算的考查置于现实应用的背景中，体现化学计算服务于化学问题解决的基本观点。 1. (2018· 江苏化学， 18) 碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，反应方程式为 (2 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3 x CaCO 3 ＋ 3 x H 2 O===2[(1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 ] ＋ x CaSO 4 ↓ ＋ 3 x CO 2 ↑ 生成物 (1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 中 x 值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。 (1) 制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高 x 值的方法有 ________ 。 (2) 碱式硫酸铝溶液吸收 SO 2 过程中，溶液的 pH________( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 、 “ 不变 ”) 。 (3) 通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定 x 的值，测定方法如下： ① 取碱式硫酸铝溶液 25.00 mL ，加入盐酸酸化的过量 BaCl 2 溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体 2.330 0 g 。 ② 取碱式硫酸铝溶液 2.50 mL ，稀释至 25 mL ，加入 0.100 0 mol·L － 1 EDTA 标准溶液 25.00 mL ，调节溶液 pH 约为 4.2 ，煮沸，冷却后用 0.080 00 mol·L － 1 CuSO 4 标准溶液滴定过量的 EDTA 至终点，消耗 CuSO 4 标准溶液 20.00 mL( 已知 Al 3 ＋ 、 Cu 2 ＋ 与 EDTA 反应的化学计量比均为 1 ∶ 1) 。 计算 (1 － x )Al 2 (SO 4 ) 3 · x Al(OH) 3 中的 x 值 ( 写出计算过程 ) 。 解析　 (1) 碱式硫酸铝中 “ 氢氧化铝 ” 的生成原理是：碳酸钙与硫酸铝水解出的氢离子反应，促进硫酸铝水解，生成氢氧化铝。所以，欲提高 x 值，即提高 Al(OH) 3 的生成量，可以增加碳酸钙的量。也可以在不增加碳酸钙用量的情况下，加快搅拌速率，使二者接触更充分，从而使硫酸铝的水解率增大。 (2) 二氧化硫是酸性氧化物，吸收二氧化硫必将使碱式硫酸铝溶液的 pH 减小。 (3) 见解析。 2. (2017· 江苏化学， 18) 碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。 (1) 碱式氯化铜有多种制备方法 ① 方法 1 ： 45 ～ 50 ℃ 时，向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu 2 (OH) 2 Cl 2 ·3H 2 O ，该反应的化学方程式为 _________________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 ② 方法 2 ：先制得 CuCl 2 ，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。 Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成 CuCl 2 ， Fe 3 ＋ 对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 M′ 的化学式为 ________ 。 (2) 碱式氯化铜有多种组成，可表示为 Cu a (OH) b Cl c · x H 2 O 。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验： ① 称取样品 1.116 0 g ，用少量稀 HNO 3 溶解后配成 100.00 mL 溶液 A ； ② 取 25.00 mL 溶液 A ，加入足量 AgNO 3 溶液，得 AgCl 0.172 2 g ； ③ 另取 25.00 mL 溶液 A ，调节 pH 4 ～ 5 ，用浓度为 0.080 00 mol·L － 1 的 EDTA(Na 2 H 2 Y·2H 2 O) 标准溶液滴定 Cu 2 ＋ ( 离子方程式为 Cu 2 ＋ ＋ H 2 Y 2 － ===CuY 2 － ＋ 2H ＋ ) ，滴定至终点，消耗标准溶液 30.00 mL 。通过计算确定该样品的化学式 ( 写出计算过程 ) 。 解析　 (1) ① 反应物为 CuCl 、 O 2 和 H 2 O ，生成物为 Cu 2 (OH) 2 Cl 2 ·3H 2 O ，根据得失电子守恒和原子守恒配平。 ② 由图示 Cu ＋ M → Cu 2 ＋ ＋ M′ ，说明 Cu 被 M 氧化； M′ ＋ O 2 ＋ H ＋ → M ＋ H 2 O ，说明 M′ 被氧化为 M ，说明 M 价态高，由题信息 “ Fe 3 ＋ 对该反应起催化作用 ” ， M 为 Fe 3 ＋ ， M′ 为 Fe 2 ＋ 。 3. (2016· 江苏化学， 8) 过氧化钙 (CaO 2 ·8H 2 O) 是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。 4. (2015· 江苏化学， 18) 软锰矿 ( 主要成分 MnO 2 ，杂质金属元素 Fe 、 Al 、 Mg 等 ) 的水悬浊液与烟气中 SO 2 反应可制备 MnSO 4 ·H 2 O ，反应的化学方程式为： MnO 2 ＋ SO 2 ===MnSO 4 。 (1) 质量为 17.40 g 纯净 MnO 2 最多能氧化 ______L( 标准状况 )SO 2 。 (2) 已知： K sp [Al(OH) 3 ] ＝ 1 × 10 － 33 ， K sp [Fe(OH) 3 ] ＝ 3 × 10 － 39 ， pH ＝ 7.1 时 Mn(OH) 2 开始沉淀。室温下，除去 MnSO 4 溶液中的 Fe 3 ＋ 、 Al 3 ＋ ( 使其浓度均小于 1 × 10 － 6 mol·L － 1 ) ，需调节溶液 pH 范围为 ____________ 。 (3) 如图可以看出，从 MnSO 4 和 MgSO 4 混合溶液中结晶 MnSO 4 ·H 2 O 晶体，需控制的结晶温度范围为 ________________________ 。 (4) 准确称取 0.171 0 g MnSO 4 ·H 2 O 样品置于锥形瓶中加入适量 H 3 PO 4 和 NH 4 NO 3 溶液，加热使 Mn 2 ＋ 全部氧化成 Mn 3 ＋ ，用 c (Fe 2 ＋ ) ＝ 0.050 0 mol·L － 1 的标准溶液滴定至终点 ( 滴定过程中 Mn 3 ＋ 被还原为 Mn 2 ＋ ) ，消耗 Fe 2 ＋ 溶液 20.00 mL 。计算 MnSO 4 ·H 2 O 样品的纯度 ( 请给出计算过程 ) 。 5. (2014· 江苏化学， 18) 碱式碳酸铝镁 [Mg a Al b (OH) c (CO 3 ) d · x H 2 O] 常用作塑料阻燃剂。 (1) 碱式碳酸铝镁具有阻燃作用，是由于其受热分解需吸收大量热量和 ________ 。 (2)Mg a Al b (OH) c (CO 3 ) d · x H 2 O 中 a 、 b 、 c 、 d 的代数关系式为 ________ 。 (3) 为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验： ① 准确称取 3.390 g 样品与足量稀盐酸充分反应，生成 CO 2 0.560 L( 已换算成标准状况下 ) 。 备考策略 化学计算相关的复习，首先要了解化学计算的作用，化学计算是定量化学研究中必不可少的，是以定量分析实验为基础，根据实验测定的数据，通过计算确定物质的组成或揭示反应的规律。其次要掌握与计算相关的一些化学基本概念，如物质的量、气体摩尔体积、 pH 、溶度积、纯度等，这是进行化学计算的基础。再次要学会定量实验的基本原理和反应中相关物质间的化学计量关系，认真分析数据，理清计算思路。 [ 考点精要 ] 1 . 以物质的量为中心的各物理量的换算关系 2 . 物质的量浓度的计算 (1) 掌握五个公式 (2) 灵活利用三个守恒关系 ① 稀释前后 “ 溶质的物质的量守恒 ” ： c ( 浓溶液 )· V ( 浓溶液 ) ＝ c ( 稀溶液 )· V ( 稀溶液 ) 。 ② 溶液中 “ 粒子之间电荷守恒 ”( 溶液呈电中性 ) 。 ③ 质量守恒。 3. 化学计算题的审题过程与思维方法 (1) 化学计算的第一步是审题，我们认为审题的要求有两条： ①“ 一次性审题 ” ：画图并标出实验测定的主要过程和实验数据。审题时要用图表、符号、数据、箭头等展示题意。所谓 “ 一次性审题 ” 就是一次性完成，而不是反复多次。 ② 根据审题所给的图，能用自己的语言准确叙述出题意。 (2) 举例 ( 以 2012 年江苏高考第 18 题为例 ) 审题： (2012· 江苏化学， 18) 硫酸钠 过氧化氢加合物 ( x Na 2 SO 4 · y H 2 O 2 · z H 2 O) 的组成可通过下列实验测定： ① 准确称取 1.770 0 g 样品，配制成 100.00 mL 溶液 A 。 ② 准确量取 25.00 mL 溶液 A ，加入盐酸酸化的 BaCl 2 溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体 0.582 5 g 。 ③ 准确量取 25.00 mL 溶液 A ，加入适量稀硫酸酸化后，用 0.020 00 mol·L － 1 KMnO 4 溶液滴定至终点，消耗 KMnO 4 溶液 25.00 mL 。 H 2 O 2 与 KMnO 4 反应的离子方程式如下： 解析 温馨提示 ① 标 ★ 的地方要注意，原溶液 100.00 mL 应均分成几等份后，再取 25.00 mL 做实验，因为滴定实验所取体积要求精确，以防操作不当时还有备用液可取； ② 标 ★★ 的地方要注意，可先直接根据已知数据计算出物质的量，这在高考中是得分的地方。 分析： [ 考法指导 ] 混合物计算 一般找准关系列出方程式组。解题时理清各物质之间的数量关系，注意运用得失电子守恒、电荷守恒、极值法等方法，以简化过程。 1. (2018· 常州一模 ) 高纯硝酸锶 [ 化学式： Sr(NO 3 ) 2 ] 用于制造信号灯、光学玻璃等。 Ⅰ . 工业级硝酸锶中常含有硝酸钙、硝酸钡等杂质，其中硝酸钙可溶于浓硝酸，而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸。提纯硝酸锶的实验步骤如下： ① 取含杂质的硝酸锶样品，向其中加入浓 HNO 3 溶解，搅拌。 ② 过滤，并用浓 HNO 3 洗涤滤渣。 ③ 将滤渣溶于水中，加略过量铬酸使 Ba 2 ＋ 沉淀，静置后加入肼 (N 2 H 4 ) 将过量铬酸还原，调 pH 至 7 ～ 8 ，过滤。 ④ 将滤液用硝酸调节 pH 至 2 ～ 3 ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤。 ⑤ 将得到的 Sr(NO 3 ) 2 ·2H 2 O 晶体在 100 ℃ 条件下干燥，得到高纯硝酸锶。 (1) 步骤 ② 用浓 HNO 3 洗涤滤渣的目的是 ________ 。 (2) 步骤 ③ 中肼 (N 2 H 4 ) 将过量铬酸 (CrO 3 ) 还原 Cr 3 ＋ ，同时产生一种无色无味的气体，写出该反应的离子方程式： __________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 (3) 肼具有很好的还原性，且氧化产物无污染，故可用于除去锅炉等设备供水中的溶解氧等，除去 100 L 锅炉水 ( 含氧气 8 g/L) 的溶解氧，需要肼的质量为 ________ 。 Ⅱ .Sr(NO 3 ) 2 受热易分解，生成 Sr(NO 2 ) 2 和 O 2 ；在 500 ℃ 时 Sr(NO 2 ) 2 进一步分解生成 SrO 及氮氧化物。取一定质量含 Sr(NO 2 ) 2 的 Sr(NO 3 ) 2 样品，加热至完全分解，得到 5.20 g SrO 固体和 5.08 g 混合气体。计算该样品中 Sr(NO 3 ) 2 的质量分数 ( 写出计算过程，结果精确到 0.01) 。 解析　 (1) 由题信息 “ 硝酸钙可溶于浓硝酸，而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸 ” ，用浓硝酸洗去硝酸钙等杂质，同时减少硝酸锶的溶解损失。 (3)1 mol N 2 H 4 ～ 1 mol N 2 ～ 4 mol e － ， 1 mol O 2 ～ 4 mol e － ， n (O 2 ) ＝ 25 mol ＝ n (N 2 H 4 ) ， m (N 2 H 4 ) ＝ 800 g 。 2. (2017· 通扬泰淮二调 ) 纳米材料镍粉 (Ni) 是一种高性能电极材料。其制备过程如下： 步骤 Ⅰ ：取 0.2 mol·L － 1 的硝酸镍溶液，调节 pH 除铁后，加入活性炭过滤。 步骤 Ⅱ ：向所得滤液中滴加 1.5 mol·L － 1 的 NaHCO 3 溶液使 Ni 2 ＋ 完全沉淀，生成 x NiCO 3 · y Ni(OH) 2 · z H 2 O 。 步骤 Ⅲ ：将产生的沉淀用大量高纯水清洗并用离心机甩干。 步骤 Ⅳ ：加入稍过量的肼溶液 (N 2 H 4 ·H 2 O) ，使上述沉淀还原完全，将生成的 Ni 水洗后，再用 95% 的乙醇浸泡后晾干。 (1) 步骤 Ⅰ 中去除杂质 Fe 3 ＋ ( 使其浓度 <10 － 6 mol·L － 1 ) ，需调节溶液 pH 的范围为 ________ 。 ( K sp [Ni(OH) 2 ] ＝ 2 × 10 － 15 ， K sp [Fe(OH) 3 ] ＝ 1 × 10 － 39 ) (2) 当 x ： y ： z ＝ 1 ∶ 1 ∶ 1 时，写出步骤 Ⅱ 中产生沉淀的离子方程式： _____________________________________________________________________ 。 (3) 步骤 Ⅳ 中采用 95% 的乙醇浸泡的目的是 ________ 。 (4) 为测定 x NiCO 3 · y Ni(OH) 2 · z H 2 O 的组成，进行如下实验： ① 准确称取 7.54 g 样品与过量的肼溶液 (N 2 H 4 ·H 2 O) 充分反应，共收集到 1.12 L N 2 和 CO 2 混合气体 ( 已换算成标准状况 ) 。 ② 另取等质量的样品充分灼烧，冷却后称得残留固体 NiO 的质量为 4.5 g 。 通过计算确定 x NiCO 3 · y Ni(OH) 2 · z H 2 O 的化学式 ( 写出计算过程 ) 。 物质含量计算 根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量。 关系式法：正确提取关系式是用关系式法解题的关键。提取关系式的常用方法： ① 从化学方程式中提取关系式； ② 从化学式或电极反应式中提取关系式； ③ 从物质和反应的差量之间提取关系式。 3. (2018· 苏锡常镇二调 ) 叠氮酸钠 (NaN 3 ) 是一种应用广泛的无色无味、可溶于水的晶体。已知： 物质 CH 3 OH N 2 H 4 NaN 3 沸点 / ℃ 64.7 113.5 300 (1) 制备 NaN 3 ： 30 ℃ 时，水合肼 (N 2 H 4 ·H 2 O) 与亚硝酸甲酯 (CH 3 ONO) 、 NaOH 反应，装置如图所示。反应后锥形瓶中混合物经 “ 操作 X ” 可回收 CH 3 OH ，母液降温结晶，过滤得 NaN 3 粗品，重结晶得到 NaN 3 产品。 ① 装置中的多孔球泡的作用是 ____________________________________ 。 ② 写出生成 NaN 3 的化学方程式： _________________________________________ _____________________________________________________________________ 。 ③“ 操作 X ” 的名称为 ________ 。 (2) 测定 NaN 3 产品纯度： ① 称取 NaN 3 产品 5.000 0 g ，用适量稀硫酸溶解后配成 100.00 mL 溶液 A ； ② 取 25.00 mL 溶液 A ，加入 20.00 mL 0.200 0 mol·L － 1 KMnO 4 溶液，得紫红色溶液 B ； ③ 向溶液 B 加入足量 KI 溶液消耗过量的 KMnO 4 溶液，然后以淀粉作指示剂，用 0.100 0 mol·L － 1 Na 2 S 2 O 3 标准溶液滴定产生的 I 2 ，消耗 Na 2 S 2 O 3 溶液 30.00 mL 。测定过程中物质的转化关系如下： 解析　 (1) ② 反应物为 N 2 H 4 ·H 2 O 、 CH 3 ONO 、 NaOH ，生成物有 NaN 3 、 CH 3 OH( “ 回收 CH 3 OH ” ) 。 4. (2018· 盐城三调 ) KMnO 4 是实验室常用的氧化剂，可用作水处理剂等。 (1) 实验室用 MnO 2 等为原料制取少量 KMnO 4 的实验流程如下： ① “ 熔融 ” 时，可用作坩埚材质的是 ________( 填序号 ) 。 a. 氧化铝　　 b. 陶瓷　　 c. 铁　　 d. 玻璃 ② “K 2 MnO 4 歧化 ” 的离子方程式为 ______________________________________ ______________________________________________________________________ 。 解析　 (1) ① 陶瓷、玻璃主要成分为 SiO 2 、 Al 2 O 3 均能和 KOH 反应，不能熔融 KOH 。 ② 注意 CH 3 COOH 酸化提供 H ＋ ， CH 3 COOH 是弱酸，不能拆成离子形式。 滴定分析与计算 连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量 返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量 5. 锶 (Sr) 是人体必需的微量元素，其单质和化合物的化学性质与钙、钡的相似。实验室用含碳酸锶的废渣 ( 含 SrCO 3 38.40% ， SrO 12.62% ， CaCO 3 38.72% ， BaCO 3 2.54% ，其它不溶于硝酸的杂质 8.17%) 制备硝酸锶粗品的部分实验过程如下： (1) 市售浓硝酸的质量分数为 65% ，密度为 1.4 g·cm － 3 ，要配制 30% 稀硝酸 500 mL ，还需要查阅的数据是 ________ ，若配制过程中不使用天平，则必须要计算的数据是 ____________ ，必须要使用的仪器是 ____________ 。 已知两种盐的溶解度 (g/100 g 水 ) 如下表 　　 温度 / ℃ 物质 0 20 30 45 60 80 100 Sr(NO 3 ) 2 28.2 40.7 47 47.2 48.3 49.2 50.7 Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O 102 129 152 230 300 358 408 ① 滴定选用的指示剂为 ________ ，滴定终点观察到的现象为 _____________________________________________________________________ ； ② 该硝酸锶粗品中，硝酸锶的质量分数为 ________ 。若滴定前样品中 Ca(NO 3 ) 2 没有除尽，所测定的硝酸锶纯度将会 ________( 填 “ 偏高 ” 、 “ 偏低 ” 或 “ 不变 ”) 。 答案　 (1)30% 稀硝酸的密度　浓硝酸和蒸馏水的体积　量筒、烧杯、玻璃棒　 (2) 蒸发结晶　趁热过滤 (3) ① 酚酞　溶液变为红色且 30 s 不变色　 ② 93% 　偏高 6. (2018· 镇江一模 ) 碱式氧化镍 (NiOOH) 可用作镍氢电池的正极材料。以含镍 (Ni 2 ＋ ) 废液为原料生产 NiOOH 的一种工艺流程如下： (1) 加入 Na 2 CO 3 溶液时，确认 Ni 2 ＋ 已经完全沉淀的实验方法是 _____________________________________________________________________ 。 (2) 已知 K sp [Ni(OH) 2 ] ＝ 2 × 10 － 15 ，欲使 NiSO 4 溶液中残留 c (Ni 2 ＋ ) ≤ 2 × 10 － 5 mol·L － 1 ，调节 pH 的范围是 ________ 。 化学式的计算 解这类题的方法：一是根据题目所给化学反应过程，分析判断化合物的成分；二是通过计算确定各成分之间量的关系，特别是运用电荷守恒计算未知离子的物质的量及运用质量守恒判断是否含有结晶水。 7. (2018· 南京三模 ) 为测定某三价铁配合物 ( 化学式表示为 K a [Fe b (C 2 O 4 ) c ]· x H 2 O) 的组成，做了如下实验： 步骤 4 ：继续用 0.01 000 mol/L KMnO 4 溶液滴定步骤 3 所得溶液至终点，消耗 KMnO 4 溶液 8.00 mL 。 (1) 步骤 2 中滴定终点的现象是 ______________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 (2) 步骤 3 中加入锌粉的目的是 ____________________________________________ 。 (3) 步骤 4 中发生反应的离子方程式为 ________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 (4) 通过计算确定该三价铁配合物的化学式 ___________________________________ ( 写出计算过程 ) 。 8. (2017· 扬州一模 ) 草酸钾和硫酸铜在一定条件下可制得 K a [Cu b (C 2 O 4 ) m ]· n H 2 O 样品，测定其组成的方法如下： (3)K a [Cu b (C 2 O 4 ) m ]· n H 2 O 中， m ＝ ________( 用含 a 、 b 的式子表示 ) 。 (4) 通过计算确定该样品的化学式 ( 写出计算过程 ) 。 热重图像分析计算 9. (2018· 南通等七市联考 ) 摩尔盐 [(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ·6H 2 O] 是一种重要的化工原料，可用于制取纳米 Fe 3 O 4 和草酸合铁酸钾等。 (1) 取一定质量摩尔盐样品与过量 NaOH 溶液反应。 ① 根据生成气体的体积计算得到摩尔盐的纯度小于实际值，其原因是 _____________________________________________________________________ 。 ② 向所得 Fe(OH) 2 沉淀中加入 NaNO 2 溶液可制得纳米 Fe 3 O 4 ，同时产生 NO 。该反应的离子方程式为 ___________________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 10. 钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。 试写出 B 点对应的物质与 O 2 在 225 ℃ ～ 300 ℃ 发生反应的化学方程式： _____________________________________________________________________ 。 ② 取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物 ( 其中 Co 的化合价为＋ 2 、＋ 3) ，用 480 mL 5 mol/L 盐酸恰好完全溶解固体，得到 CoCl 2 溶液和 4.48 L( 标准状况 ) 黄绿色气体。试确定该钴氧化物中 Co 、 O 的物质的量之比。