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  • 2021-08-24 发布

2019届一轮复习浙江专版专题1学考第29题——化学计算题解题方法学案

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专题讲座一 学考第29题——化学计算题解题方法 ‎1.(2017·浙江11月选考,29)取7.90 g KMnO4,加热分解后剩余固体7.42 g。该剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应,生成单质气体A,产物中锰元素以Mn2+存在。‎ 请计算:‎ ‎(1)KMnO4的分解率________。‎ ‎(2)气体A的物质的量________。‎ 答案 (1)60%(或0.60) (2)0.095 mol 解析 (1)KMnO4的分解率=。题目已知KMnO4共7.90 g,物质的量为0.05 mol。加热分解后剩余固体为7.42 g,损失的质量为O2的质量0.48 g,说明O2的物质的量为0.015 mol。由2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,可知消耗KMnO4 0.03 mol。所以KMnO4的分解率为×100%=60.0%。‎ ‎(2)在整个反应过程前后,锰元素从+7价全部转化为+2价,说明整个反应过程中转移了0.05 mol×5=0.25 mol电子。剩余固体与浓盐酸反应生成气体A,则A应为氯气。所以整个反应过程中只有氧元素和氯元素失电子。氧元素失电子产生氧气,转移了0.015 mol×4=0.06 mol电子。根据电子守恒得知,氯元素必然转移0.19 mol电子。每产生1 mol氯气就转移2 mol电子,所以一定会产生0.19 mol÷2=0.095 mol氯气。‎ ‎2.(2017·浙江4月选考,29)分别称取2.39 g (NH4)2SO4和NH4Cl固体混合物两份。‎ ‎(1)将其中一份配成溶液,逐滴加入一定浓度的Ba(OH)2溶液,产生的沉淀质量与加入Ba(OH)2溶液体积的关系如图所示。混合物中n[(NH4)2SO4]∶n(NH4Cl)为______。‎ ‎(2)另一份固体混合物中NH与Ba(OH)2溶液(浓度同上)恰好完全反应时,溶液中c(Cl-)=________(溶液体积变化忽略不计)。‎ 答案 (1)1∶2 (2)0.100 mol·L-1‎ 解析 (1)产生的沉淀是硫酸钡,物质的量是2.33 g÷233 g·mol-1=0.01 mol,根据原子守恒可知硫酸铵的质量是0.01 mol×132 g·mol-1=1.32 g,则氯化铵的质量是2.39 g-1.32 g=1.07 g,物质的量是1.07 g÷53.5 g·mol-1=0.02 mol,因此混合物中n[(NH4)2SO4]∶n(NH4Cl)‎ 为1∶2。(2)每一份中硫酸铵和氯化铵分别是0.01 mol、0.02 mol,另一份固体混合物中NH与Ba(OH)2溶液(浓度同上)恰好完全反应时,消耗氢氧化钡是0.02 mol,因此溶液体积是200 mL,则溶液中c(Cl-)=0.02 mol÷0.2 L=0.100 mol·L-1。‎ ‎1.题目短小精悍,固定格式,固定分值,两空4分。目的是让多数同学能通过,区分度较小。‎ ‎2.以元素化合物为载体,定量考查常见化学反应,并伴以图像、图表等包装形式,考查学生比较、判断、推理能力。‎ ‎3.解题方法中除了依据化学方程式进行计算,还用到了一些解题技巧和数学思维方法,如守恒法、关系式法等。‎ 一、守恒法 当物质之间发生化学反应时,其实质就是原子之间的化分和化合。即可推知某种元素的原子无论是在哪种物质中,反应前后其质量及物质的量都不会改变,即质量守恒;在化合物中,阴、阳离子所带电荷总数相等,即电荷守恒;在氧化还原反应中,氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数相等,即电子守恒;在组成的各类化合物中,元素的正、负化合价总数的绝对值相等 ,即化合价守恒。运用守恒法解题的基本类型主要有以下三种:‎ ‎1.原子(或离子)个数守恒 例1 现有铁、氧化亚铁、三氧化二铁的混合物粉末3.44 g,向其中加入100 mL 1 mol·L-1盐酸恰好完全溶解,收集到标准状况下的气体22.4 mL,向反应后的溶液中加入KSCN溶液不变色,则6.88 g该混合物在高温下用足量CO处理后,残留固体质量为________克。‎ 解析 该铁和铁的氧化物的混合物在高温下用足量CO还原的残留固体应为铁,故本题实际上是求混合物中铁元素的质量,据混合物溶于盐酸后加入KSCN不变色,说明溶液中无Fe3+,全部是FeCl2。由Cl-个数守恒可知:n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol。又据铁元素守恒知6.88 g混合物中含铁质量为2×0.05 mol×56 g·mol-1=5.6 g。‎ 答案 5.6‎ ‎2.电子得失守恒 例2 向含有1 mol FeCl2的溶液中通入0.2 mol Cl2,再加入含0.1 mol X2O的酸性溶液,使溶液中的Fe2+恰好全部被氧化,并使X2O被还原为Xn+,则n值为______。‎ 解析 根据电子守恒可得1 mol×1=0.2 mol×2+0.1 mol×2×(6-n),解之,n=3。‎ 答案 3‎ ‎3.电荷守恒 例3 在NaCl、MgCl2、MgSO4形成的混合溶液中,c(Na+)=0.10 mol·L-1,c(Mg2+)=0.25 mol·L-1,c(Cl-)=0.20 mol·L-1,则c(SO)为________ mol·L-1。‎ 解析 溶液为电中性,根据电荷守恒可得c(Na+)+2c(Mg2+)=c(Cl-)+2c(SO)。‎ 答案 0.20‎ ‎1.将0.195 g锌粉加入到20.0 mL的0.100 mol·L-1 MO溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是________________________________________________________________________。‎ 答案 M2+‎ 解析 锌的物质的量为0.003 mol,完全反应失电子0.006 mol,若M化合价由+5变为x,则根据得失电子相等有(5-x)×0.02×0.100=0.006,可得x=+2。‎ ‎2.把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,取一份加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另取一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子浓度为________mol·L-1。‎ 答案  解析 方法一:由电荷守恒知,在 L溶液中存在关系:‎ ‎2n(Mg2+)+n(K+)=2n(SO)‎ a mol      2b mol 所以n(K+)=(2b-a) mol,原混合溶液中c(K+)= mol·L-1。‎ 方法二:由题意可知,若将含a mol NaOH的溶液和含b mol BaCl2的溶液均加入 L混合溶液中,则反应后得到溶质为NaCl、KCl的溶液,由电荷守恒知n(Na+)+n(K+)=n(Cl-),即a mol+n(K+)=2b mol,则n(K+)=(2b-a) mol,原混合溶液中c(K+)= mol·L-1。‎ 方法三:由题意知 L溶液中加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁,说明该溶液中Mg2+的物质的量为 mol,故原溶液中Mg2+的物质的量为a mol,即MgSO4的物质的量为a mol;加入含b mol BaCl2的溶液恰好使 L溶液中的硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡,说明该溶液中SO的物质的量为b mol,故原溶液中SO的物质的量为2b ‎ mol。由以上分析可知原混合溶液中K2SO4的物质的量为(2b-a) mol,所以K+的物质的量为2(2b-a) mol,其浓度为 mol·L-1。‎ 二、关系式法 多步反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生,起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式,依据方程式找出连续反应的过程中不同反应步骤之间反应物、生成物物质的量的关系,最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系,列出计算式求解,从而简化运算过程。‎ 例4 5.85 g NaCl固体与足量浓H2SO4和MnO2共热,逸出的气体又与过量H2发生爆炸反应,将爆炸后的气体溶于一定量水后再与足量锌作用,最后可得H2______L(标准状况)。‎ 解析 若先由NaClHCl算出HCl的量,再由MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O算出Cl2的量,……这样计算非常繁琐。找出以下关系式就可迅速求解。‎ 设可得H2的物质的量为x,5.85 g NaCl的物质的量为0.1 mol。‎ NaCl ~ HCl ~ Cl2 ~ HCl ~ H2‎ ‎0.1 mol                x 显然x=0.05 mol,‎ 则V(H2)=0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。‎ 答案 1.12‎ ‎1.将一定量CH4充分燃烧后的产物全部通入足量石灰水中,然后经过滤、洗涤、干燥,称得沉淀质量为1.0 g,则标准状况时所燃烧的甲烷气体的体积为________L。‎ 答案 0.224‎ 解析 由CH4+2O2CO2+2H2O、CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O 得关系式 CH4~CO2~CaCO3‎ n(CaCO3)==0.01 mol 知n(CH4)=0.01 mol,即0.224 L。‎ ‎2.氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.50%。工业上常通过下列反应制备CuCl:‎ ‎2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+Na2CO3===2CuCl↓+3Na2SO4+CO2↑‎ ‎(1)CuCl制备过程中需要质量分数为20.0%的CuSO4溶液,计算配制该溶液所需的 CuSO4·5H2O与H2O的质量之比为________。‎ ‎(2)准确称取所制备的0.250 0 g CuCl样品置于一定量的0.5 mol·L-1 FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水20 mL,用0.100 0 mol·L-1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60 mL Ce(SO4)2溶液。有关化学反应为 Fe3++CuCl===Fe2++Cu2++Cl-‎ Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+‎ 通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。‎ 答案 (1)5∶11‎ ‎(2)设样品中CuCl的质量为z。‎ 由化学反应方程式可知:CuCl~Fe2+~Ce4+‎ = z≈0.244 8 g CuCl的质量分数为×100%=97.92%‎ ‎97.92%>96.50%,所以样品中的CuCl符合标准。‎ 解析 (1)设需要CuSO4·5H2O的质量为x,H2O的质量为y。CuSO4·5H2O的相对分子质量为250,CuSO4的相对分子质量为160,依题意有 =,x∶y=5∶11。‎ 三、差量法 ‎1.所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量之和(终态量)的差,这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热效应等。‎ ‎2.计算依据:化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。‎ ‎3.解题关键:一是明确产生差量的原因,并能根据化学方程式求出理论上的差值(理论差量)。二是结合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)。‎ 例5 将m g铁片置于CuSO4溶液中,一段时间后取出,洗净、干燥、称量,发现“铁片”增重0.8 g,则反应中生成Cu的质量为________ g。‎ 解析 (一)直接计算法 设生成Cu x g Fe+CuSO4===FeSO4+Cu ‎56         64‎ x          x 则x-x=0.8 x=6.4‎ ‎(二)差量法 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu  Δm(增重)‎ ‎56        64    8‎ ‎       6.4 g  0.8 g 由以上对比可知使用差量法后,大大简化了运算过程,提高了解题效率。‎ 答案 6.4‎ 步骤:一是表示出理论差值及相应反应物、生成物对应的物理量,要注意不同物质的物理量及单位间的对应关系;二是表示出实际差量并写在相应位置(注意应将理论差值与实际差值写在化学方程式最右侧);三是根据比例关系建立方程式并求出结果。‎ 图示:‎ ‎1.白色固体PCl5受热即挥发并发生分解:PCl5(g)??PCl3(g)+Cl2(g)。现将5.84 g PCl5装入2.05 L真空密闭容器中,在277 ℃下达到平衡,容器内压强为1.01×105 Pa,经计算可知平衡时容器内混合气体的物质的量为0.05 mol,平衡时PCl5的分解率为________。‎ 答案 78.6%‎ 解析 原n(PCl5)=≈0.028 mol,设分解的PCl5的物质的量为x mol,则 PCl5(g)??PCl3(g)+Cl2(g) 物质的量增加(Δn)‎ ‎ 1 1 1 1‎ x mol           0.05 mol-0.028 mol=0.022 mol 所以x=0.022‎ PCl5的分解率=×100%≈78.6%。‎ ‎2.如图,向盛有足量Na2O2的干燥管中通入一定量CO2气体,当干燥管增重2.8 g时,则生成O2的物质的量及转移电子数分别为________、________。‎ 答案 0.05 mol 0.1NA 解析 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2  Δm(增重)‎ ‎        88        32   56‎ ‎               1.6 g  2.8 g 则生成O2为0.05 mol,转移电子数为0.1NA。‎