高考化学复习专题化学计算的基本方法技巧 15页

‎ 高考复习 化学计算专题 ‎ 一、近年高考化学计算试题走向 ‎1、高考中化学计算主要包括以下类型：①有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算；②有关物质的量的计算；③有关气体摩尔体积的计算；④有关溶液浓度（质量分数和物质的量浓度）；⑤利用化学方程式的计算；⑥有关物质溶解度的计算；⑦有关溶液pH值与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算；⑧有关燃烧热的简单计算；⑨以上各种化学计算的综合应用。‎ ‎2、常见题型为计算选择题，计算填空题、实验计算题、计算推断题和综合计算题，而计算推断题和综合计算题，力求拉开学生的层次。‎ ‎3、近年高考化学计算题主要有以下特点：‎ ‎(1)注意速算巧解 一般在第Ⅰ卷中会出现五到七个左右要计算的量很少或者根本不需要计算的试题。其命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。‎ ‎(2)起点高、落点低 这方面主要是第Ⅱ卷中的计算题。试题常以信息给予题的形式出现，但落点仍是考查基本计算技能。‎ ‎(3)学科渗透，综合考查 主要考查各种数学计算方法的运用、物理学科中的有效数字及语文学科的阅读能力。‎ ‎(4)综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。‎ 二.化学计算中常用的基本方法；‎ ‎(1)守恒法 守恒法就是巧妙地选择化学式中某两数(如总化合价数、正负电荷总数)始终保持相等，或几个连续的化学方程式前后某粒子(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变，作为解题的依据，这样可避免书写化学方程式，从而提高解题的速度和准确性。‎ 化学中有多种守恒关系。学习中要理顺各种守恒关系之间的内在联系，拓宽主要守恒关系的外延。绝大部分守恒关系是由质量守恒定律衍生出来的，可表示为：‎ 从具体应用挖掘各种守恒关系在不同情形下有不同的形式。如电子守恒关系有以下几种表现形式：‎ ‎【例1】Cu、Cu2O和CuO组成的混合物，加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到224mLNO气体（标准状况）。求：‎ （1） 写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。‎ （2） 产物中硝酸铜的物质的量。‎ （3） 如混合物中含0.01moLCu，则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少？‎ （4） 如混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围。‎ ‎【点拨】本题为混合物的计算，若建立方程组求解，则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解，则可达到化繁为简的目的。‎ （1） 利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O （2） 利用N原子守恒。n（HNO3）== 0.06mol，n（NO）== 0.01mol，‎ 则n（Cu(NO3)2）==（0.06-0.01）/2=0.025mol （3） 本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质，但参加氧化还原反应的只有 Cu、Cu2O，所以利用电子守恒可直接求解。‎ 转移电子总数：n（e-）= n（NO）×3==0.03mol Cu提供电子数：0.01×2=0.02mol Cu2O提供电子数：0.03-0.02=0.01mol n（Cu2O）=0.01/2=0.005mol n（CuO）=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol （4） 根据（3）解法可得n（Cu2O）=0.015-Xmol n（CuO）=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设：若电子全由Cu提供则n（Cu）=0.015mol；若电子全由Cu2O提供则n（Cu2O）=0.015mol，则n（Cu2+）==0.03mol大于了0.025mol，说明n（Cu）不等于0，另根据n（CuO）=X-0.005mol要大于0可得n（Cu）>0.005mol。所以0.005mol < n（Cu）<0.015mol。‎ ‎【巩固】‎ ‎2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g ‎ ‎（2）差量法 根据物质发生化学反应的方程式，找出反应物与生成物中某化学量从始态到终态的差量关系进行列式，实际上是比例法。其解题关键是正确找出化学方程式中的差量（标准差）和实际发生化学反应的差量（实际差），这些差往往是同一物理量（同一单位）的差量。具体有①质量差；②气体体积差；③物质的量差。另外，还有压强差、以及热量差等。‎ ‎【例2】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后，恢复到原来状况（1.01×105Pa , 270C）时，测得气体体积为70毫升，求此烃的分子式。‎ ‎【点拨】原混和气体总体积为90毫升，反应后为70毫升，体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气，下面可以利用差量法进行有关计算。‎ ‎ CxHy + （x+）O2 xCO2 + H2O 体积减少 ‎1                                                                             1+‎ ‎10                                                                              20‎ ‎ 计算可得y=4 ，烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4‎ ‎【巩固】‎ ‎1、现有KCl、KBr的混合物3.87g，将混合物全部溶解于水，并加入过量的AgNO3溶液，充分反应后产生6.63g沉淀物，则原混合物中钾元素的质量分数为 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487‎ ‎（3）关系式法 对于多步反应体系，可找出起始物质和最终求解物质之间的定量关系，直接列出比例式进行计算，可免去中间繁琐的计算过程。具体有：‎ ‎①多步反应关系式法：对没有副反应的多步连续反应，可利用开始与最后某一元素不变的关系，建立相应关系式解题。‎ ‎②循环反应关系式法：可将几个循环反应加和，消去其中某些中间产物，建立一个总的化学方程式，据此总的化学方程式列关系式解题。‎ 另外，在混合物的计算中、复杂的化学反应计算中均可建立起相关量的关系式，这也是化学计算中的普遍方法。‎ ‎【例3】为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有40～50毫克的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品428克，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00mL时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下：‎ IO3－＋5I－＋6 H＋→3I2＋3H2O I2＋2S2O32－→2I－＋S4O62－‎ ‎【点拨】本题为多步反应的计算，可根据反应方程式直接建立IO3－和S2O32－的关系式进行求解。‎ 解： 6S2O32－ ------- IO3－‎ ‎ 6mol 1mol ‎0.030mol/L×18.00mL×10-3 n ‎ n（I2）==0.09×10-3mol 每千克食盐中含KIO3：‎ ‎∴该加碘食盐是合格的 ‎【巩固】 3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称取某动物骨灰样品0.103 g，用硝酸处理，使磷转化成磷酸根。再加入某试剂，使磷酸根又转化成沉淀。沉淀经灼烧后得到组成为P2Mo24O77的固体（其式量以3.60 ×103计）0.504 g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。（磷的相对原子质量以31.0 计。）‎ ‎（4）平均值法 ‎【例4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升，则混和物中一定含有的金属是 ‎ A.锌 B.铁 C.铝 D.镁 ‎【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解，据10克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2‎ 升可得金属平均摩尔电子质量为10g/mol。四种金属的摩尔电子质量分别为：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有Al的摩尔电子质量小于10g/mol，故答案为C。‎ ‎【规律总结】‎ 所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算术平均值Mr，一定介于两者之间。所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。‎ ‎【巩固】‎ ‎4、由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是 A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2 ‎ C.K2CO3和SiO2 D.无法计算 ‎（5）极端假设法 当两种或多种物质混合无法确定其成分及其含量时，可对数据推向极端进行计算或分析，假设混合物质量全部为其中的某一成分，虽然极端往往不可能存在，但能使问题单一化，起到了出奇制胜的解题效果。常用于混合物与其他物质反应、化学平衡混合体系等计算。‎ ‎【例5】将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 2.8 L（标准状况），原混合物的质量可能是 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g ‎【点拨】本题给出的数据不足，故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌，质量最小的为铝。故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g，假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g，金属实际质量应在2.25g ~~8.125g之间。故答案为B、C。‎ ‎【规律总结】‎ ‎“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。‎ ‎【巩固】‎ ‎5、0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是 A．30 B．46 C．50 D．66‎ ‎（该混合气体的平均相对分子质量可能是:(A) 30， （B）46，（C）50，（D）66可用极限法求解： （1）假设混合气体中无NO，则混合气体的平均相对分子质量为最大值。 设NO2、N2O4的物质的量分别为x、y，由电子守恒和原子守恒得方程组： x+2y=0.06，x+y=0.05 解之，得x=0.04mol，y=0.01mol 则，混合气体的平均相对分子质量M=(46*0.04+92*0.01)/0.05=55.2 （2）假设混合气体中无N2O4，则混合气体的平均相对分子质量为最小值。 设NO、NO2的物质的量分别为x、y，由电子守恒和原子守恒得方程组： 3x+y=0.06，x+y=0.05 解之，得x=0.005mol，y=0.045mol 则，混合气体的平均相对分子质量M=(30*0.005+46*0.045)/0.05=44.4 （3）所以，44.4＜M＜55.2，选（B）（C） ‎ ‎6）讨论法 有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围；4、讨论不定方程的解。解题思路：‎ ‎①写方程式，找完全点。即写出因反应物相对量不同而可能发生的化学反应方程式，并分别计算，找出二者恰好完全反应时的特殊点。‎ ‎②确定范围、计算、判断。即以恰好完全反应的特殊点为基准，讨论大于、小于或等于的情况，从而画出相应的区间，确定不同的范围，然后在不同范围内推测并判断谁过量，从而找出计算依据，确定计算关系，得出题目的答案。‎ ‎【例6】向300mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：‎ ‎（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。‎ ‎（2）若通入CO2气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色团体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少？所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少 ‎【点拨】（1）由于CO2和KOH反应时物质的量之比不同则产物不同，故可根据CO2和KOH反应时物质的量之比对产物进行讨论。由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3可知n（CO2）/n（KOH）=1/2时产物为K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1时产物为KＨCO3，所以n（CO2）/n（KOH）<1/2时，KOH 过量则产物为K2CO3＋KOH ； 1/2< n（CO2）/n（KOH）<１时，对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不足，所以产物为K2CO3＋KHCO3 ；n（CO2）/n（KOH）>１时，二氧化碳过量，则固体产物为KHCO3。答案为：①K2CO3＋KOH ②K2CO3 ③K2CO3＋KHCO3 ④KHCO3‎ ‎（2）由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3‎ ‎ 22.4L(标态) 138g 22.4L(标态) 100g ‎ 2.24L(标态) 13.8g 2.24L(标态) 10.0g ‎ ‎∵ 13.8g＞11.9g＞10.0g ‎∴ 得到的白色固体是 K2CO3和KHCO3的混合物。‎ 设白色固体中 K2CO3 x mol，KHCO3 y mol，即 ‎①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3‎ ‎ x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol ‎ x mol＋y mol＝2.24L/22.4mol•L—1＝0.100 mol （CO2）‎ ‎138g•mol—1 × x mol 100 g•mol—1 × y mol＝11.9g （白色固体）‎ 解此方程组，得 ‎ x＝0.0500mol （K2CO3）‎ ‎ y＝0.0500mol （KHCO3）‎ ‎∴ 白色固体中 ，K2CO3 质量为 138g•mol—1 × 0.0500mol＝6.90g KHCO3质量为 100 g•mol—1 ×0.0500mol＝5.00g 消耗 KOH 物质的量为 ‎ 2x mol＋y mol＝2×0.0500mol＋0.0500mol＝0.150mol ‎∴所用 KOH 溶液物质的量浓度为 ‎0.150mol/0.300L ＝ 0.500 mol•L—1‎ ‎【巩固】‎ ‎6、常温下盛有10ml NO2和10 ml NO ‎ 组成的混合气体的大试管倒立于水中，当向其中缓缓通入O2一段时间后，试管内残留有2mL气体，则通入O2的体积可能为多少升?‎ 三、化学基本计算形式 一、有关化学量与化学式的计算 ‎ 有关物质的量、质量、气体体积、微粒数间的换算 计算 推断 ‎ ‎ 分子式 相对分子质量、各元素的质量分数 计算 ‎ ‎ 考查热点 分子式（化学式）、元素的质量分数 化合物中某元素的相对原子质量 确定 有机物的通式 ‎ 有机物的分子式、结构式 有机反应中量的关系及性质 阿伏加德罗定律及其推论的应用 解题策略 掌握基本概念，找出各化学量之间的关系 ‎ 加强与原子结构、元素化合物性质、有机物结构性质等相关知识的横向联系 找出解题的突破口，在常规解法和计算技巧中灵活选用 二、有关溶液的计算 ‎ 有关溶液浓度（溶液的溶质质量分数和物质的量浓度）的计算 考查热点 有关溶液pH的计算 有关溶液中离子浓度的计算 解题策略 ‎ 有关溶液浓度的计算，关键要正确理解概念的内涵，理清相互关系一般可采用守恒法进行计算 有关溶液pH及离子浓度大小的计算，应在正确理解水的离子积、pH概念的基础上进行分析推理。解题时，首先明确溶液的酸(碱)性，明确c(H+)或c(OH－)‎ 三、有关化学反应速率、化学平衡的计算 ‎ 利用化学反应速率的数学表达式进行计算 考查热点 各物质反应速率间的换算 ‎ 有关化学平衡的计算 ‎ 加强对速率概念、平衡移动原理的理解 解题策略 将等效平衡、等效转化法等分析推理方法与数学方法有机结合，在采用常规解法的同时，可采用极值法、估算法等解题技巧 四、有关氧化还原反应以及电化学的计算 ‎ 氧化产物、还原产物的确定及量的计算，有关氧化还原反应的其他典型计算 考查热点 转移电子数、电荷数的计算 ‎ 电极析出量及溶液中的变化量的计算 解题策略 关键在于根据得失电子总数相等，列出守恒关系式求解 五、有关化学方程式的计算 考查热点 运用计算技巧进行化学方程式的有关计算 热化学方程式中反应热、中和热、燃烧热的计算 解题策略 深刻理解化学方程式、热化学方程式的含义，充分利用化学反应前后的有关守恒关系、搞清各解题技巧的使用条件和适用范围，读懂题目，正确选择 六、有关综合计算 ‎ 过量计算问题的分析讨论 ‎ 混合物计算和解题技巧 ‎ 复杂化学式的确定方法 考查热点 无数据计算的解决方法 ‎ 数据缺省型的计算方法 ‎ 讨论型计算的解题思路 ‎ 隐含条件题的解决方法 ‎ 化学图象题的解题技巧 ‎ 认真审题，明确常见综合计算的类型，寻求解决的合理思路和解决方法 解题策略 善于抓住化学与数学知识间的交叉点，运用所掌握的数学知识，通过对化学知识的分析，建立函数关系 考点突破 考点‎1‎ 以化学常用计量为切入点的计算 阿伏加德罗常数与物质的量是中学化学的主要的基本知识，是每年高考的必考内容之一，能很好考查学生对知识的掌握程度。‎ 例题1用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．1mol Na2O2与足量水反应，转移的电子数为2NA B．常温、常压下，6.72LN2中所含的共同电子对数小于0.9NA C．含0.2mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应，生成SO2的分子数为0.1 NA D．常温下，1LpH=2的盐酸与1LpH=12的一元碱混合(假设混合后溶液的体积为2L)，反应后溶液的H＋的数目大于2×10-7NA ‎【解析】Na2O2在反应中氧元素的化合价－1价升高至0价，由－1价降低为－2价，故1mol Na2O2与足量水反应，转移的电子数为NA，故选项A不正确；N2中含N≡N，常温下6.72LN2的物质的量小于0.3mol，故共用电子对数小于0.9mol，B正确；浓硫酸与足量的铜反应H2SO4，并不能完全反应，因为随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸和铜不反应，所以SO2小于0.1mol，C错误；D中反应后溶液呈中性或碱性，则H+的数目小于或等于2×10-7NA，D错误。‎ ‎【答案】B ‎【点评】本题考查阿伏加德罗常数。此题型考查的知识点多，覆盖面大，一直备受高考青睐。它仍将成为2010年高考命题的热点，考查角度主要有：气体摩尔体积、阿伏加德罗定律的应用、物质的量浓度、溶液中粒子有关计算、原子结构(量的关系、成键情况)、氧化还原反应(电子转移数目)等。高考对气体摩尔体积的考查仍有两种方式：一是以它为工具，计算标况下气体的物质的量；二是考查对概念的理解，如研究对象一定为气体，可以是单一气体也可是混合气体等。‎ ‎◆演练1　用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．500mL0.2mol·L－1的Na2S溶液中含S2－0.1NA B．44g丙烷所含的共价键数为9NA C．25℃，1.01×105Pa时，4g氦气所含原子数为NA D．标准状况下，1.12L氢气（DT）所含的中子数为0.15NA ‎【解析】A项，因S2－水解，故S2－的物质的量小于0.1NA。B项，烷烃的共价键数为：3n+1,因此44g丙烷(1mol)的共价键数为10NA。C项，4g氦气 (1mol)d原子数为NA，与外界条件无关。D项，DT含中子数为3，标准状况下，1.12L氢气(DT)(0.05mol)所含的中子数为0.15NA ‎ 【答案】AB 考点‎2‎ 以热化学和电化学为切入点的计算 这类题目往往有一定的综合性。主要涉及对热化学方程式的理解和盖斯定律的运用、电池反应方程式的书写及盐溶液中粒子浓度大小的比较等知识，多以能源问题等社会背景为载体，既要掌握核心知识，又要能从化学视角观察社会热点问题，能准确接受新的信息，具备用分析的方法解决简单化学问题的能力。‎ 例题2北京奥运会火炬“祥云”所用的环保燃料为丙烷(C3H8)，悉尼奥运会火炬所用燃料为65％的丁烷(C4H10)和35％的丙烷，亚特兰大奥运火炬燃料是丙烯(C3H6)。已知：‎ C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)；△H1＝－2220.0 kJ·mol－1‎ C3H6(g)＋9/2O2(g)＝3CO2(g)＋3H2O(l)；△H2＝－2059 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；△H3＝－571.6 kJ·mol－1‎ ‎(1)丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ ‎(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。该电池的负极反应式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ ‎(3)常温下，0.1mol·L－1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3)______c(CO32－) (填“＜”“＞”或“＝”)，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(用离子方程式和必要的文字说明)。‎ ‎【解析】(1)由盖斯定律可知：‎ ‎△H1－△H2－△H3＝－2220.0 kJ·mol－1－(－2059 kJ·mol－1)－×(－571.6 kJ·mol－1)‎ ‎＝124.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)负极反应式为：C3H8＋10CO32－－20e－＝13CO2＋4H2O ‎(3)由于0.1 mol·L－1NaHCO3溶液的pH＞8，说明溶液呈碱性，进一步推测可知，HCO3－的水解程度大于HCO3－有电离程度。‎ ‎【答案】(1)C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g)；△H＝＋124.8 mol·L－1‎ ‎(2)C3H8＋10CO32－－20e－＝13CO2＋4H2O ‎(3)＞；HCO3－CO32－＋H＋，HCO3－＋H2OH2CO3＋OH－，HCO3－的水解程度大于电离程度。‎ ‎【点评】试题设计采取围绕一个主题多点设问的方法，在全面考查学生基础知识的同时，也体现了以能力立意的特点。‎ ‎◆演练2 下图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。‎ ‎(1)当以I＝0.21A的直流电电解60分钟后，测得铜片A的质量 增加了0.25g，则图中的X端应与直流电的＿＿＿极相连，‎ 它是电解池的＿＿＿极。‎ ‎(2)电解后铜片B的质量＿＿＿（答“增加”“减少”或“不变”）‎ ‎(3)列式计算实验测得阿伏加德罗常数NA。（已知电子电量 e＝1.60×10－19C）‎ ‎【解析】通电后铜片A的质量增加，说明A为阴极，它应与电源负极相连；此时铜片B为阳极，其质量减少；由Q＝It＝×2×NA×e,可得：NA＝。‎ ‎【答案】(1)负极；(2)减少；‎ ‎(3)NA＝＝6.0×1023mol－1‎ 考点‎3‎ 以化学反应速率和化学平衡为切入点的计算 催化剂 　　‎ ‎△‎ ‎ 例题3将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O2　　　2SO2(正反应放热)。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）请回答下列问题：‎ ‎(1)判断该反应达到平衡状态的标志是＿＿＿＿＿＿（填字母）‎ a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变 c．容器中气体的压强不变 d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等　‎ e．容器中混合气体的密度保持不变 ‎(2)欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是＿＿＿＿＿。（填字母）‎ a．向装置中再充入N2 b．向装置中再充入O2‎ c．改变反应的催化剂　 d．升高温度 ‎(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。‎ ‎(4)若将平衡混合气体的5％通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？‎ ‎【解析】(3)消耗的O2的物质的量：0.7mol－＝0.45 mol 生成的SO2的物质的量：0.45 mol×2＝0.9 mol SO2和SO3的物质的量和：＝0.95mol 反应前的SO2的物质的量：0.95mol SO2的转化率：×100％＝94.7％‎ ‎(4)在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀，因此BaSO4的质量为：‎ ‎0.9mol×0.05×233g·mol－1≈10.5g ‎【答案】(1) bc (2)b (3)94.7％ (4)10.5g ‎【点评】题目考查了可逆反应达到平衡状态的标志、影响化学平衡移动（转化率）的因素、转化率的计算以及硫酸跟氯化钡反应的计算。题设内容较多，但难度不大。‎ ‎◆演练3 在一定温度下，将1molCO和1mol 水蒸气充入一固定体积的密闭容器中，反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，有的CO转化为CO2，若再通入1mol水蒸气，达到新的平衡后，CO2的体积分数可能是 A．22.2％　　 B．28.2％　　 C．33.3％　　 D．37.8％‎ ‎【解析】1mol CO和1mol 水蒸气反应达到平衡时生成mol的CO2，由于反应前后气体分子数不变，故平衡混合气的物质的量仍为2mol；CO2的体积分数为33.3％。再通入1mol 水蒸气，平衡右移，故再次平衡时CO2的体积分数应大于×100％＝22.2％；但CO不可能全部转化为CO2，故CO2的体积分数必小于×100％＝33.3％，只有B项在此范围内。 ‎ ‎【答案】B 考点‎4‎ 以化学实验为切入点的计算 例题4某试验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氧化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。‎ ‎(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是             。‎ ‎(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是          。‎ ‎(3)制备氮化钙的操作步骤是：‎ ‎①打开活塞K并通入N2；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，         ；④拆除装置，取出产物。‎ ‎(4)数据记录如下：‎ 空瓷舟质量m0/g 瓷舟与钙的质量m1/g 瓷舟与产物的质量m2/g ‎14.80‎ ‎15.08‎ ‎15.15‎ ‎①计算得到实验式CaxN2，其中x=              。‎ ‎②若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小，并给出判断依据：            。‎ ‎【解析】(1)检查装置气密性首先要关闭活塞K，并将末端导管插入试管A的水中形成密闭系统，而是要通过升温形成压强差。‎ ‎(2)由题给(4)的②可知，若N2中混有O2会使产物不纯，因此要隔绝氧气对反应的影响，末端导管必须插入试管A的水中可防止氧气进入。‎ ‎(3)此处要联想初中氧气制备作答，因为温度降低会导致压强减小，出现倒吸现象，所以要首先撤出导管，在熄灭酒精灯。‎ ‎(4)①由题给实验数据可知：m(Ca )＝m1－m0＝15.08g－14.80g＝0.28g ‎ 则n(Ca )＝0.28g/40g·mol－1＝0.007mol m(CaxN2)＝15.15g－14.80g＝0.35g 则m(N)＝0.35g－0.28g＝0.07g n(N)＝0.07g/14g·mol－1＝0.005mol 因为n(Ca):n(N)＝7:5，所以x＝2×7/5＝2.8‎ ‎②因为钙的总量不变，若通入的N2中混有少量O2，所得产物中会混有氧化钙，因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量，结果m2偏大，n(N)会偏大，所以x值会减小。‎ ‎  【答案】(1)关闭活塞K，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬质试管，若末端导管有连续均匀的气泡冒出，撤去酒精灯冷却一段时间，在导管内形成一段水柱，并且一段时间不回落，则证明装置的气密性良好。‎ ‎(2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中，目的是：防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，氧化单质钙，生成氧化钙，引入杂质。‎ ‎(3)反应结束后，先将末端导管从试管A中拔出，再熄灭酒精灯。‎ ‎(4)x＝2.8；因为钙的总量不变，若通入的N2中混有少量O2，所得产物中会混有氧化钙，因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量，结果m2偏大，n(N)会偏大，所以x值会减小。‎ ‎◆演练4 某学校化学科研小组从文献资料上获得如下信息：NaHCO3在潮湿的空气中会缓慢分解成Na2CO3、H2O和CO2。为了验证这一信息，该科研小组将一瓶在潮湿空气中久置的NaHCO3样品混合均匀后，进行如下实验：‎ ‎(1)在一个质量为ag的坩埚中加入一些样品，称得总质量为bg。用酒精灯对其充分加热，冷却后称得其总质量为cg。残留在坩埚中的固体是（填化学式）_____ ____。‎ ‎(2)另称取相同质量的样品放入瓶中，实验装置如右图所示。推动针筒逐滴加入稀硫酸，至没有气泡产生为止，共消耗10mL稀硫酸。为了保证实验成功，所选用的用于测量气体体积的针筒的最大刻度值应大于或等于_____ _(mL)(设实验在标准状况下进行)。实验中针筒中收集到的气体折算成标准状况下的体积为VmL（针筒活塞的内壁的摩擦力忽略不计）。该科研小组设称取的每份样品中的Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y，且没有利用化学方程式进行计算，就列出了如下算式：x＋y＝(V－10)/22400，他们依据的原理是____ _____。根据相似原理，请完成下列算式：‎ ‎2x＋y＝_____ _____。由上述两算式，该科研小组通过计算，得出了样品中的Na2CO3、NaHCO3的质量分数。‎ ‎【答案】(1)Na2CO3；(2)(b－a)＋10；原子守恒；×2。‎ 考点‎5‎ 以化工生产为切入点的计算 例题5以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：‎ ‎(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4 ＋11O2高温 2Fe2O3＋8SO2‎ ‎(2)接触室中发生反应的化学方程式是 。‎ ‎(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母） 。‎ a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎；b．过量空气能提高SO2的转化率；‎ c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率；d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 ‎(4)每160gSO3气体与H2O化合放出260.6kJ的热量，该反应的热化学方程式是 。‎ ‎(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。‎ ‎①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是 。‎ ‎②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果：铵盐质量为10.00g和20.00g时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；铵盐质量为40.00g时，浓硫酸的质量不变。计算：该铵盐中氮元素的质量分数是 %；若铵盐质量为15.00g。浓硫酸增加的质量为 。(计算结果保留两位小数）‎ ‎【解析】本题主要考查硫酸工业、热化学方程式的书写、计算等。 ‎ ‎(1)根据原子守恒即可判断该物质为FeS2。 ‎ ‎(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2＋O22SO3。 ‎ ‎(3)选项a，将黄铁矿粉碎更增加反应接触面积而加快反应速率。选项b，增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c，催化剂对转化率无影响。选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。‎ ‎(4)160gSO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出260.6kJ热量，则1mol SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出130.3kJ热量，则相关热化学方程式为：‎ SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)；△H＝－130.3kJ/mol。 ‎ ‎(5)10g时说明铵盐不足，20g时说明氢氧化钠不足，由10.00g和20.00g 时浓硫酸增加的质量相同说明铵盐有酸式根产生的氨气，设氢氧化钠的物质的量浓度为Cmol/L。‎ 设10克中有Xmol的 (NH4)2SO4 和ymol的NH4HSO4则：132X＋115y＝10………….(1)‎ ‎10g时说明铵盐不足由N守恒知：n(NH3)＝(2X＋y)mol ‎20g时铵盐已经过量，氢氧化钠先和酸式根反应，则(NH4)2SO4为2Xmol，NH4HSO4为2ymol ‎  HSO4－ ＋ OH－ ＝ SO42－ ＋ H2O ‎ ‎1       1 ‎ ‎2y     2y ‎ ‎         NH4＋  ＋  OH－    ＝    NH3      ＋        H2O ‎               1            1 ‎ ‎               50C×10-3－2y   50C×10-3－2y ‎ 由于产生的氨气一样多，则n(NH3)＝(2X＋y)mol＝(50C×10-3－2y)mol…………….(2)‎ ‎30g时铵盐过量，则(NH4)2SO4为3Xmol，NH4HSO4为3ymol。n(NH3)＝＝0.04mol HSO4－ ＋ OH－＝SO42－ ＋ H2O ‎ ‎1        1 ‎ ‎3y      3y ‎ NH4＋  ＋   OH－       ＝         NH3       ＋   H2O ‎ ‎                  1                   1 ‎ ‎               50C×10-3－3y    0.04‎ 所以：50C×10-3－3y＝0.04………………….(3) ‎ 联立(1) (2) (3)解得：X＝0.02；y＝0.064；C＝4.64‎ 氮的质量百分含量＝{[(2x＋y)×14]/10}×100％＝(0.04＋0.064)×14/10×100％＝14.56％‎ ‎15g时铵盐已经过量，则(NH4)2SO4为1.5Xmol，NH4HSO4为1.5 ymol HSO4－   ＋   OH－ ＝SO42- ＋H2O ‎ ‎1          1‎ ‎1.5y      1.5y ‎ NH4+  ＋   OH－        ＝        NH3       ＋   H2O ‎ ‎                  　　　1                   1 ‎ ‎               50C×10-3－1.5y   50C×10-3－1.5y ‎ n(NH3)＝(50C×10-3－1.5y)mol＝(50×4.64×10-3－1.5×0.064)mol＝0.136mol ‎ m(NH3)＝0.136mol×17g/mol＝2.31g ‎【答案】(1)FeS2；(2)2SO2＋O22SO3；(3)a b d ‎(4)SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)；△H=－130.3kJ·mol-1‎ ‎(5)①SO2＋Br2＋2H2O＝4H＋＋2Br－＋SO42－ ②14.56；2.31g ‎◆演练5 金矿开采、冶炼和电镀工业会产生大量含氰化合物的污水，其中含氰化合物以HCN、CN－和金属离子的配离子M(CN)nm-的形式存在于水中。测定污水中含氰化合物含量的实验步骤如下：‎ ‎①水样预处理：水样中加入磷酸和EDTA，在pH<2的条件下加热蒸馏，蒸出所有的HCN，并用NaOH溶液吸收。‎ ‎②滴定：将吸收液调节至pH>11，以试银灵作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定终点时，溶液由黄色变成橙红色。Ag+＋2CN－＝[Ag(CN)2]－‎ 根据以上知识回答下列问题：‎ ‎(1)水样预处理的目的是 。‎ ‎(2)水样预处理的装置如右图，细导管插入吸收液中是为了 。‎ ‎(3)蒸馏瓶比吸收液面要高出很多，其目的是 。‎ ‎(4)如果用盐酸代替磷酸进行预处理，实验结果将 ‎ ‎(填“偏高”“无影响”或“偏低”)。‎ ‎(5)准确移取某工厂污水100 mL，经处理后用浓度为0.010 00 mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定，终点时消耗了21.00 mL。此水样中含氰化合物的含量为 mg·L-1(以CN－计，计算结果保留一位小数)。‎ ‎【答案】(1)将含氰化合物全部转化为CN－；(2)完全吸收HCN，防止气体放空；‎ ‎(3)防止倒吸；(4)偏高；(5)109.2‎ 考点‎6‎ 以有机化学为切入点的计算 例题6香豆素内酯化学式为C9H6O2，分子中除有一个苯环外，还有六元环，它可以通过下列合成路线得到：‎ HOOCCH2COOH ‎②‎ ‎①‎ ‎③‎ A ‎－CO2‎ ‎ B C ‎（香豆素内酯）‎ 一定条件 ‎(1)A的分子模型如图所示（图中球与球之间的连线代表化学键，‎ 如单键、双键）。 A的结构简式为 ，A的同分异构体有多 种，其中含苯环的同分异构体有 种（不包含A）。 ‎ ‎(2)反应③的化学方程式为： 。‎ ‎(3)现有B和C的混合物n mol，在空气中完全燃烧消耗O2 ‎ ‎ L，生成CO2 a L、H2O b g（气体体积均在标准状况下 测定）。若设B、C混合物中含B x mol，则x的计算式为： 。‎ ‎【解析】‎ ‎【答案】‎ ‎◆演练6 某工厂的生产废水中含糖类［以(CH2O)n表示］，该厂用化学和生物方法处理废水，若废水中的糖类有45%被完全氧化，即发生反应：(CH2O)n＋nO2→nCO2＋nH2O；另有10% 经过发酵过程进行无氧分解，即：2(CH2O)n→nCO2＋nCH4。其余部分糖类仍然留在沉积物中。该厂每天处理废水得到的CO2和CH4共16.0m3（标准状况）。请计算：‎ ‎(1)每天被氧化和被发酵的糖类共 千克。‎ ‎(2)每天有 千克糖类留在沉积物中。‎ ‎(3)COD（化学耗氧量）是指1L水样中还原性物质完全被氧化所需要的氧气的毫克数。若该工厂的生产废水中糖类的质量分数为百万分之五十（设废水的密度为1g/cm3;无其它还原性物质），则其COD为 mg/L.‎ ‎【答案】(1)21.43；(2)17.53；(3)53.33‎ 考点‎7‎ 结合图像问题的计算 例题7用1．0mol/L NaOH溶液中和某浓度的硫酸时，‎ 其pH值和所加NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，‎ 原硫酸的物质的量浓度和反应后溶液的总体积是 A．1mol/L，60ml B．0.5mol/L，80ml C．0.5mol/L，40ml D．1mol/L，40ml ‎【解析】此题的特点是计算条件与图象相联系。由图象可知，未加NaOH溶液时，pH＝0，则c(H＋)＝1.0mol/L，c(酸)＝0.5mol/L；当加入40ml NaOH溶液时，pH＝7，说明n(H＋)＝n(OH－)，设反应后的总体积为Vml，则有：1.0×40＝1.0×(V－40)，V＝80(ml)。‎ ‎【答案】B ‎【点评】解化学图象题必须抓住图象特征，分析辨识图中“原点”、“交点”、“转折点”等的意义，并与有关概念、反应规律、物质性质等相结合，综合思考，从中发现条件，确定关系。‎ ‎◆演练7 一定温度下，在2L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列描述正确的是 A．反应开始到10 s，用Z表示的 反应速率为0.158 mol/(L·s)‎ B．反应开始到10 s，X的物质的 量浓度减少了0.79 mol/L ‎ C．反应开始到10 s时，Y的转化率为0.79%‎ D．反应化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)‎ ‎【解析】各物质相关物理量的变化如下表：‎ X Y Z 物质的量变化/mol ‎1.20－0.41＝0.79‎ ‎1.00－0.21＝0.79‎ ‎1.58－0＝1.58‎ 浓度变化/mol/L ‎0.79/2＝0.395‎ ‎0.79/2＝0.395‎ ‎1.58/2＝0.79‎ 反应速率/mol/(L·s)‎ ‎0.0395‎ ‎0.0395‎ ‎0.079‎ 反应速率之比 ‎1:1:2‎ 化学方程式为：X(g)＋Y(g)  2Z(g)‎ ‎【答案】C