浙江省20届选考化学一轮 专题1 专题讲座1 化学计算的常用方法Word文件下载.docx
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(1)根据溶液中硫酸根守恒,所得溶质的物质的量为n(FeSO4)=n(H2SO4)=0.100mol。
(2)设Fe2O3的物质的量为x,CuO的物质的量为y,根据质量守恒,160g·
mol-1×
x+80g·
y=4.00g,根据整个体系中金属元素守恒:
2x+64g·
y+5.60g=0.100×
56g+3.04g,解方程得x=0.01mol,y=0.03mol,故CuO的质量为2.40g。
3.(2018·
舟山质检)向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入浓度为1.000mol·
L-1的Na2CO3溶液,反应过程中加入的Na2CO3溶液的体积与产生沉淀或气体的质量关系如图所示。
(1)样品中物质的量之比n(CaCl2)∶n(HCl)=________。
(2)V2=__________L。
答案
(1)1∶2
(2)0.1000
解析
(1)分析反应的过程可知:
加入的碳酸钠先与盐酸反应,把盐酸消耗完了,才开始与氯化钙反应,开始生成沉淀,最后到达最高点CaCl2完全反应,据此分析解答。
由图示可知碳酸钠与盐酸反应生成气体2.200g,
n(HCl)=2n(CO2)=2×
=2×
=0.1mol;
碳酸钠与氯化钙反应,生成沉淀5.000g,n(CaCl2)=n(CaCO3)=
=
=0.05mol,n(CaCl2)∶n(HCl)=0.05mol∶0.1mol=1∶2。
(2)根据C原子守恒可知:
n(Na2CO3)=n(CO2)+n(CaCO3)=0.1mol,
V2=
=0.1000L。
4.(2017·
浙江4月选考,29)分别称取2.39g(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)0.100mol·
L-1
解析
(1)产生的沉淀是硫酸钡,物质的量是2.33g÷
233g·
mol-1=0.01mol,根据原子守恒可知硫酸铵的质量是0.01mol×
132g·
mol-1=1.32g,则氯化铵的质量是2.39g-1.32g=1.07g,物质的量是1.07g÷
53.5g·
mol-1=0.02mol,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0.01mol、0.02mol,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0.02mol,因此溶液体积是200mL,则溶液中c(Cl-)=0.02mol÷
0.2L=0.100mol·
L-1。
2.电解质溶液的计算法宝——电荷守恒法
涉及溶液中离子浓度的计算时常需用到电荷守恒,首先找出溶液中所有阳离子和阴离子,再根据阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数列等式。
如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液的电荷守恒为
3c(Al3+)+c(NH
)+c(H+)=2c(SO
)+c(NO
)+c(OH-)。
注意 一般情况下,列电荷守恒等式时不能忽略H+、OH-,但在计算时,酸性溶液中常可忽略OH-,碱性溶液中常可忽略H+。
5.在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中,Al3+的物质的量浓度为0.2mol·
L-1,SO
为0.4mol·
L-1,溶液中Na+的物质的量浓度为__________。
答案 0.2mol·
解析 在任何溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数,则有3c(Al3+)+c(Na+)=2c(SO
),解得c(Na+)=0.2mol·
6.(2018·
阜阳质检)某硫酸铝和硫酸镁的混合液中,c(Mg2+)=2mol·
L-1,c(SO
)=6.5mol·
L-1,若将200mL的此混合液中的Mg2+和Al3+分离,至少应加入1.6mol·
L-1的氢氧化钠溶液____________L。
答案 2
解析 根据电荷守恒得:
2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c(SO
),
c(Al3+)=
=3mol·
L-1,
加入氢氧化钠溶液使Mg2+、Al3+分离,此时NaOH转化为Na2SO4和NaAlO2,由电荷守恒得:
V(NaOH)=
=2L。
7.下列是某无色水样成分的检验,已知该水样中只可能含K+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Ca2+、CO
、SO
、Cl-中的若干种离子,该小组同学取100mL水样进行实验:
向样品中先滴加硝酸钡溶液,再滴加1mol·
L-1硝酸,实验过程中沉淀质量的变化如下图所示:
(1)水样中一定含有的阴离子是____________,其物质的量浓度之比为________。
(2)写出BC段曲线所表示反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(3)由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为______。
(4)试根据实验结果推测K+是否存在?
________________________________________________________________________
(填“是”或“否”);
若存在,K+的物质的量浓度c(K+)的范围是________________(若K+不存在,则不必回答)。
答案
(1)SO
、CO
1∶2
(2)BaCO3+2H+===Ba2++CO2↑+H2O
(3)40mL
(4)是 c(K+)≥0.6mol·
解析
(1)根据以上分析可知:
水样中一定含有的阴离子是SO
;
n(SO
)=
mol=0.01mol,n(CO
)=n(BaCO3)=
mol=0.02mol,所以c(SO
)∶c(CO
)=1∶2。
(2)BC段所表示反应是碳酸钡溶于稀硝酸的反应,反应的离子方程式:
BaCO3+2H+===Ba2++CO2↑+H2O。
(3)由
(1)分析得到的碳酸钡n(BaCO3)=0.02mol,消耗稀硝酸物质的量为0.04mol,消耗硝酸的体积为
L=0.04L=40mL。
(4)根据电解质溶液中电荷守恒,阳离子K+一定存在;
根据电荷守恒得到:
0.01×
2mol+0.02×
2mol+n(Cl-)=n(K+),推知n(K+)≥0.06mol,则c(K+)≥0.6mol·
方法二 化学方程式计算中的巧思妙解——差量法
化学反应前后物质的量发生变化时均可用差量法。
解题的一般步骤为
(1)准确写出有关反应的化学方程式;
(2)深入细致地分析题意,关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”。
该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等,且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比;
(3)根据反应方程式,从“实际差量”寻找比例关系,列比例式求解。
8.将12gCO和CO2的混合气体通过足量灼热的氧化铜后,得到气体的总质量为18g,则原混合气体中CO的质量分数为________。
答案 87.5%
解析 设原混合气体中CO的质量分数为x。
CuO +CO
Cu+CO2 气体质量增加(差量)
28g44g44g-28g=16g
12xg18g-12g=6g
,解得x=0.875。
9.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,则该样品的纯度(质量分数)是( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 由题意知(w1-w2)g应为NaHCO3分解生成的CO2和H2O的质量,设样品中NaHCO3质量为xg,由此可得如下关系:
2NaHCO3
Na2CO3+
2×
84 62
x w1-w2
则x=
,
故样品纯度为
。
10.为测定某溶液中Ca2+的含量,某同学设计了如下实验:
量取100mL该溶液于烧杯中,加入足量的(NH4)2C2O4溶液使Ca2+转化为CaC2O4沉淀(假设其他离子均不生成沉淀),过滤、洗涤后,往沉淀中加入足量稀硫酸,然后用0.1000mol·
L-1的KMnO4标准溶液滴定。
反应原理为:
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O
(1)若滴定过程中消耗KMnO4标准溶液20.00mL,则原溶液中Ca2+的质量浓度为_____g·
(2)下图为草酸钙固体在受热分解过程中所得固体产物的质量随温度变化的曲线,图中A、B、C分别代表三种固体,写出固体A到B的化学方程式:
________________。
答案
(1)2.000(或2)
(2)CaC2O4
CaCO3+CO↑
解析
(1)根据2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O可知5CaC2O4~5H2C2O4~2KMnO4,则:
5Ca2+ ~ 2MnO
n(Ca2+)0.1000mol·
L-1×
0.02L
解得n(Ca2+)=0.005mol,100mL该溶液Ca2+的质量浓度为
=2.000g·
(2)设B的相对分子质量为x,则:
CaC2O4 ~ B
128x
6.4g5.0g
所以x=
=100,CaC2O4的相对分子质量为128,B与CaC2O4的相对分子质量相差28,则B为CaCO3,所以固体A到B的化学方程式为CaC2O4
CaCO3+CO↑。
方法三 解答连续反应类型计算题的捷径——关系式法
关系式法是一种巧妙利用已知物与未知量之间的关系进行解题的一种方法,一般适用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。
它是化学计算中的基本解题方法之一,利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算,免去逐步计算中的麻烦,简化解题步骤,减少运算量,且计算结果不易出错,准确率高。
(一)根据原子守恒找关系式
11.(2019·
绍兴模拟)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-1盐酸500mL。
煅烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是( )
A.35gB.30gC.20gD.15g
答案 C
解析 碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜,溶解28.4g混合物,消耗1mol·
L-1盐酸500mL,HCl的物质的量为0.5mol,根据氯元素守恒则CuCl2的物质的量为0.25mol。
根据Cu元素守恒可知,原混合物中含有Cu元素的物质的量为0.25mol,灼烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的物质的量为0.25mol,则m(CuO)=0.25mol×
80g·
mol-1=20g。
12.有一在空气中暴露过的KOH固体,经分析知其内含水7.12%,K2CO32.88%,KOH90%,若将此样品1g加入到46.00mL的1mol·
L-1盐酸中,过量的酸再用1.07mol·
L-1KOH溶液中和,蒸发中和后的溶液可得固体________g。
答案 3.427
解析 此题中发生的反应很多,但仔细分析可知蒸发溶液后所得固体为KCl,其Cl-全部来自于盐酸中的Cl-,在整个过程中Cl-守恒,即n(KCl)=n(HCl);
故m(KCl)=0.046L×
74.5g·
mol-1=3.427g。
(二)根据电子守恒找关系式
如:
NH3
HNO3,O2
2
由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成HNO3,NH3和O2的关系为NH3~2O2。
13.将1.08gFeO完全溶解在100mL1.00mol·
L-1硫酸中,然后加入25.00mLK2Cr2O7溶液,恰好使Fe2+全部转化为Fe3+,且Cr2O
中的铬全部转化为Cr3+。
则K2Cr2O7的物质的量浓度是________。
答案 0.100mol·
解析 由电子守恒知,FeO中+2价铁所失电子的物质的量与Cr2O
中+6价铬所得电子的物质的量相等,
(3-2)=0.02500L×
c(Cr2O
)×
(6-3)×
2,得c(Cr2O
)=0.100mol·
14.铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应后硝酸被还原,只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02gB.8.51gC.8.26gD.7.04g
答案 B
解析 最后沉淀为Cu(OH)2和Mg(OH)2,Cu和Mg共4.6g,关键是求增加的n(OH-),n(OH-)等于金属单质所失电子的物质的量,即n(OH-)=
1mol+
2mol=0.23mol,故沉淀的质量为4.6g+0.23×
17g=8.51g。
(三)根据相关反应找关系式
4NH3+5O2
4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:
NH3~HNO3。
15.黄铁矿主要成分是FeS2。
某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000g样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000mol·
L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。
已知:
SO2+2Fe3++2H2O===SO
+2Fe2++4H+
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)________(保留1位小数)。
(2)煅烧10t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况)为________L,制得98%的硫酸质量为________t。
答案
(1)90.0%
(2)3.36×
106 15
解析
(1)据方程式:
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
得关系式:
~6Fe2+~3SO2~
FeS2
1
m(FeS2)=0.09000g
样品中FeS2的质量分数为90.0%。
(2)4FeS2+11O2
4mol 8mol
mol n(SO2)
n(SO2)=1.5×
105mol
V(SO2)=3.36×
106L
由SO2 ~SO3 ~H2SO4
1mol 98g
1.5×
105mol m(H2SO4)×
98%
得m(H2SO4)=1.5×
107g=15t。
16.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0.2500gCuCl样品置于一定量的0.5mol·
L-1FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水20mL,用0.1000mol·
L-1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mLCe(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≈0.2448g
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。
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