2022年高考化學(xué) 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關(guān)系式法

2022年高考化學(xué) 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關(guān)系式法關(guān)系式法常常應(yīng)用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)，因前一個反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個反應(yīng)的反應(yīng)物，可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系，找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式。它是化學(xué)計算中的基本解題方法之一，利用關(guān)系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結(jié)果不易出錯，準(zhǔn)確率高。一、關(guān)系式法四大特點要熟練掌握并嫻熟運用關(guān)系式法進(jìn)行解題，必須明確四大特點。1. 關(guān)系式法的條件：已知的反應(yīng)物與所求物不在同一反應(yīng)中。2. 關(guān)系式法的適用范圍：適用于有關(guān)純度的多步反應(yīng)計算和工業(yè)生產(chǎn)上的綜合計算。3. 關(guān)系式法的思路：明確變化的始態(tài)和終態(tài)，按實際工業(yè)生產(chǎn)的情況確定反應(yīng)的關(guān)系式。4. 關(guān)系式法的解題步驟：正確寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式；根據(jù)化學(xué)方程式找出可以作為中介的物質(zhì)，并確定最初反應(yīng)物、中間物、最終生成物之間的量的關(guān)系；確定最初反應(yīng)物和最終生成物之間的量的關(guān)系；根據(jù)所找關(guān)系及已知條件進(jìn)行計算。二、關(guān)系式法三大應(yīng)用例1、由氧化制NO的轉(zhuǎn)化率為96%，NO轉(zhuǎn)化為的轉(zhuǎn)化率為92%，現(xiàn)有10t ，總共可以制得63%的多少噸？解析：這是一道縱向型的多步反應(yīng)計算型。起始物質(zhì)為，終端物質(zhì)為。氨氧化法制硝酸的原理為，=。從以上三個化學(xué)方程式來看，氨與硝酸的關(guān)系式似乎應(yīng)是，但工業(yè)生產(chǎn)上NO要進(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)過多次循環(huán)后，氨幾乎全部轉(zhuǎn)化為硝酸，則關(guān)系式應(yīng)為。設(shè)可制得63%的的質(zhì)量為x，則，解得：x=51.95t。例2. 工業(yè)上生產(chǎn)電石是用生石灰與焦炭在電爐內(nèi)加熱進(jìn)行的，假設(shè)原料的利用率為95%，則36t焦炭可生產(chǎn)多少t乙炔？2. 橫向型。在多個具有并列關(guān)系的反應(yīng)中存在一個共同關(guān)系。已知物質(zhì)和待求物質(zhì)之間的關(guān)系式，可通過反應(yīng)相加得到，也可不經(jīng)中間物質(zhì)而直接得到。例2、有的混合物14.8g，把它配成稀溶液后加入12.4g堿石灰，充分反應(yīng)后，溶液中已檢測不到，然后將體系中的水分蒸干，得到29.0g白色固體。求：（1）原混合物中的質(zhì)量。（2）堿石灰中CaO和NaOH的質(zhì)量。由于反應(yīng)前后質(zhì)量增加：，將兩化學(xué)方程式相加得：，將兩化學(xué)方程式相加得：CaONaHCO3CaCO3NaOH。從兩式可以看出，式中固體的質(zhì)量增加，式中固體的質(zhì)量不變，所以根據(jù)式可得到關(guān)系式：Na2CO3m（增）10618 x1.8g解得：x=10.6g。即，=14.8g10.6g=4.2g。又由于溶液中已檢測不到，則說明已全部轉(zhuǎn)化為沉淀，于是有如下關(guān)系式：，則，m(NaOH)=12.4g8.4g=4.0g。點評：橫向型多步反應(yīng)計算題大多可將化學(xué)方程式相加得到另一個關(guān)系式，有時得到的關(guān)系式并不一定是實際存在的。另外，關(guān)系式中也不一定都是具體物質(zhì)的化學(xué)式，也可以是質(zhì)量的變化量、電子轉(zhuǎn)移數(shù)、體積改變量，等等。3、關(guān)系式法綜合應(yīng)用例3. 為測定某石灰石中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取Wg石灰石樣品，加入過量的濃度為6mol/L的鹽酸，使它完全溶解，加熱煮沸，除去溶解的，再加入足量的草酸銨溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，則析出草酸鈣沉淀：，過濾出后，用稀溶解：，再用蒸餾水稀釋溶液至，取出用的酸性溶液滴定，此時發(fā)生反應(yīng)：，若滴定終點時消耗amol/L的，計算樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。評析：當(dāng)題目中出現(xiàn)一些陌生度較高的化學(xué)方程式時，要根據(jù)題給信息，耐心細(xì)致地尋找物質(zhì)或元素間的量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，再通過守恒法、差量法、方程式疊加法等方法確定正確的關(guān)系式，達(dá)到順利準(zhǔn)確解題的目的。用關(guān)系式法解多步反應(yīng)計算題比常規(guī)分步解法快捷，解題的速度和準(zhǔn)確度大幅度提高。要學(xué)好多步反應(yīng)的計算，必須掌握關(guān)系式法。 【母題與衍生】【母題1】為測定某石灰石中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取W g石灰石樣品，加入過量的濃度為6 mol/L的鹽酸，使它完全溶解，加熱煮沸，除去溶解的CO2，再加入足量的草酸銨(NH4)2C2O4溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，則析出草酸鈣沉淀，離子方程式為：C2O+Ca2+=CaC2O4，過濾出CaC2O4后，用稀硫酸溶解：CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4，再用蒸餾水稀釋溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定，此時發(fā)生反應(yīng)：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O，若滴定終點時消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL，計算樣品中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?！军c撥】對于多步反應(yīng)，可根據(jù)各種的關(guān)系(主要是化學(xué)方程式、守恒等)，列出對應(yīng)的關(guān)系式，快速地在要求的物質(zhì)的數(shù)量與題目給出物質(zhì)的數(shù)量之間建立定量關(guān)系，從而免除了涉及中間過程的大量運算，不但節(jié)約了運算時間，還避免了運算出錯對計算結(jié)果的影響，是最經(jīng)常使用的方法之一?！窘忸}錦囊】實際化工生產(chǎn)中以及化學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)研究時，往往涉及到多步反應(yīng)：從原料到產(chǎn)品可能要經(jīng)過若干步反應(yīng)；測定某一物質(zhì)的含量可能要經(jīng)過若干步中間過程。對于多步反應(yīng)體系，依據(jù)若干化學(xué)反應(yīng)方程式，找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)的量的關(guān)系，并據(jù)此列比例式進(jìn)行計算求解的方法，稱為“關(guān)系式”法。 關(guān)系式法常常應(yīng)用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)。在多步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)的產(chǎn)物，即是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物。根據(jù)化學(xué)方程式，每一步反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物之間有一定的量的關(guān)系，即物質(zhì)的量之比是一定的。所以，可以利用某中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系。它是化學(xué)計算中的基本解題方法之一，利用關(guān)系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結(jié)果不易出錯，準(zhǔn)確率高。 用關(guān)系式法解題的關(guān)鍵是建立關(guān)系式，而建立關(guān)系式一般途徑是： (1) 利用化學(xué)方程式之間的化學(xué)計量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式； (2) 利用化學(xué)方程式的加合建立關(guān)系式； (3) 利用微粒守恒建立關(guān)系式?！狙苌?】用CO還原10.0 g某磁鐵礦石樣品(所含的雜質(zhì)不參加反應(yīng))，生成的CO2再跟過量的石灰水反應(yīng)，得到12.8 g沉淀。求磁鐵礦石中Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?！军c撥】尋找關(guān)系式的方法是：（1）對于獨立的化學(xué)反應(yīng)，可以通過化學(xué)方程式，或反應(yīng)中某原子、離子守恒，找出它們物質(zhì)的量之間的關(guān)系，然后進(jìn)行計算。（2）對于連續(xù)發(fā)生的多步化學(xué)反應(yīng)，可以根據(jù)前后某元素的原子、離子的數(shù)量不變找到關(guān)系式（假定反應(yīng)過程中它沒有損失），不過象氨氧化法制硝酸的中間反應(yīng)，雖然有氮原子損失，但對實際工業(yè)生產(chǎn)來說，由于NO的循環(huán)利用，故仍可認(rèn)為有如下關(guān)系式：NH3HNO3 ，否則應(yīng)由多個化學(xué)反應(yīng)找出關(guān)系式。  【衍生2】一定量的鐵粉和9克硫粉混合加熱，待其反應(yīng)后再加入過量鹽酸，將生成的氣體完全燃燒，共收集得9克水，求加入的鐵粉質(zhì)量為（）A.14g B.42g C.56g D.28g 【點撥】注意Fe FeS(鐵守恒) H2S(硫守恒) H2O(氫守恒)，在關(guān)系式中的應(yīng)用?！狙苌?】200噸含硫40%的黃鐵礦，用接觸法可以制得95%的硫酸（不考慮中間過程的損耗）的質(zhì)量為（ ）A.257.5噸 B.277.5噸 C.225.5噸 D.300.5噸【解析】根據(jù)反應(yīng)前后硫原子數(shù)不變，可得關(guān)系式：2SFeS22H2SO4 即:S   H2SO4   32         98     200t×40%    95%·x  3298 = 200×40%95%·x x = 257.5t    【答案】A【點撥】注意硫元素守恒，在關(guān)系式中的應(yīng)用?！狙苌?】在O2氣中灼燒0.44g S和Fe組成的化合物，使其中的S全部轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2，把這些SO2全部氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4。這些H2SO4可以用20mL 0.50mol·L-1NaOH溶液完全中和。則原化合物中S的百分含量為 （ ）A18% B46% C53% D36%【解析】解：全部反應(yīng)過程中，各物質(zhì)的量的關(guān)系可用下式表示：SSO2SO3H2SO42NaOH32g2molx(0.02×0.5)molx=0.16g【衍生5】用黃鐵礦可以制取 H2SO4，再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅燒含 FeS2 80.2% 的黃鐵礦 75.0 t，最終生產(chǎn)出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率為 92.6%，H2SO4 的利用率為 89.8%，試求黃鐵礦制取 H2SO4 時的損失率為（ ）A. 23.8% B. 33.4% C. 35.6% D. 63.8% 【專家預(yù)測】1、金屬錫的純度可以通過下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Sn2HCl=SnCl2H2再加入過量的FeCl溶液，發(fā)生如下反應(yīng)：SnCl22FeCl=SnCl42FeCl2最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成Fe2+，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：現(xiàn)有金屬錫試樣0.613g，經(jīng)上述反應(yīng)后，共用去0.100 mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量（假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)）。解析：該題是應(yīng)用關(guān)系式法解多步反應(yīng)的綜合計算。根據(jù)題目所給出的三個化學(xué)反應(yīng)，得出Sn與K2Cr2O7的物質(zhì)量的關(guān)系。 2、在100mL 36.5%的濃鹽酸（密度為1.18g/cm3）中加入多少mL 2mol/L的稀鹽酸（密度為1.08g/cm3），才能配成6mol/L的鹽酸（密度為1.10g/cm3）。 同一溶質(zhì)的兩種不同濃度的溶液混合時，混合溶液的濃度介于溶液之間，混合液跟兩原溶液中溶質(zhì)、溶液量的基本關(guān)系是： （1）混合液中所含溶質(zhì)的總量等于兩原溶液的溶質(zhì)質(zhì)量之和。 （2）混合溶液的質(zhì)量等于兩原溶液的質(zhì)量之和，但體積不等于兩原溶液的體積之和(當(dāng)兩原溶液很稀時，通常把混合液的體積近似地看做兩原溶液的體積之和。) 在應(yīng)用上述關(guān)系進(jìn)行復(fù)雜的混合溶液計算時，可先算出混合溶液的總質(zhì)量和溶質(zhì)的總質(zhì)量，然后再求出混合溶液的濃度。 設(shè)需加入VmL 2mol/L的鹽酸 混合液中溶質(zhì)的總物質(zhì)的量 混合溶液的總體積： 混合液的物質(zhì)的量濃度： 3、將5.000gNaCl、NaBr、CaCl2的混合物溶于水，通入氯氣充分反應(yīng)，然后把溶液蒸干并灼燒，得殘留物4.914g。灼燒后的殘留物再溶于水，并加足量的Na2CO3溶液，所得沉淀經(jīng)干燥后質(zhì)量為0.270g。求混合物中各化合物的質(zhì)量百分組成。 分析：根據(jù)題意可列出下圖示，幫助審清題意，找出思路和解法。根據(jù)圖示可分析： （1）CaCO3的質(zhì)量為0.270g，由它可求出CaCl2的質(zhì)量。4、現(xiàn)有氧化銅和碳粉的混合物共Amol，將它在隔絕空氣條件下加熱，反應(yīng)完全后，冷卻，得到殘留固體。 （1）寫出可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 （2）若氧化銅在混合物中的量的比值為 問：x為何值時，殘留固體為何種物質(zhì)？寫出殘留固體的物質(zhì)的量與x值之間 的關(guān)系。將結(jié)果填入下表。 殘 留 固 體 x值 分 子 式 物質(zhì)的量 解析：（1）首先寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式，根據(jù)化學(xué)方程式中有關(guān)物質(zhì)間的物質(zhì)的量的關(guān)系，分析當(dāng)CuO恰好完全反應(yīng)時，x值是多少？ 按式反應(yīng)，x值為時，反應(yīng)物恰好反應(yīng)；按式反應(yīng)，x值為時，反應(yīng)物恰好完全反應(yīng)。 （2）當(dāng)時，CuO過量，按C的量計算。 剩余CuO的物質(zhì)的量 （3）當(dāng)不足量，按CuO的量計算，生成銅的量為Ax。 （4）當(dāng)時，C過量，按式中的CuO的量計算，生成銅為Ax，剩余C的物質(zhì)的量為： 將所得結(jié)果的有關(guān)數(shù)值填入下表：x 值 殘 留 固 體 分 子 式 物 質(zhì) 的 量 CuCuO 2A（1x）A（3x2） Cu Ax（或A） Cu Ax Cu Ax（或） CuC AxA（12x） 5、把過量的Fe粉投入到FeCl3和CuCl2組成的混合溶液中，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)后過濾、干燥，稱得不溶性物質(zhì)的質(zhì)量與加入鐵粉的質(zhì)量相等。求混合物中FeCl3和CuCl2的物質(zhì)的量之比是多少？反應(yīng)后所得不溶物為銅粉和過量的鐵粉。按題意，反應(yīng)中與FeCl3和CuCl2反應(yīng)而消耗鐵粉的質(zhì)量與置換出銅粉的質(zhì)量一定相等，按比等量關(guān)系用代數(shù)法求解。6、已知NO2與NaOH溶液反應(yīng)：3NO22NaOH=2NaNO3NOH2O，NO和NO2可一起與NaOH溶液作用現(xiàn)欲用V L某燒堿溶液使由nmol NO和m mol NO2組成的混合氣體中的氮全部進(jìn)入溶液中，NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度至少為多少？7、將7.28g Fe溶于過量的稀H2SO4中，在加熱的條件下，用2.02gKNO3去氧化溶液中Fe2+，待反應(yīng)完全后，剩余Fe2+還需0.4mol/L KMnO4溶液25mL才能完全氧化，已知其反應(yīng)方程式為：。通過計算、確定KNO3的還原產(chǎn)物是什么？（還原產(chǎn)物為氧化物）并寫出其離子方程式。8、在已平衡的托盤天平左右托盤上各放一等質(zhì)量的燒杯，并分別往燒杯中注入5 mol/L鹽酸60 mL向左盤燒杯中放入粉末，往右盤燒杯中加入x g A物質(zhì)粉末，充分反應(yīng)后天平仍保持平衡（1）若A為當(dāng)a15時，x的值為_（用含a的代數(shù)式表示，以下同）當(dāng)18.6a15時，x的值為_當(dāng)a18.6時，x的值為_（2）若A為，且兩只燒杯中均無固態(tài)物質(zhì)存在，則x的取值必須滿足的條件是_當(dāng)0.3 mol HCl與恰好完全反應(yīng)時，消耗的質(zhì)量為：時；0.3 mol HCl與恰好完全反應(yīng)，消耗的質(zhì)量為：0.3×8425.2 g（1）a15 g時，鹽酸對于、均過量，天平保持平衡的條件是： x1.176a （2）a15 g時，鹽酸對于不足，且對于恰好完全反應(yīng)時，加入的燒杯內(nèi)反應(yīng)體系的增重量為a-0.15×44，而加入的燒杯內(nèi)反應(yīng)體系的增重量為0.3×40則天平保持平衡的條件是：a-0.15×440.3×40a18.6因此，18.6a15時，天平保持平衡的條件是： x2，1a-13.86（3）當(dāng)a18.6時，天平保持平衡的條件是：a-0.15×44x-0.3×44xa6.6因為燒杯中無固體剩余，說明a15、的摩爾質(zhì)量相當(dāng)，當(dāng)?shù)荣|(zhì)量的、與酸完全反應(yīng)時，生成質(zhì)量相等所以天平保持平衡時：xa159、將a mol的和固體混合后，在密閉容器中加熱到250，讓其充分反應(yīng)，假設(shè)分解產(chǎn)生的與反應(yīng)完后，再與反應(yīng)（1）當(dāng)剩余固體為，排出氣體為，時，的值為_（2）當(dāng)剩余固體為，NaOH，排出氣體為，時，的值為_（3）當(dāng)時，剩余固體為_，排出氣體為_（4）當(dāng)排出的和為等物質(zhì)的量時，則的值為_（1）當(dāng)剩余固體為，排出氣體為、時，因為沒有NaOH生成，水未與反應(yīng)將方程式×2得：由方程式可知：（2）當(dāng)剩余固體為、NaOH，排出氣體為、時，由于有NaOH生成，所以有水與反應(yīng)假設(shè)反應(yīng)后無生成，將方程式×2得：由方程式可知此時因為有水生成，所以（3）當(dāng)時，由2討論可知：剩余固體為、NaOH、；排出氣體為（4）當(dāng)排出的和為等物質(zhì)的量時，依方程式討論有： 2bbbb b 設(shè)反應(yīng)的的物質(zhì)的量為x xx 依題意有： 所以，反應(yīng)中消耗的物質(zhì)的量為：，用去的物質(zhì)的量為：所以，10：用含的硫鐵礦生成硫酸，已知該礦石的利用率為95%，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，SO3的吸收過程中損失率為2%，求生產(chǎn)500t98%的硫酸需礦石的質(zhì)量和標(biāo)況下空氣的體積。（假設(shè)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%）。解之得：另外，氧氣參與了兩個反應(yīng)，可將+×4+×8，整理后得出相應(yīng)的關(guān)系式：15moly解之得：則所需空氣的體積：。