高考化學二輪復習 專題講座一 學考第29題-化學計算題解題方法（含解析）

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專題講座一　學考第29題——化學計算題解題方法 1．(2016浙江4月選考，29)Cl2與NaOH溶液反應可生成NaCl、NaClO和NaClO3，c(Cl－)和c(ClO－)的比值與反應的溫度有關，用24 g NaOH配成的250 mL溶液，與Cl2恰好完全反應(忽略Cl2與水的反應、鹽類的水解及溶液體積變化)。 (1)NaOH溶液的物質的量濃度 molL－1。 (2)某溫度下，反應后溶液中c(Cl－)＝6c(ClO－)，則溶液中c(ClO－) ＝ molL－1。 答案　(1)2.4　(2)0.30 解析　(1)24 g NaOH的物質的量為0.6 mol，溶液體積為250 mL，故c(NaOH)＝＝2.4 molL－1。 (2)根據題意，設反應后溶液中c(Cl－)＝a，c(ClO－)＝b，c(ClO)＝c，根據電荷守恒得c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)＋c(ClO)，則a＋b＋c＝2.4 molL－1，根據轉移電子守恒a＝b＋5c以及題給信息a＝6b，解題a＝1.8 molL－1，b＝0.3 molL－1，c＝0.3 molL－1。 2．(2015浙江10月選考，29)量取8.0 mL 5.0 molL－1H2SO4溶液，加蒸餾水稀釋至100 mL，取兩份稀釋后的H2SO4溶液各25 mL，分別加入等質量的Zn和Fe，相同條件下充分反應，產生氫氣的體積隨時間變化的曲線如圖所示(氫氣體積已折算成標準狀況下的體積)。請計算： (1)稀釋后H2SO4溶液的物質的量濃度為 molL－1。 (2)加入Fe的質量至少有 g。 答案　(1)0.40　(2)0.65 解析　(1)加蒸餾水稀釋至100 mL后，H2SO4溶液的物質的量濃度＝＝0.40 molL－1。 (2)m(Fe)＝56 gmol－1＝0.56 g； m(Zn)＝65 gmol－1＝0.65 g。鐵、鋅與H2SO4反應都生成了224 mL的氫氣，說明參加反應的鐵與鋅的物質的量相等，由于加入等質量的Zn和Fe，且每份硫酸的物質的量剛好為0.01 mol，說明鐵有剩余，鋅和硫酸剛好完全反應，所以鐵至少為0.65 g。 1．題目短小精悍，固定格式，固定分值，兩空4分。目的是讓多數(shù)同學能通過，區(qū)分度較小。 2．以元素化合物為載體，定量考查常見化學反應，并伴以圖像、圖表等包裝形式，考查學生比較、判斷、推理能力。 3．解題方法中除了依據化學方程式進行計算，還用到了一些解題技巧和數(shù)學思維方法，如守恒法、關系式法等。 一、守恒法 方法指導 當物質之間發(fā)生化學反應時，其實質就是原子之間的化分解和化合。即可推知某種元素的原子無論是在哪種物質中，反應前后其質量及物質的量都不會改變，即質量守恒；在化合物中，陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等，即電荷守恒；在氧化還原化應中，氧化劑得電子總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)相等，即電子守恒；在組成的各類化合物中，元素的正負化合價總數(shù)的絕對值相等 ，即化合價守恒。運用守恒法解題的基本類型主要有以下三種： 1．原子(或離子)個數(shù)守恒 例1　現(xiàn)有鐵、氧化亞鐵、三氧化二鐵的混合物粉末3.44 g，向其中加入100 mL 1 molL－1鹽酸恰好完全溶解，收集到標準狀況下的氣體22.4 mL，向反應后的溶液中加入KSCN溶液不變色，則6.88 g該混合物在高溫下用足量CO處理后，殘留固體質量為多少克？ 解析　該鐵和鐵的氧化物的混合物在高溫下用足量CO還原的殘留固體應為鐵，故本題實際上是求混合物中鐵元素的質量，據混合物溶于鹽酸后加入KSCN不變色，說明溶液中無Fe3＋，全部是FeCl2。由Cl－個數(shù)守恒可知：n(FeCl2)＝n(HCl)＝0.1 L1 molL－1＝0.05 mol。又據鐵元素守恒知6.88 g混合物中含鐵質量為20.05 mol56 gmol－1＝5.6 g。 答案　5.6 g 2．電子得失守恒 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被還原為Xn＋，則n值為 。 解析　根據電子守恒可得1 mol1＝0.2 mol2＋0.1 mol2(6－n)，解之，n＝3。 答案　3 3．電荷守恒 例3　在NaCl、MgCl2、MgSO4形成的混合溶液中，c(Na＋)＝0.10 molL－1，c(Mg2＋)＝0.25 molL－1，c(Cl－)＝0.20 molL－1，則c(SO)為(　　) A．0.15 molL－1 B．0.10 molL－1 C．0.25 molL－1 D．0.20 molL－1 解析　溶液為電中性，根據電荷守恒可得c(Na＋)＋2c(Mg2＋)＝c(Cl－)＋2c(SO)。 答案　D 1．將0.195 g鋅粉加入到20.0 mL的0.100 molL－1 MO溶液中，恰好完全反應，則還原產物可能是(　　) A．M B．M2＋ C．M3＋ D．MO2＋ 答案　B 解析　鋅的物質的量為0.003 mol，完全反應失電子0.006 mol，若M化合價由＋5變?yōu)閤，則根據得失電子相等有(5－x)0.020.100＝0.006，可得x＝＋2。 2．把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成兩等份，取一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂；另取一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇。則原混合溶液中鉀離子濃度為 molL－1。 答案　 解析　方法一：由電荷守恒知，在 L溶液中存在關系： 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＋)＝molL－1。 方法二：由題意可知，若將含a mol NaOH的溶液和含b mol BaCl2的溶液均加入 L混合溶液中，則反應后得到溶質為NaCl、KCl溶液，由電荷守恒知n(Na＋)＋n(K＋)＝n(Cl－)，即a mol＋n(K＋)＝2b mol，則n(K＋)＝(2b－a) mol，原混合溶液中c(K＋)＝ molL－1。 方法三：由題意知L溶液中加入含a mol NaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂，說明該溶液中Mg2＋的物質的量為 mol，故原溶液中Mg2＋的物質的量為a mol，即MgSO4的物質的量為a mol；加入含b mol BaCl2的溶液恰好使 L溶液中的硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇，說明該溶液中SO的物質的量為b mol，故原溶液中SO的物質的量為2b mol。由以上分析可知原混合溶液中K2SO4的物質的量為(2b－a) mol，所以K＋的物質的量為2(2b－a)mol，其濃度為molL－1。 二、關系式法 多步反應計算的特征是化學反應原理中多個反應連續(xù)發(fā)生，起始物與目標物之間存在確定的量的關系。解題時應先寫出有關反應的化學方程式或關系式，依據方程式找出連續(xù)反應的過程中不同反應步驟之間反應物、生成物物質的量的關系，最后確定已知物和目標產物之間的物質的量的關系，列出計算式求解，從而簡化運算過程。 例4　5.85 g NaCl固體與足量濃H2SO4和MnO2共熱，逸出的氣體又與過量H2發(fā)生爆炸反應，將爆炸后的氣體溶于一定量水后再與足量鋅作用，最后可得H2多少升(標準狀況)? 解析　若先由NaClHCl算出HCl的量，再由MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O算出Cl2的量，……這樣計算非常繁瑣。找出以下關系式就可迅速求解。 設可得H2的物質的量為x,5.85 g NaCl的物質的量為0.1 mol。 NaCl　～　HCl　～　Cl2　～　HCl　～　H2 0．1 mol　　　　　　　　　　　　　　　　　x 顯然x＝0.05 mol， 則V(H2)＝0.05 mol22.4 Lmol－1＝1.12 L。 答案　1.12 L 1．將一定量CH4充分燃燒后的產物全部通入足量石灰水中，然后經過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質量為1.0 g，求標準狀況時所燃燒的甲烷氣體的體積。 答案　0.224 L 解析　由CH4＋2O2CO2＋2H2O、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 得關系式　CH4～CO2～CaCO3 n(CaCO3)＝＝0.01 mol 知n(CH4)＝0.01 mol，即0.224 L。 2．氯化亞銅(CuCl)是重要的化工原料。國家標準規(guī)定合格CuCl產品的主要質量指標為CuCl的質量分數(shù)大于96.50%。工業(yè)上常通過下列反應制備CuCl： 2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋Na2CO3===2CuCl↓＋3Na2SO4＋CO2↑ (1)CuCl制備過程中需要質量分數(shù)為20.0%的CuSO4溶液，試計算配制該溶液所需的CuSO45H2O與H2O的質量之比。 (2)準確稱取所制備的0.250 0 g CuCl樣品置于一定量的0.5 molL－1FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加水20 mL，用0.100 0 molL－1的Ce(SO4)2溶液滴定到終點，消耗24.60 mL Ce(SO4)2溶液。有關化學反應為 Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－ Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋ 通過計算說明上述樣品中CuCl的質量分數(shù)是否符合標準。 答案　(1)5∶11　(2)符合 解析　(1)設需要CuSO45H2O的質量為x，H2O的質量為y。CuSO45H2O的相對分子質量為250，CuSO4的相對分子質量為160，依題意有 ＝，x∶y＝5∶11 (2)設樣品中CuCl的質量為z。 由化學反應方程式可知：CuCl～Fe2＋～Ce4＋ ＝ z＝0.244 8 g CuCl的質量分數(shù)為100%＝97.92% 97．92%>96.50%，所以樣品中的CuCl符合標準。