2019-2020年高考化學 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關系式法.doc

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2019-2020年高考化學 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關系式法 關系式法常常應用于多步進行的連續(xù)反應，因前一個反應的產物是后一個反應的反應物，可以根據中間物質的傳遞關系，找出原料和最終產物的相應關系式。它是化學計算中的基本解題方法之一，利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結果不易出錯，準確率高。 一、關系式法四大特點 要熟練掌握并嫻熟運用關系式法進行解題，必須明確四大特點。 1. 關系式法的條件：已知的反應物與所求物不在同一反應中。 2. 關系式法的適用范圍：適用于有關純度的多步反應計算和工業(yè)生產上的綜合計算。 3. 關系式法的思路：明確變化的始態(tài)和終態(tài)，按實際工業(yè)生產的情況確定反應的關系式。 4. 關系式法的解題步驟：①正確寫出各步反應的化學方程式；②根據化學方程式找出可以作為中介的物質，并確定最初反應物、中間物、最終生成物之間的量的關系；③確定最初反應物和最終生成物之間的量的關系；④根據所找關系及已知條件進行計算。 二、關系式法三大應用 例1、由氧化制NO的轉化率為96%，NO轉化為的轉化率為92%，現有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計算型。起始物質為，終端物質為。氨氧化法制硝酸的原理為，，=。 從以上三個化學方程式來看，氨與硝酸的關系式似乎應是，但工業(yè)生產上NO要進行循環(huán)利用，經過多次循環(huán)后，氨幾乎全部轉化為硝酸，則關系式應為。設可制得63%的的質量為x，則，解得：x=51.95t。 例2. 工業(yè)上生產電石是用生石灰與焦炭在電爐內加熱進行的，假設原料的利用率為95%，則36t焦炭可生產多少t乙炔？ 2. 橫向型。在多個具有并列關系的反應中存在一個共同關系。已知物質和待求物質之間的關系式，可通過反應相加得到，也可不經中間物質而直接得到。 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）原混合物中的質量。 （2）堿石灰中CaO和NaOH的質量。 由于反應前后質量增加：，將①②兩化學方程式相加得：④，將①③兩化學方程式相加得：⑤CaO＋NaHCO3＝CaCO3↓＋NaOH。從④⑤兩式可以看出，④式中固體的質量增加，⑤式中固體的質量不變，所以根據④式可得到關系式： Na2CO3~△m（增） 106 18 x 1.8g 解得：x=10.6g。即，=14.8g－10.6g=4.2g。 又由于溶液中已檢測不到，則說明已全部轉化為沉淀，于是有如下關系式：，則＋，m(NaOH)=12.4g－8.4g=4.0g。 點評：橫向型多步反應計算題大多可將化學方程式相加得到另一個關系式，有時得到的關系式并不一定是實際存在的。另外，關系式中也不一定都是具體物質的化學式，也可以是質量的變化量、電子轉移數、體積改變量，等等。 3、關系式法綜合應用 例3. 為測定某石灰石中的質量分數，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：，若滴定終點時消耗amol/L的，計算樣品中的質量分數。 評析：當題目中出現一些陌生度較高的化學方程式時，要根據題給信息，耐心細致地尋找物質或元素間的量的轉化關系，再通過守恒法、差量法、方程式疊加法等方法確定正確的關系式，達到順利準確解題的目的。 用關系式法解多步反應計算題比常規(guī)分步解法快捷，解題的速度和準確度大幅度提高。要學好多步反應的計算，必須掌握關系式法。 【母題與衍生】 【母題1★★★】為測定某石灰石中CaCO3的質量分數，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：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的質量分數。 【點撥】對于多步反應，可根據各種的關系(主要是化學方程式、守恒等)，列出對應的關系式，快速地在要求的物質的數量與題目給出物質的數量之間建立定量關系，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果的影響，是最經常使用的方法之一。 【解題錦囊】實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時，往往涉及到多步反應：從原料到產品可能要經過若干步反應；測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對于多步反應體系，依據若干化學反應方程式，找出起始物質與最終物質的量的關系，并據此列比例式進行計算求解的方法，稱為“關系式”法。 關系式法常常應用于多步進行的連續(xù)反應。在多步反應中，第一步反應的產物，即是下一步反應的反應物。根據化學方程式，每一步反應的反應物和生成物之間有一定的量的關系，即物質的量之比是一定的。所以，可以利用某中間物質作為“中介”，找出已知物質和所求物質之間的量的關系。它是化學計算中的基本解題方法之一，利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結果不易出錯，準確率高。 用關系式法解題的關鍵是建立關系式，而建立關系式一般途徑是： (1) 利用化學方程式之間的化學計量數間的關系建立關系式； (2) 利用化學方程式的加合建立關系式； (3) 利用微粒守恒建立關系式。 【衍生1★★★】用CO還原10.0 g某磁鐵礦石樣品(所含的雜質不參加反應)，生成的CO2再跟過量的石灰水反應，得到12.8 g沉淀。求磁鐵礦石中Fe3O4的質量分數。 【點撥】尋找關系式的方法是： （1）對于獨立的化學反應，可以通過化學方程式，或反應中某原子、離子守恒，找 出它們物質的量之間的關系，然后進行計算。 （2）對于連續(xù)發(fā)生的多步化學反應，可以根據前后某元素的原子、離子的數量不變 找到關系式（假定反應過程中它沒有損失），不過象氨氧化法制硝酸的中間反應，雖然有氮原子損失，但對實際工業(yè)生產來說，由于NO的循環(huán)利用，故仍可認為有如下關系式：NH3～HNO3 ，否則應由多個化學反應找出關系式。 【衍生2★★★】一定量的鐵粉和9克硫粉混合加熱，待其反應后再加入過量鹽酸，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)，在關系式中的應用。 【衍生3★★】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）的質量為（ ） A.257.5噸 B.277.5噸 C.225.5噸 D.300.5噸 【解析】根據反應前后硫原子數不變，可得關系式：2S～FeS2～2H2SO4 　 即:S ～ 　H2SO4 32 98 200t40% 95%x　 32∶98 = 20040%∶95%x x = 257.5t 【答案】A 【點撥】注意硫元素守恒，在關系式中的應用。 【衍生4★★★】在O2氣中灼燒0.44g S和Fe組成的化合物，使其中的S全部轉變?yōu)镾O2，把這些SO2全部氧化轉變?yōu)镠2SO4。這些H2SO4可以用20mL 0.50molL-1NaOH溶液完全中和。則原化合物中S的百分含量為 （ ） A．18% B．46% C．53% D．36% 【解析】解：全部反應過程中，各物質的量的關系可用下式表示： S→SO2→SO3→H2SO4→2NaOH 32g　　　　　　　　　2mol x　　　　　　(0.020.5)mol x=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，反應的化學方程式為：Sn＋2HCl=SnCl2＋H2再加入過量的FeCl溶液，發(fā)生如下反應：SnCl2＋2FeCl=SnCl4＋2FeCl2最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成Fe2+，反應的化學方程式為：現有金屬錫試樣0.613g，經上述反應后，共用去0.100 mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量（假定雜質不參加反應）。 解析：該題是應用關系式法解多步反應的綜合計算。根據題目所給出的三個化學反應，得出Sn與K2Cr2O7的物質量的關系。 　　 　　 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、溶液量的基本關系是： 　　 （1）混合液中所含溶質的總量等于兩原溶液的溶質質量之和。 　　 （2）混合溶液的質量等于兩原溶液的質量之和，但體積不等于兩原溶液的體積之和(當兩原溶液很稀時，通常把混合液的體積近似地看做兩原溶液的體積之和。) 　　 在應用上述關系進行復雜的混合溶液計算時，可先算出混合溶液的總質量和溶質的總質量，然后再求出混合溶液的濃度。 　　 設需加入VmL 2mol/L的鹽酸 　　 混合液中溶質的總物質的量 　　 　　 混合溶液的總體積： 　　 　　 混合液的物質的量濃度： 　　 3、將5.000gNaCl、NaBr、CaCl2的混合物溶于水，通入氯氣充分反應，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，所得沉淀經干燥后質量為0.270g。求混合物中各化合物的質量百分組成。 　　 分析：根據題意可列出下圖示，幫助審清題意，找出思路和解法。 　　 　　根據圖示可分析： 　　 （1）CaCO3的質量為0.270g，由它可求出CaCl2的質量。 4、現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，反應完全后，冷卻，得到殘留固體。 　　 （1）寫出可能發(fā)生反應的化學方程式 　　 （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？寫出殘留固體的物質的量與x值之間 的關系。將結果填入下表。 　 殘 留 固 體 x值 分 子 式 物質的量 　 　 　 　　解析：（1）首先寫出有關的化學反應方程式，根據化學方程式中有關物質間的物質的量的關系，分析當CuO恰好完全反應時，x值是多少？ 　　 　　 按①式反應，x值為時，反應物恰好反應；按②式反應，x值為時，反應物恰好完全反應。 　　 （2）當時，CuO過量，按C的量計算。 　　 　　 剩余CuO的物質的量 　　 （3）當不足量，按CuO的量計算，生成銅的量為Ax。 　　 （4）當時，C過量，按②式中的CuO的量計算，生成銅為Ax，剩余C的物質的量為： 　　 　　 將所得結果的有關數值填入下表： x 值 殘 留 固 體 　 分 子 式 物 質 的 量 Cu 　　CuO 2A（1－x） 　　A（3x－2） Cu Ax（或A） Cu Ax Cu Ax（或） Cu 　　C Ax 　　A（1－2x） 5、把過量的Fe粉投入到FeCl3和CuCl2組成的混合溶液中，充分攪拌，反應后過濾、干燥，稱得不溶性物質的質量與加入鐵粉的質量相等。求混合物中FeCl3和CuCl2的物質的量之比是多少？ 　　反應后所得不溶物為銅粉和過量的鐵粉。按題意，反應中與FeCl3和CuCl2反應而消耗鐵粉的質量與置換出銅粉的質量一定相等，按比等量關系用代數法求解。 　　 　　 6、已知NO2與NaOH溶液反應：3NO2＋2NaOH=2NaNO3＋NO＋H2O，NO和NO2可一起與NaOH溶液作用現欲用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入溶液中，NaOH溶液的物質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，已知其反應方程式為：。通過計算、確定KNO3的還原產物是什么？（還原產物為氧化物）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物質粉末，充分反應后天平仍保持平衡． 　　（1）若A為． 　?、佼攁≤15時，x的值為________（用含a的代數式表示，以下同）． 　?、诋?8.6≥a＞15時，x的值為________． 　?、郛攁＞18.6時，x的值為________． 　?。?）若A為，且兩只燒杯中均無固態(tài)物質存在，則x的取值必須滿足的條件是________． 　　當0.3 mol HCl與恰好完全反應時，消耗的質量為：時；0.3 mol HCl與恰好完全反應，消耗的質量為：0.384＝25.2 g 　?。?）a≤15 g時，鹽酸對于、均過量，天平保持平衡的條件是： 　　　 x＝1.176a 　?。?）a＞15 g時，鹽酸對于不足，且對于恰好完全反應時，加入的燒杯內反應體系的增重量為a-0.1544，而加入的燒杯內反應體系的增重量為0.340．則天平保持平衡的條件是： 　　a-0.1544＝0.340　a＝18.6 　　因此，18.6≥a＞15時，天平保持平衡的條件是： 　　　 x＝2，1a-13.86 　?。?）當a＞18.6時，天平保持平衡的條件是：a-0.1544＝x-0.344 　　x＝a＋6.6 　　因為燒杯中無固體剩余，說明a≤15．、的摩爾質量相當，當等質量的、與酸完全反應時，生成質量相等．所以天平保持平衡時：x＝a≤15 9、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，假設分解產生的與反應完后，再與反應． 　?。?）當剩余固體為，排出氣體為，時，的值為________． 　?。?）當剩余固體為，NaOH，排出氣體為，時，的值為________． 　?。?）當時，剩余固體為________，排出氣體為________． 　?。?）當排出的和為等物質的量時，則的值為________． 　　（1）當剩余固體為，排出氣體為、時，因為沒有NaOH生成，水未與反應．將方程式①2＋②得： 　　由方程式可知：． 　?。?）當剩余固體為、NaOH，排出氣體為、時，由于有NaOH生成，所以有水與反應．假設反應后無生成，將方程式①2＋②＋③得： 　　 　　由方程式可知此時．因為有水生成，所以 　?。?）當時，由2討論可知：剩余固體為、NaOH、；排出氣體為． 　　（4）當排出的和為等物質的量時，依方程式討論有： 　　 　　　 2b　　　　　　　　　b　　　b 　　 　　　　　b　　 b　　　　　　　　 　　設反應的的物質的量為x 　　 　　　 x　　　　x　　　　　　　　 　　依題意有：　 　　所以，反應中消耗的物質的量為：，用去的物質的量為： 　　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的轉化率為90%，SO3的吸收過程中損失率為2%，求生產500t98%的硫酸需礦石的質量和標況下空氣的體積。（假設空氣中氧氣的體積分數為20%）。 解之得： 另外，氧氣參與了兩個反應，可將①+②4+③8，整理后得出相應的關系式： 15mol y 解之得： 則所需空氣的體積：。