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專題解密(二)化學(xué)計(jì)算【關(guān)鍵能力及高考要求】關(guān)鍵能力要求:理解辨析能力、計(jì)算思維能力、探究創(chuàng)新能力。高考要求:化學(xué)計(jì)算在近三年的化學(xué)試題中出現(xiàn)的概率越來越高,常涉及計(jì)算方法有:1.關(guān)系式計(jì)算、2.守恒法計(jì)算、3.差量法4.混合物列方程計(jì)算【學(xué)科核心素養(yǎng)解析】1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:認(rèn)識(shí)是化學(xué)計(jì)算中各種物理量,能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:在有關(guān)化學(xué)計(jì)算過程中,通過分析、推理等理解計(jì)算的方法,建立求算化學(xué)計(jì)算中各種物理量的解答的模型。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)。創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng);能從氧化還原反應(yīng)的角度,進(jìn)行陌生信息型離子方程式的書寫和配平。一、計(jì)算題的分類方法1.按計(jì)算涉及到的有關(guān)元素的性質(zhì)或物質(zhì)的狀態(tài)、類別進(jìn)行分類(1)有關(guān)Al元素的計(jì)算(2)N元素有關(guān)計(jì)算(3)Na2O2的差量計(jì)算(4)化合價(jià)的計(jì)算(5)平衡計(jì)算(6)物質(zhì)組成計(jì)算2.按思維方式分類(1)守恒法(2)差量法(3)混合物列方程計(jì)算(4)關(guān)系式計(jì)算法二、計(jì)算題的一般方法方法一守恒法1、含義:所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“變化”或兩物質(zhì)在發(fā)生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。在化學(xué)變化中的各種各樣的守恒,如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。2、一般解題步驟如下:第一步:明確題目要求解的量;第二步:根據(jù)題目要求解的量,分析反應(yīng)過程中物質(zhì)的變化,找出守恒類型及相關(guān)的量;第三步:根據(jù)守恒原理,梳理出反應(yīng)前后守恒的量,列式求解。3、守恒類型(1)質(zhì)量守恒(原子守恒)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合,因而反應(yīng)前后原子的總數(shù)和質(zhì)量保持不變。質(zhì)量守恒法解題時(shí)可利用①整體守恒:即反應(yīng)中反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量守恒;②局部守恒:即反應(yīng)中反應(yīng)物與產(chǎn)物中某元素的原子或離子守恒或元素守恒。(2)電荷守恒依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性,即陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)或離子方程式前后離子所帶電荷總數(shù)不變。利用電荷守恒法可以①配平離子方程式;②巧解某些化學(xué)計(jì)算題。(3)得失電子守恒關(guān)系式依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失數(shù)目相等,即氧化劑得到的電子總數(shù)目等于還原劑失去的電子總數(shù)目。利用得失電子守恒法可以①計(jì)算元素的化合價(jià);②計(jì)算氧化(或還原)產(chǎn)物的量;③計(jì)算氧化劑、還原劑的消耗量;④計(jì)算混合物的組成?!竞换觥じ櫻菥殹俊净A(chǔ)例析】守恒法的應(yīng)用例1、在空氣中加熱Co(OH)2,使其轉(zhuǎn)化為鈷的氧化物。加熱過程中,固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示。290~500℃,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。【答案】6Co2O3eq\o(=,\s\up10(290~500℃))4Co3O4+O2↑【解析】n[Co(OH)2]=eq\f(0.930g,93g·mol-1)=0.01mol,根據(jù)鈷原子守恒,m(Co)=0.590g,290℃時(shí),n(O)=eq\f(0.830-0.590,16)mol=0.015mol,故290℃時(shí)氧化物為Co2O3,根據(jù)鈷原子守恒,500℃時(shí)n(O)=eq\f(0.803-0.59,16)mol=0.0133mol,故500℃時(shí)氧化物為Co3O4?;瘜W(xué)方程式為6Co2O3eq\o(=,\s\up10(290~500℃))4Co3O4+O2↑?!靖櫻菥殹?.有14gNa2O2、Na2O、NaOH的混合物與100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸恰好反應(yīng),蒸干溶液,最終得固體質(zhì)量為()A.20.40gB.28.60gC.24.04gD.無法計(jì)算【答案】C【解析】混合物與鹽酸反應(yīng)后所得溶液為氯化鈉溶液,蒸干后得到NaCl,由Cl-質(zhì)量守恒關(guān)系可得100g×15%×eq\f(35.5,36.5)=m(NaCl)×eq\f(35.5,58.5),解得m(NaCl)≈24.04g。2.把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含amol硫酸鈉的溶液,恰好使Ba2+完全沉淀;另取一份加入含bmol硝酸銀的溶液,恰好使Cl-完全沉淀,該混合溶液中K+濃度為()A.10(b-2a)mol·L-1 B.5(b-2a)mol·L-1C.2(b-a)mol·L-1 D.10(2a-b)mol·L-1【答案】A【解析】混合溶液分成5等份,每份溶液濃度相同。根據(jù)Ba2++SOeq\o\al(2-,4)=BaSO4↓可知,每份溶液中n(Ba2+)=n(Na2SO4)=amol;根據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓可知,每份溶液中n(Cl-)=n(Ag+)=bmol,根據(jù)電荷守恒可知,每一份溶液中2n(Ba2+)+n(K+)=n(Cl-),則n(K+)=bmol-2amol=(b-2a)mol,故c(K+)=eq\f(b-2amol,0.1L)=10(b-2a)mol·L-1。3.某強(qiáng)氧化劑XO(OH)eq\o\al(+,2)可被Na2SO3還原。如果還原1.2×10-3molXO(OH)eq\o\al(+,2)需用30mL0.1mol·L-1的Na2SO3溶液,那么X元素被還原后的物質(zhì)可能是()A.XO B.X2O3C.X2O D.X【答案】D【解析】由題意知,S元素由+4價(jià)→+6價(jià),假設(shè)反應(yīng)后X的化合價(jià)為+x價(jià),根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目相等可得,1.2×10-3mol×(5-x)=0.03L×0.1mol·L-1×(6-4),解得x=0,所以X元素被還原后的物質(zhì)是X,D項(xiàng)正確。方法二差量法1、含義:差量法是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化,找出“理論差量”。這種物理量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強(qiáng)、反應(yīng)過程中的熱量等。用差量法解題時(shí)先把化學(xué)方程式中的對(duì)應(yīng)差量(理論差量)跟實(shí)際差量列成比例,然后求解。2、一般解題步驟如下:第一步:準(zhǔn)確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式;第二步:深入細(xì)致地分析題意,關(guān)鍵在于有針對(duì)性地找出產(chǎn)生差量的“對(duì)象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強(qiáng)等,且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比;第三步:根據(jù)反應(yīng)方程式,從“實(shí)際差量”尋找比例關(guān)系,列比例式求解。3、差量類型(1)氣體體積或壓強(qiáng)差量(2)物質(zhì)的質(zhì)量差量(3)物質(zhì)的量的差量(4)熱量差量【夯基例析·跟蹤演練】【基礎(chǔ)例析】差量法的應(yīng)用例2、將12gCO和CO2的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后,得到氣體的總質(zhì)量為18g,求原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。【答案】:0.875或87.5%【解析】:設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x。CuO+COCu+CO2氣體質(zhì)量增加(差量) 28 44 44-28=16 12xg 18g-12g=6g即2816=12【跟蹤演練】1.為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度,現(xiàn)將w1g樣品加熱,其質(zhì)量變?yōu)閣2g,則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是()A.eq\f(84w2-53w1,31w1) B.eq\f(84w1-w2,31w1)C.eq\f(73w2-42w1,31w1) D.eq\f(115w2-84w1,31w1)【答案】A【解析】由題意知(w1-w2)g應(yīng)為NaHCO3分解生成的CO2和H2O的質(zhì)量,設(shè)樣品中NaHCO3質(zhì)量為xg,由此可得如下關(guān)系:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O2×8462xw1-w2則x=eq\f(84w1-w2,31),故樣品純度為eq\f(mNa2CO3,m樣品)=eq\f(w1-x,w1)=eq\f(84w2-53w1,31w1)。2.將12gCO和CO2的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后,得到氣體的總質(zhì)量為18g,則原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。【答案】87.5%【解析】設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x。CuO+COCu+CO2氣體質(zhì)量增加(差量)28g44g44g-28g=16g12xg18g-12g=6geq\f(28g,16g)=eq\f(12xg,6g),解得x=87.5%。3.16mL由NO與NH3組成的混合氣體在催化劑作用下于400℃左右可發(fā)生反應(yīng):6NO+4NH35N2+6H2O(g),達(dá)到平衡時(shí)在相同條件下氣體體積變?yōu)?7.5mL,則原混合氣體中NO與NH3的物質(zhì)的量之比可能為()A.5∶3B.3∶2C.4∶3D.9∶7【答案】BC【解析】根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積的變化,可用差量法直接求解。6NO+4NH35N2+6H2O(g)ΔV(氣體的體積差)6mL4mL5mL6mL1mL(理論差量)9mL6mL17.5mL-16mL=1.5mL(實(shí)際差量)由此可知共消耗15mLNO與NH3的混合氣體,還剩余1mL氣體,假設(shè)剩余的氣體全部是NO,則V(NO)∶V(NH3)=(9mL+1mL)∶6mL=5∶3;假設(shè)剩余的氣體全部是NH3,則V(NO)∶V(NH3)=9mL∶(6mL+1mL)=9∶7,但因該反應(yīng)是可逆反應(yīng),剩余氣體實(shí)際上是NO、NH3的混合氣體,故V(NO)∶V(NH3)介于9∶7與5∶3之間,對(duì)照所給的數(shù)據(jù)知3∶2與4∶3在此區(qū)間內(nèi)。4.高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一為:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H=-11kJ/mol,將一定量的FeO和50molCO置于高內(nèi),測(cè)得反應(yīng)放出熱量110kJ,則此時(shí)CO2和CO的體積比為A.1:10B.1:4C.4:1D.10:1【答案】B?!窘馕觥炕瘜W(xué)反方程式可知:Feo(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)△H=-11.0kJ/mol1mol1mol11kJ開始50mol0消耗10mol生成10mo1110kJ解得n(CO2):n(CO)=10:40=1:45.白色固體PCl5受熱即揮發(fā)并發(fā)生分解:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。現(xiàn)將5.84gPCl5裝入2.05L真空密閉容器中,在277℃達(dá)到平衡,容器內(nèi)壓強(qiáng)為1.01×105Pa,經(jīng)計(jì)算可知平衡時(shí)容器內(nèi)混合氣體的物質(zhì)的量為0.05mol,求平衡時(shí)PCl5的分解率__________。【答案】78.6%?!窘馕觥坑?jì)算PCl5的起始物質(zhì)的量,利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)的PCl5的物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)PCl5的分解率。5.84gPCl5的物質(zhì)的量為=0.028mol,設(shè)參加反應(yīng)PCl5的物質(zhì)的量為x,則:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)物質(zhì)的量增大11X0.05mol-0.028mol=0.022mol故x=0.022mol,則平衡時(shí)PCl5的分解率,故答案為:平衡時(shí)PCl5的分解率為78.6%。方法三混合物列方程計(jì)算一.有關(guān)二元混合物反應(yīng)的計(jì)算。兩個(gè)未知數(shù),要有兩個(gè)已知數(shù),才能列出二元一次方程式,解方程求解十字交叉法:十字交叉法是解二元一次方程式的圖解形式(簡算方法),應(yīng)用于解二元混合體系且與平均值有關(guān)的計(jì)算問題。1、含義:其原理如下:若a、b(a>b)分別表示某二元組分中兩種組分的量,c表示a、b兩組分的相對(duì)平均值,x、y分別表示a、b在混合體系中所占的比例,則有二元一次方程組:x+y=1①ax+by=c②把②式除以①式并移項(xiàng)整理得:x/y=(c-b)/(a-c),由此可得到如下圖式:。2、一般解題步驟如下:第一步:確定交叉點(diǎn)上的物質(zhì)物理量的平均數(shù);第二步:寫出合成物質(zhì)物理量的平均數(shù)的兩個(gè)分量;第三步:按斜線作差取絕對(duì)值,得出相應(yīng)物質(zhì)物理量的配比關(guān)系。3、十字交叉法常用于求算類型:(1)有關(guān)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算;(2)有關(guān)平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算;(3)有關(guān)平均相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算;(4)有關(guān)平均分子式的計(jì)算;(5)有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算;特別注意:(1)確定好平均數(shù)和合成這個(gè)平均數(shù)的兩個(gè)分量,在確定這些數(shù)量的過程中要遵照統(tǒng)一的基準(zhǔn)。(2)此方法所得比值是基準(zhǔn)中產(chǎn)生兩個(gè)分量的物質(zhì)之間的配比,而不是各分量所示物質(zhì)之間配比,其物理量與基準(zhǔn)中的物理量相同,即與中間值平均數(shù)單位中分母單位對(duì)應(yīng)的物理量,如平均值單位為g/mol,單位的分母為mol,對(duì)應(yīng)的物理量為物質(zhì)的量,則其配比為物質(zhì)的量之比。【夯基例析·跟蹤演練】【基礎(chǔ)例析】列方程計(jì)算例3.將19.5克含有碳酸鈉雜質(zhì)的硫酸鈉樣品,溶于水,加入氯化鋇溶液過量,得到沉淀,過濾、洗滌、干燥后,沉淀的質(zhì)量為33.15克,樣品中硫酸鈉的質(zhì)量為________g。【答案】14.2【解析】設(shè)樣品中含碳酸鈉Xmol、硫酸鈉Ymol。依題意可列:(1)142g/molY+106gmolX=19.5gNa2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl1mol1molNa2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl由此得到:n(Na2CO3)=n(BaCO3)n(Na2SO4)=n(BaSO4)1mol1mol(2)233g/molY+197g/molX=33.15g聯(lián)解(1)和(2)得X=0.05mol,Y=0.1mol,所以m(Na2SO4)=14.2g【跟蹤演練】1.標(biāo)況下,17g的CO和H2的混合氣體,與CuO加熱完全反應(yīng),得128gCu單質(zhì),求CO的體積是:_______L【答案】11.2【解析】設(shè)樣品中含CO的物質(zhì)的量Xmol、H2的物質(zhì)的量Ymol。依題意可列:(1)28g/molX+2gmolY=17gCuO+CO=Cu+CO21mol1molCuO+H2=Cu+H2O由此得到:1mol1mol由此得到:(2)Y+X=128g64g/mol聯(lián)解(1)和(2)得X=0.5mol,Y=1.5mol所以V(CO)=11.2L【基礎(chǔ)例析】十字交叉法的應(yīng)用例4、已知下列兩個(gè)熱化學(xué)方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+571.6KJC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)+2220.0KJ.實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2、C3H8混合氣體共5mol完全燃燒時(shí)放熱3847KJ,則原混合氣體中H2、C3H8的體積比是()A.1:3B.3:1C.1:4D.1:1【解析】=≈是求出每摩H2、C3H8=≈H2285.81450.6769.4C3H82220.0483.6【答案】B【跟蹤演練】2.有1.5L的C2H4和C2H2組成的混合氣體,恰好能與同條件下的2.7L的H2完全加成生成乙烷,則原混合氣體中C2H4、C2H2的體積比為()A.1:1B.1:2C.1:4D.4:1【答案】C【解析】每1LC2H4、C2H2分別加氫,消耗H2的量為1L、2L,平均每1L混合氣體加H2量為=1.8(L),可用十字交叉法求解.C2H410.21.8C2H220.8即。3.Li2CO3和BaCO3的混合物與鹽酸完全反應(yīng),所消耗鹽酸的量與等質(zhì)量的CaCO3和同濃度的鹽酸反應(yīng)所消耗鹽酸的量相等.則混合粉末中Li2CO3和BaCO3的質(zhì)量之比為()A.3:5B.5:3C.7:5D.5:7【答案】C【解析】首先請(qǐng)判斷用下列十字交叉法求出兩者之比是什么量之比.Li2CO37497100=?BaCO319726若設(shè)均與2molHCl反應(yīng),則所需的Li2CO3、BaCO3、CaCO3各1mol,摩爾質(zhì)量分別為74g/mol、197g/mol、100g/mol.故上面用十字交叉法求出的是Li2CO3和BaCO3的物質(zhì)的量之比.然后換算為質(zhì)量比.===.方法四關(guān)系式法1、含義:關(guān)系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關(guān)系進(jìn)行解題的一種方法,一般適用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng),因前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個(gè)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(jì)算中的基本解題方法之一,利用關(guān)系式法可以將多步計(jì)算轉(zhuǎn)化為一步計(jì)算,免去逐步計(jì)算中的麻煩,簡化解題步驟,減少運(yùn)算量,且計(jì)算結(jié)果不易出錯(cuò),準(zhǔn)確率高。2、一般解題步驟如下:法1:第一步:準(zhǔn)確寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式;第二步:找出“中介”的物質(zhì),并確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)、最終生成物之間量的關(guān)系;第三步:確定最初反應(yīng)物和最終生成物之間量的關(guān)系;第四步:根據(jù)已知條件及關(guān)系式列出比例式計(jì)算求解。法2:利用電子守恒或原子守恒直接確定關(guān)系式,然后列比例進(jìn)行求算。3、關(guān)系式建立的類型(1)某元素質(zhì)量守恒關(guān)系式:在化學(xué)反應(yīng)中,任何一種元素的總質(zhì)量是守恒的,即最初反應(yīng)物中該元素的質(zhì)量等于最終產(chǎn)物中該元素的質(zhì)量。(2)物質(zhì)的量關(guān)系式:各步反應(yīng)的化學(xué)方程式,找出最初反應(yīng)物與最終生成物的物質(zhì)的量的關(guān)系式,再進(jìn)行一步計(jì)算?!竞换觥じ櫻菥殹俊净A(chǔ)例析】關(guān)系式法的應(yīng)用例3.在氧氣中燃燒0.22g硫和鐵組成的混合物,使其中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫,把這些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩?,這些硫酸可用10mL0.5mol·L-1氫氧化鈉溶液完全中和,則原混合物中硫的百分含量為()A.72%B.40%C.36%D.18%【答案】C【解析】由S原子守恒和有關(guān)反應(yīng)可得出:S~H2SO4~2NaOH32g2molm(S)0.5×10×10-3mol得m(S)=0.08g原混合物中w(S)=eq\f(0.08g,0.22g)×100%=36%?!靖櫻菥殹?.將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+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+,且Cr2Oeq\o\al(2-,7)中的鉻全部轉(zhuǎn)化為Cr3+。則K2Cr2O7的物質(zhì)的量濃度是________?!敬鸢浮?.100mol·L-1【解析】由電子守恒知,F(xiàn)eO中+2價(jià)鐵所失電子的物質(zhì)的量與Cr2Oeq\o\al(2-,7)中+6價(jià)鉻所得電子的物質(zhì)的量相等,eq\f(1.08g,72g·mol-1)×(3-2)=0.02500L×c(Cr2Oeq\o\al(2-,7))×(6-3)×2,得c(Cr2Oeq\o\al(2-,7))=0.100mol·L-1。2.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Sn+2HCl=SnCl2+H2↑,再加入過量的FeCl3溶液,發(fā)生如下反應(yīng):SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2,最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+,反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O?,F(xiàn)有金屬錫試樣0.613g,經(jīng)上述反應(yīng)后,共用去0.100mol·L-1K2Cr2O7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),錫的相對(duì)原子質(zhì)量為119)?!敬鸢浮?3.2%。【解析】Sn與K2Cr2O7物質(zhì)的量的關(guān)系:3Sn~3SnCl2~6FeCl2~K2Cr2O73×119g1molx0.100×0.016molx=eq\f(3×119g×0.100×0.016mol,1mol)=0.5712gw(Sn)=eq\f(0.5712,0.613)×100%≈93.2%。三、常見的幾種計(jì)算1.滴定計(jì)算2.失重計(jì)算3.組成計(jì)算:如:11.9g碳酸亞鈷在空氣中加熱,得21.3g氧化物,該氧化物是_____。用守恒法:21.3g氧化物可能是CoO、Co2O3、Co3O4,其中鈷的物質(zhì)的量守恒,等于11.9g中鈷的物質(zhì)的量,為0.1mol,21.3g中氧元素的物質(zhì)的量=21.3?0.1×所以:氧化物中CO:O=0.1:0.133=3:4,氧化物為:Co3O4?!靖呖紤?yīng)用】高頻考點(diǎn)1滴定計(jì)算-關(guān)系式法【高考實(shí)例】例1.(2020年全國高考新課標(biāo)Ⅱ)苯甲酸可用作食品防腐劑。實(shí)驗(yàn)室可通過甲苯氧化制苯甲酸,其反應(yīng)原理簡示如下:+KMnO4→+MnO2+HCl→+KCl名稱相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度/(g·mL?1)溶解性甲苯92?95110.60.867不溶于水,易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右開始升華)248——微溶于冷水,易溶于乙醇、熱水實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)在裝有溫度計(jì)、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(約0.03mol)高錳酸鉀,慢慢開啟攪拌器,并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠。(2)停止加熱,繼續(xù)攪拌,冷卻片刻后,從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液,并將反應(yīng)混合物趁熱過濾,用少量熱水洗滌濾渣。合并濾液和洗滌液,于冰水浴中冷卻,然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全。將析出的苯甲酸過濾,用少量冷水洗滌,放在沸水浴上干燥。稱量,粗產(chǎn)品為1.0g。(3)純度測(cè)定:稱取0.122g粗產(chǎn)品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol·L?1的KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液?;卮鹣铝袉栴}:(6)本實(shí)驗(yàn)制備的苯甲酸的純度為_______;據(jù)此估算本實(shí)驗(yàn)中苯甲酸的產(chǎn)率最接近于_______(填標(biāo)號(hào))。A.70%B.60%C.50%D.40%【答案】86.0%C【解析】(6)由關(guān)系式C6H5COOH~KOH得,苯甲酸的純度為:×100%=86.0%;1.5mL甲苯理論上可得到苯甲酸的質(zhì)量:=1.72g,產(chǎn)品的產(chǎn)率為×100%=50%;答案為:86.0%;C;【考點(diǎn)演練】1.(2021年湖南省高考試題)碳酸鈉俗稱純堿,是一種重要的化工原料。以碳酸氫銨和氯化鈉為原料制備碳酸鈉,并測(cè)定產(chǎn)品中少量碳酸氫鈉的含量,過程如下:步驟I.的制備
步驟Ⅱ.產(chǎn)品中含量測(cè)定①稱取產(chǎn)品2.500g,用蒸餾水溶解,定容于250mL容量瓶中;②移取25.00mL上述溶液于錐形瓶,加入2滴指示劑M,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,溶液由紅色變至近無色(第一滴定終點(diǎn)),消耗鹽酸;③在上述錐形瓶中再加入2滴指示劑N,繼續(xù)用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(第二滴定終點(diǎn)),又消耗鹽酸;④平行測(cè)定三次,平均值為22.45,平均值為23.51。已知:(i)當(dāng)溫度超過35℃時(shí),開始分解。(ii)相關(guān)鹽在不同溫度下的溶解度表溫度/010203040506035.735.836.036.336637.037.311.915.821.027.06.98.29.611112.714.516.429.433.337.241.445.850.455.2回答下列問題:(4)產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______(保留三位有效數(shù)字);【答案】3.56%【解析】(4)第一次滴定發(fā)生的反應(yīng)是:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,則n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.1000mol/L22.4510-3L=2.24510-3mol,第二次滴定消耗的鹽酸的體積V2=23.51mL,則根據(jù)方程式NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物質(zhì)的量n總(NaHCO3)=0.1000mol/L23.5110-3L=2.35110-3mol,則原溶液中的NaHCO3的物質(zhì)的量n(NaHCO3)=n總(NaHCO3)-n生成(NaHCO3)=2.35110-3mol-2.24510-3mol=1.0610-4mol,則原產(chǎn)品中NaHCO3的物質(zhì)的量為=1.0610-3mol,故產(chǎn)品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為,故答案為:3.56%;高頻考點(diǎn)2失重計(jì)算失重分析的一般規(guī)律(1)失重一般先失去部分水或全部水,再失去非金屬化物。(2)晶體中金屬質(zhì)量不減少,仍在殘留固體中。(3)失重最后一般為金屬氧化物,由質(zhì)量守恒得m(O),由n(金屬)∶n(O),即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。(4)根據(jù)金屬原子守恒,可找出起始物與殘留物之間關(guān)系。例
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