2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第1章認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)高考專題講座一化學(xué)計(jì)算的常用方法學(xué)案魯科版

PAGE7-化學(xué)計(jì)算的常用方法關(guān)系式法關(guān)系式是表示兩種或多種物質(zhì)之間“量”的關(guān)系的一種簡化式子，在多步反應(yīng)中，它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間“量”的關(guān)系表示出來，把多步計(jì)算簡化成一步計(jì)算。高考題量大，時(shí)間緊，對(duì)于涉及多步計(jì)算的問題，如滴定試驗(yàn)的有關(guān)計(jì)算，奇妙運(yùn)用關(guān)系式法，可以縮短答題時(shí)間；解題的關(guān)鍵是正確書寫關(guān)系式。類型一依據(jù)多步反應(yīng)的化學(xué)方程式找關(guān)系式(2024·全國卷Ⅱ)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉(ZnS·BaSO4)：成品中S2－的含量可以用“碘量法”測(cè)得。稱取mg樣品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應(yīng)5min，有單質(zhì)硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反應(yīng)式為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。測(cè)定時(shí)消耗Na2S2O3溶液體積VmL。終點(diǎn)顏色改變?yōu)開_______，樣品中S2－的含量為____________(寫出表達(dá)式)。解析：淀粉溶液遇到I2變藍(lán)，當(dāng)Na2S2O3將I2消耗完后，溶液由淺藍(lán)色變至無色，即滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液會(huì)由淺藍(lán)色變至無色。設(shè)Na2S2O3消耗的I2的物質(zhì)的量為n1。由化學(xué)方程式可得：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)1mol2moln10.1000mol·L－1×V×10－3L則n1＝eq\f(1,2)V×0.1000×10－3mol設(shè)樣品中S2－的含量為w，則由反應(yīng)I2＋S2－=2I－＋S↓可得I2～S2－1mol32g25.00×10－3L×0.1000mol·L－1－eq\f(1,2)V×0.1000×10－3molmg×w由此可得：w＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%。答案：淺藍(lán)色至無色eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%多步反應(yīng)找關(guān)系式的解題步驟類型二依據(jù)不同物質(zhì)中所含同種元素的原子個(gè)數(shù)找關(guān)系式銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如圖所示：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2起先分解的溫度分別為450℃和80℃]若銀銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.0%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為________molCuAlO2，至少須要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。解析：5.0kg銀銅合金中銅的物質(zhì)的量為n(Cu)＝eq\f(5.0×103g×64.0%,64g·mol－1)＝50mol，依據(jù)流程圖分析和Cu原子守恒可得如下關(guān)系：4Cu～4CuO～2Al2(SO4)3～4CuAlO2即2Cu～Al2(SO4)3～2CuAlO2212所以可完全轉(zhuǎn)化生成50molCuAlO2，至少須要Al2(SO4)3的體積為eq\f(\f(50mol,2),1.0mol·L－1)＝25.0L。答案：5025.0用原子守恒找關(guān)系式的方法(1)實(shí)際化工生產(chǎn)中往往涉及多步反應(yīng)，但原料和產(chǎn)品中的某種主要元素是相同的，據(jù)此可以找出關(guān)系式，如利用轉(zhuǎn)化反應(yīng)中Cu原子守恒可得出關(guān)系式：Cu～CuO～CuSO4～CuAlO2，這樣可避開書寫化學(xué)方程式，縮短解題時(shí)間。(2)找尋關(guān)系式時(shí)，要特殊留意原料中的主要元素是否全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，如不能完全轉(zhuǎn)化，可以將分步轉(zhuǎn)化率換算成總轉(zhuǎn)化率進(jìn)行計(jì)算。類型三依據(jù)電子守恒找關(guān)系式將Mg和Cu組成的2.64g混合物投入適量的稀硝酸中恰好反應(yīng)，固體完全溶解時(shí)收集到NO氣體0.896L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入NaOH溶液使金屬離子恰好沉淀完全，則形成沉淀的質(zhì)量為________。解析：最終生成的沉淀是Mg(OH)2和Cu(OH)2，其質(zhì)量等于合金的質(zhì)量加上兩金屬離子所結(jié)合的OH－的質(zhì)量。關(guān)鍵是求增加的n(OH－)，n(OH－)等于金屬單質(zhì)所失電子的物質(zhì)的量，而金屬所失電子數(shù)等于硝酸所得電子數(shù)，即n(OH－)＝eq\f(0.896L,22.4L·mol－1)×3＝0.12mol，故形成沉淀的質(zhì)量＝2.64g＋0.12mol×17g·mol－1＝4.68g。答案：4.68g守恒法應(yīng)用原理所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“改變”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)改變中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒等解題步驟第一步明確題目要求解的量其次步依據(jù)題目中要求解的量，分析反應(yīng)過程中物質(zhì)的改變，找出守恒類型及相關(guān)的量第三步依據(jù)守恒原理，梳理出反應(yīng)前后守恒的量，列式計(jì)算求解類型一原子守恒28g鐵粉溶于稀鹽酸中，然后加入足量的Na2O2固體，充分反應(yīng)后過濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體質(zhì)量為()A．36g B．40gC．80g D．160gB解析：28g鐵粉溶于稀鹽酸中生成氯化亞鐵溶液，然后加入足量的Na2O2固體，由于Na2O2固體溶于水后生成氫氧化鈉和氧氣，本身也具有強(qiáng)氧化性，因此充分反應(yīng)后生成氫氧化鐵沉淀，過濾，將濾渣加強(qiáng)熱，最終得到的固體為Fe2O3，依據(jù)鐵原子守恒，n(Fe2O3)＝eq\f(1,2)n(Fe)＝eq\f(1,2)×eq\f(28g,56g·mol－1)＝0.25mol，所得Fe2O3固體的質(zhì)量為0.25mol×160g·mol－1＝40g。類型二電荷守恒將agFe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋剛好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，則NaOH溶液的濃度為________。解析：當(dāng)Fe3＋、Al3＋剛好沉淀完全時(shí)，溶液中溶質(zhì)只有硫酸鈉，而Na＋全部來源于NaOH，且改變過程中Na＋的量不變。依據(jù)電荷守恒可知：eq\f(nNa＋,nSO\o\al(2－,4))＝eq\f(2,1)，所以，n(NaOH)＝n(Na＋)＝2n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(H＋)＝0.1mol·L－1×0.2L＝0.02mol，c(NaOH)＝eq\f(0.02mol,0.1L)＝0.2mol·L－1。答案：0.2mol·L－1類型三化學(xué)方程式計(jì)算中的巧思妙解——差量法化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的量發(fā)生改變時(shí)均可用差量法，解題的一般步驟為(1)精確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)深化細(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“理論差量”的大小與參與反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比。(3)依據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，從“實(shí)際差量”找尋比例關(guān)系，列比例式求解。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________。解析：設(shè)原混合氣體中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x。CuO＋COeq\o(=,\s\up10(△))Cu＋CO2氣體質(zhì)量增加(差量)284444－28＝1612g×x18g－12g＝6geq\f(28,16)＝eq\f(12g×x,6g)，解得x＝87.5%。答案：87.5%[題組訓(xùn)練]1．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)榱蛩幔@些硫酸可用10mL0.5mol·L－1氫氧化鈉溶液完全中和，則原混合物中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()A．72% B．40%C．36% D．18%C解析：由S原子守恒和有關(guān)反應(yīng)可得出：S～H2SO4～2NaOH32g2molm(S)0.5×10×10－3moleq\f(32g,mS)＝eq\f(2mol,0.5×10×10－3mol)，m(S)＝0.08g原混合物中w(S)＝eq\f(0.08g,0.22g)×100%≈36%。2．(2024·天津模擬)通過沉淀—氧化法處理含鉻廢水，削減廢液排放對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)回收K2Cr2O7。稱取產(chǎn)品重鉻酸鉀試樣2.000g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入10mL2mol·L－1硫酸和足量碘化鈉(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3＋)，放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。(1)寫出重鉻酸鉀氧化碘化鈉的離子方程式_________________。(2)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為__________________________________。(3)若試驗(yàn)中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL，所得產(chǎn)品中的重鉻酸鉀的純度為________(設(shè)整個(gè)過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))。解析：(1)重鉻酸鉀氧化碘化鈉，Cr元素的化合價(jià)降低，I元素的化合價(jià)上升，反應(yīng)的離子方程式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O。(2)滴定時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，用淀粉做指示劑，淀粉遇碘變藍(lán)，當(dāng)加入最終一滴溶液，溶液由藍(lán)色變成無色，且30s內(nèi)不再變成藍(lán)色，表示到達(dá)滴定終點(diǎn)。(3)由反應(yīng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)可得反應(yīng)的關(guān)系式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，則250mL溶液含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n＝eq\f(0.1200mol·L－1×0.03L,6)×eq\f(250mL,25mL)＝0.006mol，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為eq\f(0.006mol×294g·mol－1,2.000g)×100%＝88.2%。答案：(1)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O(2)加入最終一滴溶液，溶液由藍(lán)色變成無色，且30s內(nèi)不再變成藍(lán)色(3)88.2%3．黃鐵礦的主要成分是FeS2。某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測(cè)定時(shí)，取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02000mol·L－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL。已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(1)樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng))________(保留1位小數(shù))。(2)煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生SO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為________L，制得98%的硫酸質(zhì)量為________t。解析：(1)依據(jù)方程式：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe2O3＋8SO2，SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O得關(guān)系式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)～6Fe2＋～3SO2～eq\f(3,2)FeS21eq\f(3,2)eq\a\al(0.02000mol·L－1×,0.02500L)eq\f(mFeS2,120g·mol－1)eq\f(1,0.02000mol·L－1×0.02500L)＝eq\f(\f(3,2),\f(mFeS2,120g·mol－1))m(FeS2)＝0.09000g樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.0%。(2)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe2O3＋8SO248eq\f(10×106×90.0%,120)moln(SO2)eq\f(4,\f(10×106×90.0%,120)mol)＝eq\f(8,nSO2)n(SO2)＝1.5×105molV(SO2)＝3.36×106L由硫原子守恒得關(guān)系式：SO2～SO3～H2SO41mol98g1.5×105molm(H2SO4)×98%eq\f(1mol,1.5×105mol)＝eq\f(98g,mH2SO4×98%)得m(H2SO4)＝1.5×107g＝15t。答案：(1)90.0%(2)3.36×106154．(2024·天津高考)在肯定條件下，向ag環(huán)己烯樣品中加入定量制得的bmolBr2，與環(huán)己烯充分反應(yīng)后，剩余的Br2與足量KI作用生成I2，用cmol·L－1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL(以上數(shù)據(jù)均已扣除干擾因素)。測(cè)定過程中，發(fā)生的反應(yīng)如下：(1)滴定所用指示劑為________。樣品中環(huán)己烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________________________________________(用字母表示)。(2)下列狀況會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低的是________(填標(biāo)號(hào))。a．樣品中含有苯酚雜質(zhì)b．在測(cè)定過程中部分環(huán)己烯揮發(fā)c．Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液