化学盐类的水解及其应用溶液中的守恒原理及应用.docx

化学盐类的水解及其应用溶液中的守恒原理及应用.docx

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化学盐类的水解及其应用溶液中的守恒原理及应用

高考第二轮专题复习

根据考试说明要点复习

33．化学综合计算题中的能力测试

丽水：

金良勇

教学目标

知识技能：

通过对一些典型例题的分析解答，强化化学基础知识与技能在化学计算中的应用，以及化学基本计算在综合计算中的应用。

能力培养：

培养学生处理和挖掘题示信息的能力；将化学问题抽象成为数学问题，并利用数学工具解决化学问题的能力；分析、推理和判断的逻辑思维能力。

科学思想：

化学综合计算是化学基本计算的发展，立足基础，重视综合，联系生产生活实际，注重融会贯通。

科学品质：

培养学生的灵活性、严密性、整体性和创造性等优秀的思维能力品质。

科学方法：

采用逻辑思维和形象思维；发散思维和收敛思维；集中思维，创造思维等多种的思维方式，优化学生的思维方法。

重点、难点抓住关键题示，找准突破口形成解题思路；培养学生思维的灵活性、严密性，力争思维求异，解法求优。

教学过程设计

教师活动

【引入】今天我们进行化学综合计算题的复习，化学综合计算就是《考试说明》中所列化学计算的最后一项，其重点是测试能力。

化学综合计算题涉及的内容繁多，形式千差万别，解法很多。

但不管哪种解法，首先要经过认真审题、科学析题、仔细解题这几个环节。

抓住解题的突破口，形成解题思路，采用较好的方法进行解题。

【讲述】解化学综合计算题的思想：

①联系生产生活，结合实际；

②立足基础，重视综合；

③依据“守恒、平衡、结构”等理论；

④应用“摩尔、差量、平均值”等概念；

⑤分析判断，计算组成；

⑥注意各科之间的联系，融会贯通；

⑦思维求异，解法求优。

学生活动

领会《考试说明》的要求：

化学综合计算是化学基本概念和基本理论、元素及其化合物、有机化学基础、化学实验等知识内容，与计算因素的各类问题的综合应用。

聆听，思考，理解解答化学综合计算题的思路和方法。

在重视学科特点和学科思想的基础上，抓住关键题示，找准突破口，形成解题的思路。

化学综合计算的解题，没有一成不变的方法模式，关键是在理解题意的前提下，建立一定的基本思维模式。

【投影】例1某固态混合物中含有mgKNO3和若干克不溶于水的杂质，将此混合物加入ng水中，在10℃，40℃，75℃时观察充分溶解后的结果如附表和图6-12所示。

求：

（1）m，n的值是多少？

（2）75℃溶液是否饱和？

（3）若要在ng水中恰好溶解mgKNO3即饱和，则温度应控制在多少度？

【组织讨论】题目所给数据暗示了什么？

如何判断在不同温度时，溶液的饱和程度？

分析解题思路并求解。

【讲述】此题综合考查有关物质溶解度的计算。

涉及饱和溶液、不饱和溶液、溶解度等基本概念，以及温度与溶解度的关系。

重点测试运用化学基础知识与技能的能力，以及分析能力和思维能力。

读题，思考，分析题给数据的关系。

对题目所给数据展开讨论。

解题思路是：

从题给数据发现，随温度的逐渐升高，剩余物质的质量不断减少，因此在10℃和40℃时，溶液为饱和溶液，75℃时溶液是否饱和，只从实验数据还无法确定。

（1）利用饱和溶液的特征，可以求溶剂的质量n值。

（2）m为已溶解的KNO3和未溶解的KNO3的质量之和。

（3）求出ng水恰好溶解mgKNO3时饱和溶液的溶解度，查溶解度表，即可判断温度。

回答：

随温度的升高，剩余物质的质量不断减少，因此在10℃和40℃时，溶液为饱和溶液。

利用饱和溶液的溶解度可以进行计算

解得n=200（g）

（2）假设在75℃时，溶液饱和。

设：

未溶固体与不溶固体共为x。

解得x=2.4g

从已知可知x应当为82g，显然假设错误，说明在75℃时，溶液为不饱和溶液，82g为不溶性固体。

10℃最多能溶解KNO3的质量为：

m=261g+41.4g-82g=220.4g

或　m=175g+63.7g×200g/100g-82g

=220.4g

（3）要使ng水中恰好溶解mgKNO3即饱和。

解得St℃=110.2（g）

根据溶解度表可知：

t=60℃

【投影】例2在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：

各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入不同质量的同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据记录如下：

试回答：

（1）甲组实验中盐酸______，乙组实验中盐酸______（均填“过量”、“适量”或“不足量”）。

（2）要推导出盐酸的物质的量浓度，所提供的数据中作计算依据的是______，计算出盐酸的物质的量浓度为______mol/L。

（3）要求出合金中镁、铝的物质的量之比，可作计算依据的数据是______，镁、铝的物质的量之比为______。

（4）在丙组实验之后，向容器中加入一定体积1mol/L的苛性钠溶液，可恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在，并使镁离子刚好沉淀完全，则溶液中偏铝酸钠的物质的量为______mol，氯化钠的物质的量为______mol，所加苛性钠溶液的体积为______mol。

【组织讨论】分析解题思路并求解。

【讲述】本题源于基本的化学计算，通过镁铝与盐酸的反应，考查利用化学反应方程式的计算，尤其是过量计算的判断，利用多组数据的相互联系，寻找解题的突破口。

注重考查应用各方面知识，进行分析、推理和判断的能力。

阅读题目、领会题意。

讨论。

同学中产生两种不同观点，请两位代表发言。

A同学：

甲、乙两组实验中盐酸过量，丙组实验中盐酸不足。

B同学：

同意A同学对甲、丙两组结论的判断，但乙组实验中盐酸是不足的。

进一步讨论，根据甲、乙、丙三组实验的数据记录，在盐酸的物质的量相同的情况下，乙组产生的气体和消耗的合金都比甲多，说明甲组中盐酸过量；乙和丙产生的气体体积相同，但加入合金的质量丙大于乙，说明丙组中盐酸不足。

乙组的情况必须通过计算，才能判断出盐酸是不足。

（1）分析甲、乙、丙三组实验的数据记录：

加入合金的质量：

m（甲）＜m（乙）＜m（丙），生成气体的体积：

V（甲）＜V（乙）=V（丙），由于盐酸的体积相同、浓度相同，因此，丙组实验中盐酸不足，甲组实验中盐酸过量。

比较甲、乙两组数据：

m（甲）∶m（乙）=1∶1.5

V（甲）∶V（乙）=1∶1.2

则乙组实验中盐酸是不足的。

（2）要推导盐酸的物质的量浓度，应知道盐酸的体积和HCl的物质的量。

现已知盐酸的体积，HCl的物质的量可以通过乙或丙组实验产生H2的物质的量进行计算。

则：

所提供的数据为：

30mL（盐酸的体积）和336mL（H2的体积）。

cmol/L×0.03L=（0.336L÷22.4L/mol）×2c=1mol/L

（3）甲组实验中，镁、铝合金完全参加反应，依据合金的质量（0.255g）和产生H2（280mL）的体积，可以计算合金中镁、铝的物质的量。

设：

合金中镁、铝的物质的量分别为x、y。

则：

镁、铝的物质的量之比为1∶1。

（4）在丙实验之后，向容器中加入一定体积的苛性钠溶液，恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在，使镁离子刚好沉淀完全，此时溶液中的溶质为NaAlO2和NaCl。

则n（NaAlO3）=n（Al）

=0.459g÷（24+27）g/mol=0.009mol

n（NaCl）=n（HCl）=1mol/L×0.03L

=0.03mol

n（NaOH）=n（NaAlO2）+n（NaCl）

=0.009mol+0.03mol=0.039mol

V（NaOH）=0.039mol÷1mol/L=0.039L

即V（NaOH）=39mL。

【评价】大家的讨论非常激烈，B同学的判断正确，找到了解题的突破口。

【投影】例3将8.8gFeS固体置于200mL2.0mol/L的盐酸中，以制备H2S气体。

反应完全后，若溶液中H2S的浓度为0.10mol/L，假定溶液体积不变，试计算：

（1）收集到的H2S气体的体积（标准状况）；

（2）溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度。

【讲解】此题是常规计算题，要求计算时概念清楚，思维严密。

考查了计算能力和解计算题的精确性、严密性。

【组织讨论】分析解题思路并求解。

认真分析题意，积极思考，展开讨论。

书写化学方程式：

FeS+2H+=Fe2++H2S↑

由于发生反应的两种反应物FeS和盐酸的量已经给出，求H2S气体的体积时，必须考虑过量计算。

在制备H2S气体时，有少量的H2S溶解在反应液中，因此，实际收集到的H2S并不是从反应方程式得到的计算量。

题目中告诉了H2S的浓度，就提示了这一点；由于氢硫酸是很弱的酸，在强酸（本题中盐酸过量）中，由H2S电离出的[H+]可以忽略不计。

判断盐酸为过量，应以FeS的物质的量为基准计算。

n（FeS）=8.8g÷88g/mol=0.10mol

（1）共生成H2S为0.10mol。

在溶液中溶解的H2S物质的量为：

0.20L×0.10mol/L=0.02mol，所以收集到H2S气体的物质的量为：

0.10mol-0.02mol=0.08mol收集到H2S气体的体积（标准状况）为：

0.08mol×22.4L/mol=1.8L

（2）生成Fe2+为0.10mol，其浓度为：

0.10mol÷0.20L=0.50mol/L

消耗掉H+0.20mol，反应前H+的物质的量为：

2.0mol/L×0.20L=0.40mol

则：

溶液中H+的物质的量浓度为：

（0.40mol-0.20mol）÷0.20L=1.0mol/L

【投影】例4在100mLNaOH溶液中加入NH4NO3和（NH4）2SO4的固体混合物，加热充分反应，如图6-13表示加入的混合物质量与产生的气体体积（标准状况）的关系。

试计算：

（1）NaOH溶液的物质的量浓度。

（2）当NaOH溶液的体积为140mL，固体混合物的质量是51.6g时，充分反应后，生成气体的体积（标准状况）为______L。

（3）当NaOH溶液的体积为180mL，固体混合物的质量仍为51.6g时，充分反应后，生成气体的体积（标准状况）为______L。

【组织讨论】题给图形隐含了哪些信息？

请认真分析题给图形、坐标、数据所反映的情况。

分析解题思路并求解。

读题、审题。

同桌之间商量、讨论。

（1）小题要求根据图上的曲线，找出两种作用的物质恰好完全反应时的量的关系，并依此进行计算，求出其中一种作用物的浓度。

第

（2）、（3）小题是在第

（1）小题的基础上，判断不同题设条件的过量计算。

回答：

由图中折线所对应的纵、横坐标可知，对于100mLNaOH溶液而言，随着铵盐加入量的增加，放出的NH3的体积也增大；但是，当铵盐的加入量超过34.g以后，NH3的体积不再变化，说明100mLNaOH溶液跟34.4g铰盐恰好完全反应。

（1）根据化学方程式：

要计算第

（2）和（3）小题中产生的NH3的体积，首先应判断两种作用物中哪一种试剂为过量。

设：

跟51.6g固体反应时需要的NaOH溶液的体积为V1

（2）通过以上计算得知，140mLNaOH溶液对于51.6g铵盐固体是不足量的。

计算NH3的体积应依NaOH为准。

生成NH3的体积为：

（3）判断可知，180mLNaOH溶液对于51.6g镁盐固体是过量的，即51.6g固体混合物是不足量的。

所以，计算NH3的体积应依铵盐混合物为准。

生成NH3的体积为：

【讲解】此题通过对图示法给出信息的理解，挖掘题示信息，并从中选择必需的信息，避开干扰因素，寻找解题的捷径。

考查了对图示法给出信息的理解和接受能力，以及灵活组合、运用基础知识的能力。

【投影】例5计算以下两小题时，除必须应用所有给出的数据外，还各缺少一个数据，指出该数据的名称（分别以a和b表示），并列出计算式。

（1）在温度为t℃和压力为pPa的情况下，19.5gA与11.0gB恰好完全反应，生成固体C和3.00L的D气体，计算生成C的质量m。

缺少的数据是______；

计算式为m=______。

（2）0.48g金属镁与10mL盐酸反应，计算生成的H2在标准状况下的体积V（H2）。

缺少的数据是______；

计算式为=______。

【组织讨论】分析解题思路并求解。

认真读题，审题。

讨论，通过仔细分析题给数据，寻找到解题的突破口。

（1）题目已给出反应物A和B的质量以及生成物D的体积，若要求生成物C的质量，只有运用质量守恒定律才有可能求出C的质量。

将气体D的体积换算为质量时必须知道其密度。

缺少的数据为气体D的密度ag/L。

m（C）=19.5g+11.0g-ag/L×3.00L

=（30.5-3.00a）g

（2）现在知道盐酸的体积而不知HCl的物质的量或质量，自然无法判断出实际参加反应的Mg或HCl，而将盐酸的体积转换为HCl的物质的量或质量时，还须补充盐酸的物质的量浓度bmol/L。

根据化学方程式：

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

若Mg和盐酸恰好反应，则：

bmol/L×0.01L=2×（0.48g÷24g/mol）

b=4.0mol/L

①当b＜4.0mol/L时，盐酸不足。

V（H2）=[（bL/mol×0.010L）÷2]×22.4L/mol

　=0.112bL

②当b＞4.0mol/L时，盐酸过量。

V（H2）=（0.48g÷24g/mol）×22.4L/mol

　=0.448L

【讲解】此题为缺数据计算题，由于解题条件并不充分，必须通过具体的反应，判断缺少数据的可能，然后根据不同情况进行计算。

本题通过判断缺少数据的可能，考查思维的严密性和创造性。

【投影】例6　

（1）已知某混合气体中CH4、C2H4、C2H6的体积分数依次为80.0％、15.0％、5.00％，请计算0.500mol该混合气体的质量和标准状况下的密度（g/L）。

（2）CH4在一定条件下催化氧化可以生成C2H4、C2H6（水和其它反应产物忽略不计）。

取一定量CH4经催化氧化后得到一种混合气体，它在标准状况下的密度为0.78g/L。

已知反应中CH4消耗了20.0％，计算混合气体中C2H4的体积分数（本题计算过程中请保留3位有效数字）。

【组织讨论】分析解题思路并求解。

【讲解】此题通过计算有关混合气体的密度和反应后混合气的组成，考查了分析、综合、推理反应过程的逻辑思维能力和接受、理解提示信息及处理数据的能力。

本题若从反应前或反应后不同角度分析问题，可以采用多种途径进行解题。

认真听讲，积极思考，领会题目的涵义，展开讨论。

（1）此小题要求正确理解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、质量、密度等概念化学的涵义，并灵活运用它们之间的关系，计算混合气体的质量和标准状况下的密度。

（2）CH4在一定条件下催化氧化，生成C2H4和C2H6时，由于：

2CH4→C2H4，2CH4→C2H6；即每2molCH4转变为1molC2Hy，故反应后混合气体的物质的量为反应前甲烷物质的量的90％。

利用CH4在转变为C2H4、C2H6的过程中碳原子守恒，是解题之关键。

讨论后具体解法如下：

（1）混合气体的质量为：

0.500×（16×0.800+28×0.150+30×0.050）=9.25g

（2）解法一：

设反应后混合气体为1mol，其中C2H4为xmol，C2H6为ymol，则还有CH4为（1-x-y）mol。

C2H4体积分数=（0.0418÷1）×100％

=4.18％

解法二：

因为2CH4→C2H4　2CH4→C2H6

由于消耗了20％的CH4，所以生成的C2Hy是原CH4体积的10％，反应后，

CH4体积分数=0.8÷0.9=88.89％

C2Hy体积分数=1-88.89％=11.11％

设：

C2H4体积分数为x，则C2H6的体积分数为（0.1111-x）

16×0.8889+28x+30×（0.1111-x）=0.78×22.4

解得x=0.0417

C2H4的体积分数=4.17％

解法三：

设反应前CH4为1mol，其中有xmolCH4转化成C2H4，即生成x/2molC2H4和（0.200-x）/2molC2H6，则：

反应后混合气体的总物质的量=0.800mol+0.200mol÷2=0.900mol

解得x=0.075（mol）

【投影】例7　晶体具有规则的几何形状，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。

NaCl晶体结构如图6-14所示：

已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，x值应为1，但由于晶体缺陷，x值小于1。

测知FexO晶体密度ρ=5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m（此题铁原子量为55.9，氧原子量为16）。

试求：

（1）FexO中x值（精确至0.01）为____。

（2）晶体中铁元素以Fe2+和Fe3+形式存在，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所占分数（用小数表示，精确至0.001）为____。

（3）此晶体的化学式（用FemFenO形式书写，m与n用小数，并注明Fe的化合价）为____。

（4）与某个Fe2+（或Fe3+）距离最近且等距的O2-子所围成的空间几何形状为____。

（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为______m。

【展示】NaCl晶体模型。

【提问】在NaCl的晶胞（或晶格）中含有多少个NaCl的离子对？

仔细审题，认真观察NaCl晶体模型。

一些同学绘画草图，分析NaCl晶体结构特点。

一些同学情不自禁地展开争论，个别同学踊跃回答问题。

在NaCl晶胞中，属于每个晶胞的Na+为：

1/8×8+1/2×6=4（个）；Cl-为：

1/4×12+1=4（个）；即每个晶胞含有4个NaCl的离子对。

在NaCl晶格中（一个晶胞的1/8），Na+和Cl-均为：

1/8×4=1/2（个）；即每个小立方体含有1/2个NaCl的离子对。

（1）根据FexO的晶体密度、体积、摩尔质量、阿伏加德罗常数，求x值。

解①：

（按一个晶胞考虑）

[（4.28×10-8）3×5.71×6.02×1023]÷4=55.9x+16

x=0.92

解②：

（按一个晶格考虑）

[（2.14×10-8）3×5.71×6.02×1023]×2=55.9x+16

x=0.92

（2）解①设：

在FexO晶体中Fe2+的数目为m，Fe3+的数目为n，

解②假设在FexO晶体中，Fe2+、Fe3+分别以FeO和Fe2O3的组成存在，其中FeO数目为y，Fe2O3的数目为z。

则

Fe2+所占分数为：

（3）依据

（2）解①可知：

在FexO晶体中Fe2+的数目为0.76，Fe3+的数目为0.16，则此晶体的化学式为：

（4）认真观察晶体的几何图形发现：

当某个Fe2+（或Fe3+）位于立方体的中心时，与之距离最近且等距离的O2-离子位于立方体的6个面的面心，所以围成的空间几何形状为正八面体。

（5）在晶体中，两个铁离子处于边长为2.14×10-10m的正方形的对角线位置，应用勾股定理求得铁元素的离子间最短距离为：

【讲述】如图6-15，某含有A、B、C三元素晶体的晶胞（前后面心上的未画出），处于顶点处的微粒为8个晶胞共有，每个晶胞有1/8个；处于面心的微粒为2个晶胞共有，每个晶胞有1/2个；处于体心的微粒，则完全属于该晶胞。

若棱边上也有，则为4个晶胞共有，每个晶胞有1/4个。

【讲述】此题涉及的是晶体的空间构型，正确认识晶体的几何外形，分析晶体中各微粒在晶胞中所处的位置是解题的基础。

本题将立体几何图形和化学分子模型联系起来，将化学问题抽象为数学问题来解决，达到了考查思维能力的较高层次。

【投影】例8现有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2还原法测定其中CuO的质量为xg。

实验中可以测定如下数据：

W—混合物的质量（g）、W（H2O）—生成水的质量（g）、W（Cu）—生成Cu的质量（g）、V（H2）—消耗H2在标准状况下的体积（L）。

（已知摩尔质量：

Cu—64g/mol、CuO—80g/mol、Cu2O—144g/mol、H2O18g/mol）

（1）为了计算x，至少需要测定上述四个数据中的____个，这几个数据中的组合有____种，请将这些组合一一填入下表格中。

说明：

①选用W、W（H2O）、W（Cu）、V（H2）表示，不用列出具体算式；②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。

（2）从上述组合中选写一个含W的求x的计算式：

x=______。

【组织讨论】分析解题思路并求解。

【讲述】此题选用熟悉的H2还原CuO的反应，考查从诸多测定的数据中确定至少需要多少个数据才能求得混合物的组成，而且还要判断这些数据有多少种组合，考查了利用数学工具解化学计算题的能力，以及思维的敏捷性和创造性。

认真阅读，倾听讲解。

分析题意，讨论4种数据的可能组合。

（1）题目提供有4个数据：

W、W（H2O）、W（Cu）、V（H2）。

为了求混合物中CuO的质量x，如果只有一个上述数据，显然无法计算；如果有两个数据，通过列方程进行可求解。

如：

已知W和W（Cu），根据反应前后Cu的物质的量不变，x/80+2（W-x）/144=W（Cu）/64求解，得x。

题给4种数据的两两组合并非都能求得CuO的质量，只有两个独立变量才能求解。

（2）选择含W的组合①、②、③，依据某元素反应前后物质的量守恒，列方程求解。

同学争先抢答：

题目给出4个数据，共有6种组合形式，即①W和W（H2O），②W和W（Cu），③W和V（H2），④W（H2O）和W（Cu），⑤W（H2O）和W（H2），⑥W（Cu）和V（H2）。

书写化学方程式，分析反应前后各物质之间的量的关系。

CuO+H2

Cu+H2O

Cu2O+H2

2Cu+H2O

观察、分析以上两个化学方程式，可发现其中H2与H2O的物质的量之比为1∶1，不论CuO与Cu2O按何种比例混合，W（H2O）和V（H2）之比均不变，说明W（H2O）和V（H2）这两个量不是独立变量，不能由该组合计算CuO的含量，所以合理的组合共5种。

（1）计算CuO的质量，需要2个独立的变量。

合理的组合共5种。

（2）从合理的5种组合中，选择含W的组合①、②、③，通过运用物质的量守恒，列方程求解。

①根据W和W（Cu）

由Cu原子物质的量守恒：

x/80+2（W-x）/144=W（Cu）/64

x=（40W-45W（Cu））/4

②根据W和W（H2O）

由O原子物质的量守恒：

x/80+（W-x）/144=W（H2O）/18

x=（40W（H2O）-5W）/4

③根据W和V（H2）

因n（CuO）+n（Cu2O）=n（H2）

则/80+（W-x）/144=V（H2）/22.4

即x=（225V（H2）-35W）/28

精选题

1．一定量的钠、铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mL、pH=14的溶液。

然后用1mol/L的盐酸滴定至沉淀量最大时，消耗盐酸40mL。

求原合金中钠的质量。

2．由于保存不当，将mg的生石灰（CaO）露置于空气中而变质，质量变为1.2mg。

为测定此生石灰中CaO的质量分数，按下列过程进行实验和计算，回答有关问题：

（1）粉末A的成分______；气体B的成分______；气体C的成分______。

（2）粉末A中CaO的质量分数______。

3．现有一重水（D2O）和水（H2O）的混合物（不是天然的纯水。

）当wg这种水被电解时，电路上通过xmol电子，阳极收集气体w1g，阴极收集气体w2g（电解产物的溶解忽略不计）。

（1）若要求出重水的质量分数y，至少需上述w，x，w1，w2等4个数据中的______个。

这