专题16 化学计算方法与技巧讲学案高考化学二轮复习精品资料解析版Word格式文档下载.docx
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铜、H+过量,所以只可能是硝酸不足,进而可计算出硝酸的物质的量为0.02mol。
答案:
A
二、有关溶液的计算
以溶液为中心的计算,主要是灵活运用有关的计算公式。
(1)有关溶质溶解度的计算
(2)有关溶液浓度(溶液的溶质质量分数和物质的量浓度)的计算
(3)有关溶液pH的计算
(4)有关溶液中离子浓度的计算
(1)有关溶解度和溶液浓度的计算,关键要正确理解概念的内涵,理清相互关系一般可采用守恒法进行计算
(2)有关溶液pH及离子浓度大小的计算,应在正确理解水的离子积、pH概念的基础上进行分析、推理。
解题时,首先明确溶液的酸(碱)性,明确c(H+)或c(OH-)
例2、1体积pH=2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应,则该碱溶液的pH等于()
A、9.0B、9.5C、10.5D、11.0
C
三、有关反应速率、化学平衡的计算
化学反应速率、化学平衡的有关计算是计算的难点,化学反应速率及化学平衡的理论的抽象性以及逻辑性,再加上条件的多样性,使其成为较难掌握的一种计算类型。
(1)利用化学反应速率的数学表达式进行计算
(2)各物质反应速率间的换算
(3)有关化学平衡的计算
(1)加强对速率概念、平衡移动原理的理解
(2)将等效平衡、等效转化法等分析推理方法与数学方法有机结合,在采用常规解法
的同时,可采用极值法、估算法等解题技巧
例3、由N2和H2组成的混合气体,其平均式量为12.4,取此混合气体0.5mol充入密闭容器中,使之反应并在一定条件下达到平衡。
已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.6倍,求:
(1)反应前混合气体中N2和H2的体积比;
(2)平衡混合气体中NH3和H2的物质的量;
(3)达到平衡时N2的转化率。
(3)α(N2转)=10.1/0.2×
100%=50%
⑴V(N2):
V(H2)=2:
3
⑵n(NH3)平=0.2mol;
n(H2)平=0mol
(3)α(N2转)=50%
四、有关氧化还原、电化学的计算
以氧化还原为中心的有关计算,是高考的热点。
(1)氧化产物、还原产物的确定及量的计算
(2)转移电子数、电荷数的计算
(3)电极析出量及溶液中的变化量的计算
(4)有关氧化还原反应的其他典型计算
关键在于根据得失电子总数相等,列出守恒关系式求解
例4、ClO2是一种广谱消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO2将取代Cl2成为自来水的消毒剂。
工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得,在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为()
A.1:
1B.2:
1C.1:
2D.2:
B。
五、有关化学方程式的计算
有关化学方程式的计算是最常见的计算类型之一,关键是正确理解化学方程式的系数之间的关系。
(1)运用计算技巧进行化学方程式的有关计算
(2)热化学方程式中反应热、中和热、燃烧热的计算
(1)深刻理解化学方程式、热化学方程式的含义,充分利用化学反应前后的有
关守恒关系
(2)搞清各解题技巧的使用条件和适用范围,读懂题目,正确选择
例5、1kgC(s)燃烧,所得的混合气体中,CO占1/3体积,CO2占2/3体积。
已知:
C(s)+
O2(g)===CO(g);
ΔH=-110.35kJ·
mol-1,CO(g)+
O2(g)===CO2(g);
ΔH=-282.57kJ·
mol-1。
则与1kg碳完全燃烧相比,损失的热量及C的燃烧热正确的组合是()
A、110.35kJ,282.57kJ·
mol-1B、282.57kJ,-392.92kJ·
mol-1
C、392.92kJ,392.92kJ·
kg-1D、7849.2kJ,392.92kJ·
D
六、综合计算
(1)过量计算问题的分析讨论
(2)混合物计算和解题技巧
(3)复杂化学式的确定方法
(4)无数据计算的解决方法
(5)数据缺省型的计算方法
(6)讨论型计算的解题思路
(7)隐含条件题的解决方法
(8)化学图象题的解题技巧
认真审题,明确是常见综合计算中的哪种类型,寻求解决的合理思路和解
决方法;
善于抓住化学与数学知识间的交叉点,运用所掌握的数学知识,通过对化学知识的分析,建立函数关系。
例6、将FeO和Cu(NO3)2的混合物9.08g全部溶解于含有0.3molHCl的某浓度的盐酸中(此时有部分Fe2+被酸性条件下的NO3-氧化:
3FeCl2+HNO3+3HCl=3FeCl3+NO↑+2H2O),当向溶液中通入一定量的氯气时,溶液中的Fe2+刚好被完全氧化,再向溶液中加入10g过量的铁粉,充分反应后,放出标准状况下的氢气224mL,过滤,得到不溶性固体6.72g。
问
(1)原混合物中FeO的物质的量为,Cu(NO3)2的物质的量为。
(2)通入的氯气在标准状况下的体积是。
(1)设FeO和Cu(NO3)2的物质的量各是xmol,ymol
发生反应的先后顺序为:
FeO+2HCl=FeCl2+2H2O
x2x
3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O亚铁离子与氢离子过量
6y2y8y
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
x-6y0.5(x-6y)
2Fe3++Fe=3Fe2+
x0.5x
Cu2++Fe=Fe2++Cu
yy
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
0.010.020.01
质量守恒:
56
0.5x-(64-56)y+0.01
56=10-6.72
根据HCl守恒:
2x+8y+0.02=0.3
解之得:
x=0.1(mol)y=0.01(mol)
(2)消耗氯气的体积为:
0.5(x-6y)
22.4=0.448(L)
(1)FeO0.1molCu(NO3)20.01mol
(2)0.448L
考点一、考查差量
差量法在化学反应中,根据质量守恒定律,反应物和生成物按一定的质量比发生反应。
在具体的一个反应中,还可以根据需要进行某些特定的组合,即反应方程式中某些项目进行加减组合。
如碳酸氢钠固体的分解反应,产物中的二氧化碳是气体,水是液体,若讨论固体质量的变化,可以是前后固体质量的差值,也可以是非固体物质质量的和,将非固体物质中的比例关系合并为一个比例量,与原方程式中各种量成比例关系。
具体如下:
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O Δm(固)
2×
84g106g44g18g62g
其固体差量可用下列两种方法得出:
(2NaHCO3-Na2CO3)或(CO2+H2O)
(2×
84g-106g)或(44g+18g)
例1、臭氧层是地球生命的保护神,臭氧比氧气具有更强的氧化性。
实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧:
3O2
2O3。
(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧,所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。
(2)将8L氧气通过放电管后,恢复到原状况,得到气体6.5L,其中臭氧为________L。
(1)35.6
(2)3
考点二、考查关系式
物质间的一种简化的式子,解决多步反应,计算最简捷。
多步反应中建立关系式的方法:
(1)叠加法(如利用木炭、水蒸气制取氨气):
⇒
由木炭、水蒸气制取NH3的关系为:
3C~4NH3。
(2)元素守恒法(如氨氧化法制硝酸):
4NH3+5O2
4NO+6H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
经多次氧化和吸收,由N元素守恒知:
NH3~HNO3。
(3)电子转移守恒法(如氨氧化法制硝酸):
NH3
HNO3,O2
2O2-,
由得失电子总数相等知,NH3经氧化等一系列过程生成
HNO3,NH3和O2的关系为NH3~2O2。
例2、取KI溶液25mL,向其中滴加0.4mol/L的FeCl3溶液135mL,I-完全反应生成I2:
2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。
将反应后的溶液用CCl4萃取后分液,向分出的水溶液中通入Cl2至0.025mol时,Fe2+恰好完全反应。
求KI溶液的物质的量浓度。
设KI的物质的量是x。
2I-~Cl2
21
x0.025mol
=
,x=0.05mol。
c(KI)=
=2mol/L。
2mol/L
考点三、考查极值
(1)极值法的含义:
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。
它是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值,进行判断分析,求得结果。
(2)极值法解题的基本思路:
①把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
②把混合物假设成纯净物。
③把平行反应分别假设成单一反应。
(3)极值法解题的关键:
紧扣题设的可能趋势,选好极端假设的落点。
(4)极值法解题的优点:
极值法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题假设为极值问题,使解题过程简化,解题思路清晰,把问题化繁为简,由难变易,从而提高了解题速度。
例3、在一容积固定的密闭容器中进行反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L。
当反应达到平衡时,各物质的浓度可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4mol/L,O2为0.2mol/L
B.SO2为0.25mol/L
C.SO2和SO3均为0.15mol/L
D.SO3为0.4mol/L
B
1.【2017新课标2卷】阿伏加德罗常数的值为NA。
下列说法正确的是
A.1L0.1mol·
NH4Cl溶液中,
的数量为0.1NA
B.2.4gMg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA
D.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA
【答案】D
【解析】NH4+是弱碱阳离子,发生水解:
NH4++H2O
NH3·
H2O+H+,因此NH4+数量小于0.1NA,A错误;
2.4gMg为0.1mol,与硫酸完全反应后转移的电子的物质的量为2.4×
2/24mol=0.2mol,因此转移电子数为为0.2NA,B错误;
标准状况下,N2和O2都是气态分子,2.24L任何气体所含有的分子数都为0.1NA,C错误;
H2+I2
2HI,反应前后系数之和相等,即反应后分子总物质的量仍为0.2mol,分子数为0.2NA,D正确。
2.【2017新课标3卷】NA为阿伏加德罗常数的值。
A.0.1mol的
中,含有0.6NA个中子
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个
C.2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
D.密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P-Cl键
【答案】A
3.【2017海南】NA为阿伏加德罗常数的值。
下列叙述错误的是
A.1mol乙烯分子中含有的碳氢键数为4NA
B.1mol甲烷完全燃烧转移的电子数为8NA
C.1L0.1mol·
L−1的乙酸溶液中含H+的数量为0.1NA
D.1mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA
【答案】C
【解析】乙烯的结构简式为CH2=CH2,1mol乙烯中含有碳氢键的物质的量为4mol,A正确;
甲烷燃烧生成CO2,甲烷中C的化合价为-4价,CO2中C的化合价为+4价,因此1mol甲烷完全燃烧转移电子物质的量为8mol,B正确;
乙酸是弱酸,部分电离,因此溶液中H+物质的量小于0.1mol,C错误;
1molCO含有质子物质的量为(6+8)mol=14mol,1molN2中含有质子物质的量为2×
7mol=14mol,因此1molN2和CO的混合气体中含有质子物质的量为14mol,D正确。
1.【2016年高考海南卷】利用太阳能分解制氢,若光解0.02m
ol水,下列说法正确的是(
)
A.可生成H2的质量为0.02g
B.可生成氢的原子数为2.408×
1023个
C.可生成H2的体积为0.224L(标准情况)
D.生成H2的量理论上等于0.04molNa与水反应产生H2的量
【解析】根据方程式2H2O=2H2↑+O2↑,光解0.02mol水,可产生0.02molH2和0.01molO2。
可生成H2的质量为0.04g,A错误;
可生成氢的原子数为2.408×
1022个,B错误;
可生成标准状况下H2的体积为0.448L,C错误;
0.04molNa与水反应产生0.02molH2,D正确。
2.【2016年高考江苏卷】下列说法正确的是()
A.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上失去电子
B.0.1mol/LNa2CO3溶液加热后,溶液的pH减小
C.常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为6.02×
D.室温下,稀释0.1mol/LCH3COOH溶液,溶液的导电能力增强
3.【2016年高考四川卷】NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是()
A.2.4g镁在足量的氧气中燃烧,转移的电子数为0.1NA
B.标准状况下,5.6L二氧化碳气体中含有的氧原子数为0.5NA
C.氢原子数为0.4NA的甲醇分子中含有的σ键数为0.4NA
D.0.1L0.5mol/LCH3COOH溶液中含有的氢离子数为0.05NA
【答案】B
【解析】2.4g镁的物质的量为2.4/24=0.1mol,反应中失去0.2mol电子,A错误;
标准状况下5.6L二氧化碳的物质的量为5.6/22.4=0.25mol,含有的氧原子为0.5mol,B正确;
甲醇的结构为CH3OH,氢原子数为0.4NA的甲醇分子为0.1mol,含有5molσ键,C错误;
醋酸是弱酸,不能完全电离,D错误。
4.【2016年高考新课标Ⅰ卷】设NA为阿伏加德罗常数值。
下列有关叙述正确的是()
A.14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B.1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA
C.1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D.标准状况下,2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA
【解析】乙烯和丙烯的最简式都是CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中含有的最简式的物质的量是n(CH2)=m÷
M=14g÷
14g/mol=1mol,所以其中含有的氢原子数为N(H)=1mol×
2×
NA=2NA,A正确;
N2与H2在一定条件下发生反应生成NH3,该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA,B错误;
铁是变价金属,硝酸具有强的氧化性,所以1molFe溶于过量硝酸生成硝酸铁,反应中电子转移数目为3NA,C错误;
在标准状况下四氯化碳是液态,不能用气体摩尔体积进行有关物质的量的计算,D错误。
5.【2016年高考上海卷】某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2,恰好将Fe2+完全氧化。
x值为()
A.0.80B.0.85C.0.90D.0.93
【解析】根据电子守恒可知,FexO被氧化为Fe3+转移的电子数和Cl2转移
的电子数相等。
标准状况下112mLCl2转移电子数为0.01mol。
则有:
×
(3-
)×
x=0.01,解得x=0.8。
故选项A正确。
6.【2016年高考上海卷】称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g,加入含0.1molNaOH的溶液,完全反应,生成NH31792ml(标准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为()
A.1:
1B.1:
2C.1.87:
1D.3.65:
1
7.【2016年高考江苏卷】
(12分)过氧化钙(CaO2·
8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(3)水中溶解氧的测定方法如下:
向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封静置;
加入适量稀H2SO4,待MnO(OH)2与I−完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测定过程中物质的转化关系如下:
①写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式;
_____________。
②取加过一定量CaO2·
8H2O的池塘水样100.00mL,按上述方法测定水中溶解氧量,消耗0.01000mol·
L−1Na2S2O3标准溶液13.50mL。
计算该水样中的溶解氧(用mg·
L−1表示),写出计算过程。
【答案】
(3)①O2+2Mn2++4OH-=MnO(OH)2↓
②在100.00mL水样中
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
n(I2)=
=6.750×
10-5mol
n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.750×
n(O2)=
n[MnO(OH)2]=
6.750×
10-5mol=3.375×
水中溶解氧=
=10.80mg/L
【解析】
(3)①O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2中氧气是氧化剂,1个O2分子得到4个电子,Mn元素的化合价从+2价升高到+4价,1个Mn2+失去2个电子,所以根据电子得失守恒以及原子守恒可知反应的离子方程式为O2+2Mn2++4OH-===MnO(OH)2↓。
②根据转化关系图,获得各物质之间的量的关系,由此进行计算。
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8.【2016年高考新课标Ⅰ卷】(15分)
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−,利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。
当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×
10−5mol·
L−1)时,溶液中c(Ag+)为_______mol·
L−1,此时溶液中c(CrO42−)等于__________mol·
L−1。
(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×
10−12和2.0×
10−10)。
(3)2.0×
10-5;
5×
10-3;
(3)当溶液中Cl−完全沉淀时,即c(Cl-)=1.0×
L−1,根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.0×
10−10,可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)÷
c(Cl-)=2.0×
10−10÷
(1.0×
L−1)=2.0×
10-5mol·
L−1;
则此时溶液中c(CrO42−)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×
10−12÷
(2.0×
L−1)=5×
10-3mol·
9.【2016年高考新课标Ⅱ卷】联氨(又称联肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料,回答下列问题:
(5)联氨是一种常用的还原剂。
向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是。
联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。
理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2kg;
与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是。
(5)固体逐渐变黑,并有气泡产生1N2H4的用量少,不产生其他杂质(还原产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4
10、【2016年高考上海卷】
(本题共14分)
CO2是重要的化工原料,也是应用广发的化工产品。
CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。
完成下列计算:
(1)CO2通入氨水生成NH
4HCO3,NH4HCO3很容易分解。
2.00molNH4HCO3完全分解,分解产物经干燥后的体积为_________L(标准状况)。
(2)某H2中含有2.40molCO2,该混合气体通入2.00LNaOH溶液中,CO2被完全吸收。
如果NaOH完全反应,该NaOH溶液的浓度为_______。
(3)CO2和KO2有下列反应:
4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2
4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2
若9molCO2在密封舱内和KO2反应后生成9molO2,则反应前密封舱内H2O的量应该是多少?
列式计算。
(4)甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料:
CH4+H2O
CO+3H2
CO+2H2
CH3OHCO2+3H2
CH3OH+H2O
300m