2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題一 解答Ⅱ卷中化學(xué)計(jì)算題的常用方法 (含解析)

專題一解答Ⅱ卷中化學(xué)計(jì)算題的常用方法【考情分析】借助方程式，以物質(zhì)的量為中心的計(jì)算題每年必考，一般不單獨(dú)命題，而是作為某道非選擇題中的一個(gè)設(shè)問(wèn)出現(xiàn)，如2018·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ·T27(4)、2018·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ·T28(3)、2017·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ·T26(5)、2016·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ·T28(5)而學(xué)生平時(shí)養(yǎng)成的重思維而輕結(jié)果的做題習(xí)慣，也使化學(xué)計(jì)算成為制約學(xué)生得高分的一個(gè)重要因素，因此加強(qiáng)化學(xué)計(jì)算能力也成為教學(xué)重點(diǎn)。1.依據(jù)方程式解題模板現(xiàn)以2H2＋O22H2O為例，方程式中有關(guān)量的關(guān)系如下：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比＝各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比＝氣體體積之比(相同狀況下)≠質(zhì)量之比。根據(jù)化學(xué)方程式列比例式時(shí)應(yīng)遵循上述比例關(guān)系。注意：根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)，所列比例是否正確的判斷依據(jù)是：“上下單位要一致，左右單位要對(duì)應(yīng)”。2.化學(xué)綜合計(jì)算的框架結(jié)構(gòu)和基本題型考點(diǎn)指導(dǎo)1解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑——關(guān)系式法關(guān)系式法是表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡(jiǎn)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)的生成物之間的“物質(zhì)的量”關(guān)系表示出來(lái)，把多步計(jì)算簡(jiǎn)化成一步計(jì)算。正確書(shū)寫(xiě)關(guān)系式是用關(guān)系式法解化學(xué)計(jì)算題的前提。【典例1】工業(yè)上常用漂白粉跟酸反應(yīng)放出的氯氣的質(zhì)量對(duì)漂白粉質(zhì)量的百分比(X%)來(lái)表示漂白粉的優(yōu)劣。漂白粉與酸的反應(yīng)為：Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4=2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。現(xiàn)為測(cè)定一瓶漂白粉的X%，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。稱取漂白粉樣品2.00g；加水研磨后，轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。搖勻后，取出25.0mL，加入過(guò)量的KI溶液和過(guò)量的稀硫酸，靜置。待漂白粉放出的氯氣與KI完全反應(yīng)后，用0.100mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)中生成的碘，反應(yīng)如下：2Na2S2O3＋I(xiàn)2=Na2S4O6＋2NaI，滴定時(shí)用去Na2S2O3溶液20.0mL，試由上述數(shù)據(jù)計(jì)算該漂白粉的X%。解析題目要求的X%是氯氣的質(zhì)量對(duì)漂白粉質(zhì)量的百分比，而題目已給出了漂白粉樣品的質(zhì)量，因此，只要求出2.00g樣品所能放出的氯氣的質(zhì)量即可。根據(jù)題意：生成的氯氣全部與KI完全反應(yīng)，反應(yīng)生成的I2又與25.0mL0.100mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液完全反應(yīng)。不過(guò)在處理數(shù)據(jù)時(shí)要注意：實(shí)驗(yàn)時(shí)漂白粉與水混合后配成的溶液體積為250mL，而滴定時(shí)只取用25.0mL。因此可根據(jù)各反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)Cl2、I2、Na2S2O3之間的關(guān)系，通過(guò)I2的“橋梁”作用直接建立起Cl2與Na2S2O3之間物質(zhì)的量的關(guān)系。有關(guān)反應(yīng)如下：Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4=2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O2KI＋Cl2=2KCl＋I(xiàn)22Na2S2O3＋I(xiàn)2=Na2S4O6＋2NaI根據(jù)三反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)Cl2、I2、Na2S2O3之間物質(zhì)的量的關(guān)系建立如下關(guān)系式：Cl2～I(xiàn)2～2Na2S2O31mol2molx20.0×0.10×10－3molx＝1.0×10－3molX%＝(1.0×10－3mol×250mL×71g/mol)÷(25.0mL×2.00g)＝35.5%【名師總結(jié)】【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.[2018·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，28(3)]測(cè)定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀)中鐵的含量(1)稱量mg樣品于錐形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用cmol·L－1KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)。滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_______________________________________。(2)向上述溶液中加入過(guò)量鋅粉至反應(yīng)完全后，過(guò)濾、洗滌，將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化，用cmol·L－1KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液VmL。該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為_(kāi)____________________________________________________________________。解析(1)KMnO4能將樣品溶液中Fe2＋氧化成Fe3＋，將C2Oeq\o\al(2－,4)氧化成CO2，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，KMnO4稍過(guò)量，溶液中出現(xiàn)紫紅色。(2)加入過(guò)量鋅粉能將溶液中Fe3＋還原為Fe2＋，酸化后Fe2＋與KMnO4溶液反應(yīng)，根據(jù)化合價(jià)變化可找出關(guān)系式為5Fe2＋～MnOeq\o\al(－,4)，根據(jù)消耗KMnO4溶液的濃度和體積可知溶液中n(Fe2＋)＝cmol·L－1×V×10－3L×5＝5×10－3cVmol，則該晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(5×10－3×cVmol×56g·mol－1,mg)×100%或eq\f(5cV×56,m×1000)×100%。答案(1)當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液，錐形瓶中溶液變?yōu)樽霞t色，且30s內(nèi)不變色(2)eq\f(5cV×56,m×1000)×100%考點(diǎn)指導(dǎo)2簡(jiǎn)化過(guò)程妙用守恒所謂“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(guò)程中某些物理量的總量保持“不變”。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循守恒定律，在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、元素原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。【典例2】(2017·江蘇化學(xué)，18)堿式氯化銅是重要的無(wú)機(jī)殺菌劑。(1)堿式氯化銅有多種制備方法①方法1：45～50℃時(shí)，向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________。②方法2：先制得CuCl2，再與石灰乳反應(yīng)生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續(xù)通入空氣的條件下反應(yīng)生成CuCl2，F(xiàn)e3＋對(duì)該反應(yīng)有催化作用，其催化原理如圖所示。M′的化學(xué)式為_(kāi)_______。(2)堿式氯化銅有多種組成，可表示為Cua(OH)bClc·xH2O。為測(cè)定某堿式氯化銅的組成，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：①稱取樣品1.1160g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A；②取25.00mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl0.1722g；③另取25.00mL溶液A，調(diào)節(jié)pH4～5，用濃度為0.08000mol·L－1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Cu2＋(離子方程式為Cu2＋＋H2Y2－=CuY2－＋2H＋)，滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL。通過(guò)計(jì)算確定該樣品的化學(xué)式(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。[師生互動(dòng)]守恒1：由得失電子守恒可得：4CuCl＋O2＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(45～50℃))2[Cu2(OH)2Cl·3H2O]守恒2：由電解質(zhì)溶液中電荷守恒可得：n(Cl－)＝n(AgCl)＝4.800×10－3moln(Cu2＋)＝9.600×10－3moln(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝1.440×10－2mol守恒3：由質(zhì)量守恒可得：n(H2O)＝eq\f(m總－m（Cl－）－m（Cu2＋）－m（OH－）,18g/mol)＝4.800×10－3mol解析(1)①反應(yīng)物為CuCl、O2和H2O，生成物為Cu2(OH)2Cl2·3H2O，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平。②由圖示Cu＋M→Cu2＋＋M′，說(shuō)明Cu被M氧化；M′＋O2＋H＋→M＋H2O，說(shuō)明M′被氧化為M，說(shuō)明M價(jià)態(tài)高，由題給信息“Fe3＋對(duì)該反應(yīng)起催化作用”，M為Fe3＋，M′為Fe2＋。答案(1)①4CuCl＋O2＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(45～50℃))2Cu2(OH)2Cl2·3H2O②Fe2＋(2)n(Cl－)＝n(AgCl)×eq\f(100.00mL,25.00mL)＝eq\f(0.1722g,143.5g·mol－1)×eq\f(100.00mL,25.00mL)＝4.800×10－3moln(Cu2＋)＝n(EDTA)×eq\f(100.00mL,25.00mL)＝0.08000mol·L－1×30.00mL×10－3L·mL－1×eq\f(100.00mL,25.00mL)＝9.600×10－3moln(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝2×9.600×10－3mol－4.800×10－3mol＝1.440×10－2molm(Cl－)＝4.800×10－3mol×35.5g·mol－1＝0.1704gm(Cu2＋)＝9.600×10－3mol×64g·mol－1＝0.6144gm(OH－)＝1.440×10－2mol×17g·mol－1＝0.2448gn(H2O)＝eq\f(1.1160g－0.1704g－0.6144g－0.2448g,18g·mol－1)＝4.800×10－3mola∶b∶c∶x＝n(Cu2＋)∶n(OH－)∶n(Cl－)∶n(H2O)＝2∶3∶1∶1化學(xué)式為Cu2(OH)3Cl·H2O【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】2.(得失電子守恒)[2016·全國(guó)課標(biāo)Ⅰ，28(5)]“有效氯含量”可用來(lái)衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_(kāi)_______。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))解析氯氣、亞氯酸鈉的最終還原產(chǎn)物為氯離子。根據(jù)：NaClO2eq\o(→,\s\up7(得4e－))Cl－，Cl2eq\o(→,\s\up7(得2e－))2Cl－，得電子數(shù)相等時(shí)，存在：NaClO2～2Cl2，故亞氯酸鈉的有效氯含量為eq\f(71×2,90.5)≈1.57。答案1.573.(原子守恒)[2017·課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，27(5)]某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為_(kāi)_______。解析由Cr元素守恒可知：Cr2O3～K2Cr2O7，則理論產(chǎn)生K2Cr2O7的質(zhì)量為(eq\f(m1×1000×40%,152)×294)g，而實(shí)際產(chǎn)量為1000m2g，則產(chǎn)率＝eq\f(實(shí)際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%＝eq\f(190m2,147m1)×100%。答案eq\f(190m2,147m1)×100%考點(diǎn)指導(dǎo)3物質(zhì)的量在化學(xué)綜合計(jì)算中的應(yīng)用化學(xué)綜合計(jì)算在理科綜合里往往與工藝流程題、原理綜合題以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)融為一題。具有數(shù)據(jù)較多、關(guān)系復(fù)雜、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。構(gòu)建“題示信息＋基礎(chǔ)知識(shí)＋邏輯思維＋心理素質(zhì)”的基本思維模式，認(rèn)真審題、規(guī)范答題顯得特別重要。【典例3】(2018·江蘇化學(xué)，18)堿式硫酸鋁溶液可用于煙氣脫硫。室溫下向一定濃度的硫酸鋁溶液中加入一定量的碳酸鈣粉末，反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得到堿式硫酸鋁溶液，反應(yīng)方程式為(2－x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O=2[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4↓＋3xCO2↑生成物(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影響堿式硫酸鋁溶液的脫硫效率。(1)制備堿式硫酸鋁溶液時(shí)，維持反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間不變，提高x值的方法有________。(2)堿式硫酸鋁溶液吸收SO2過(guò)程中，溶液的pH________(填“增大”、“減小”、“不變”)。(3)通過(guò)測(cè)定堿式硫酸鋁溶液中相關(guān)離子的濃度確定x的值，測(cè)定方法如下：①取堿式硫酸鋁溶液25.00mL，加入鹽酸酸化的過(guò)量BaCl2溶液充分反應(yīng)，靜置后過(guò)濾、洗滌，干燥至恒重，得固體2.3300g。②取堿式硫酸鋁溶液2.50mL，稀釋至25mL，加入0.1000mol·L－1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL，調(diào)節(jié)溶液pH約為4.2，煮沸，冷卻后用0.08000mol·L－1CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的EDTA至終點(diǎn)，消耗CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL(已知Al3＋、Cu2＋與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比均為1∶1)。計(jì)算(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。解析(1)堿式硫酸鋁中“氫氧化鋁”的生成原理是：碳酸鈣與硫酸鋁水解出的氫離子反應(yīng)，促進(jìn)硫酸鋁水解，生成氫氧化鋁。所以，欲提高x值，即提高Al(OH)3的生成量，可以增加碳酸鈣的量。也可以在不增加碳酸鈣用量的情況下，加快攪拌速率，使二者接觸更充分，從而使硫酸鋁的水解率增大。(2)二氧化硫是酸性氧化物，吸收二氧化硫必將使堿式硫酸鋁溶液的pH減小。(3)見(jiàn)答案。答案(1)適當(dāng)增加CaCO3的量或加快攪拌速率(2)減小(3)25.00mL溶液中：n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(BaSO4)＝eq\f(2.3300g,233g·mol－1)＝0.0100mol2.50mL溶液中：n(Al3＋)＝n(EDTA)－n(Cu2＋)＝0.1000mol·L－1×25.00mL×10－3L·mL－1－0.08000mol·L－1×20.00mL×10－3L·mL－1＝9.000×10－4mol25.00mL溶液中：n(Al3＋)＝9.000×10－3mol1mol(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3＋)＝(2－x)mol；n(SOeq\o\al(2－,4))＝3(1－x)moleq\f(n（Al3＋）,n（SOeq\o\al(2－,4)）)＝eq\f(2－x,3（1－x）)＝eq\f(9.000×10－3mol,0.0100mol)，解得：x≈0.41【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】4.(2018·天津理綜，9)NOx含量的測(cè)定將VL氣樣通入適量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NOeq\o\al(－,3)，加水稀釋至100.00mL。量取20.00mL該溶液，加入V1mLc1mol·L－1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(過(guò)量)，充分反應(yīng)后，用c2mol·L－1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的Fe2＋，終點(diǎn)時(shí)消耗V2mL。(1)NO被H2O2氧化為NOeq\o\al(－,3)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)滴定操作使用的玻璃儀器主要有______________________________________。(3)滴定過(guò)程中發(fā)生下列反應(yīng)：3Fe2＋＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O則氣樣中NOx折合成NO2的含量為_(kāi)_______mg·m－3。(4)判斷下列情況對(duì)NOx含量測(cè)定結(jié)果的影響(填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”)若缺少采樣步驟③，