高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義專題六第三講化學(xué)計算

2025屆高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義（26）專題六化學(xué)實驗和化學(xué)計算63化學(xué)計算（1課時）【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1．掌握把物質(zhì)性質(zhì)、實驗原理與化學(xué)計算有機(jī)融合，突出了化學(xué)計算綜合能力；2．強(qiáng)化基本計算思想和方法，提高數(shù)學(xué)計算方法的運(yùn)用能力?！局攸c突破】關(guān)系式法和守恒法?！菊骖}再現(xiàn)】例1．(2023·江蘇高考)催化電解吸收QUOTECO2CO2的KOH溶液可將QUOTECO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率(QUOTEFE%FE%)隨電解電壓的變化如圖乙所示。FE%＝eq\f(Qx（生成還原產(chǎn)物X所需要的電量）,Q總（電解過程中通過的總電量）)×100%其中，QX=nFQUOTEQX=nF，n表示電解生成還原產(chǎn)物X所轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。當(dāng)電解電壓為U3VQUOTEU3V時，電解生成的QUOTEC2H4C2H4和QUOTEHCOO-HCOO的物質(zhì)的量之比為______（寫出計算過程）。解析：當(dāng)電解電壓為U3V時，電解過程中還原產(chǎn)物C2H4的QUOTEFE%QUOTEFE%為24%，還原產(chǎn)物HCOO的QUOTEFE%為8%，每生成1molQUOTEC2H4QUOTEC2H4轉(zhuǎn)移12mole，每生成1molQUOTEHCOO-HCOO轉(zhuǎn)移2mole，故電解生成的QUOTEQUOTEC2H4和HCOO的物質(zhì)的量之比為eq\f(24%,12)∶eq\f(8%,2)=1∶2︰QUOTE24%12:8%2=1:2。答案：1∶2例2．（2022·江蘇高考）FeS2、FeS在空氣中易被氧化，將FeS2在空氣中氧化，測得氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始FeS2的質(zhì)量的比值隨溫度變化的曲線如圖所示。800℃時，F(xiàn)eS2氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物為_______(填化學(xué)式，寫出計算過程)。解析：從上圖可知，800℃時，氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始FeS2的質(zhì)量的比值為66.7%，設(shè)FeS2氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物化學(xué)式為FeOx，M(FeS2)=120g?mol?1，則M(FeOx)=120g?mol?1×66.7%=80.04g?mol?1，56+16x=80.04，x=eq\f(3,2)，所以固體產(chǎn)物為Fe2O3。答案：Fe2O3例3．（2021·江蘇高考）準(zhǔn)確量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準(zhǔn)確量取20.00mL稀釋后的溶液于錐形瓶中，滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH=10，用0.0150mol·L1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點（滴定反應(yīng)為Zn2++Y4=ZnY2），平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。計算ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度（寫出計算過程）。解析：根據(jù)Zn2++Y4=ZnY2，可知20.00mL稀釋后的溶液中含ZnSO4的物質(zhì)的量為0.025L×0.015mol·L1=3.75×104mol；ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為；答案：0.75mol·L1例4．（2021·江蘇適應(yīng)卷）（3）通過下列方法測定產(chǎn)品純度：準(zhǔn)確稱取0.5000gCuSO4·5H2O樣品，加適量水溶解，轉(zhuǎn)移至碘量瓶中，加過量KI溶液并用稀H2SO4酸化，以淀粉溶液為指示劑，用0.1000mol?L?1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3的溶液19.80mL。測定過程中發(fā)生下列反應(yīng)：2Cu2++4I－=2CuI↓+I2、2+I2=S4O62+2I－。計算CuSO4·5H2O樣品的純度（寫出計算過程）：_______。解析：根據(jù)題意得到關(guān)系式CuSO4·5H2O～Na2S2O3，樣品中CuSO4·5H2O物質(zhì)的量為0.1000mol?L?1×0.0198L=0.00198mol，則CuSO4·5H2O樣品的純度的純度。答案：根據(jù)關(guān)系式CuSO4·5H2O～Na2S2O3樣品中CuSO4·5H2O物質(zhì)的量為0.1000mol?L?1×0.0198L=0.00198mol，則CuSO4·5H2O樣品的純度的純度99.00%。小結(jié)：基本的氧化還原關(guān)系式的計算要提高正確率。例5．硫酸鎳銨[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于電鍍、印刷等領(lǐng)域。某同學(xué)為測定硫酸鎳銨的組成，進(jìn)行如下實驗：①準(zhǔn)確稱取2.3350g樣品，配制成100.00mL溶液A；②準(zhǔn)確量取25.00mL溶液A，用0.04000mol·L1EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Ni2+（離子方程式為Ni2++H2Y2NiY2+2H+），消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液31.25mL；③另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加熱，生成NH356.00mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（1）25.00mL溶液A中n(Ni2+)=、n(NHeq\o\al(+,4))=。

（2）25.00mL溶液A中n(SOeq\o\al(2－,4))=。（3）0.58375g(原樣品質(zhì)量的1/4)硫酸鎳銨中結(jié)晶水n(H2O)=。

（4）硫酸鎳銨的化學(xué)式為。

解析：（1）n(Ni2+)=n(EDTA)=0.04000mol·L1×31.25×103L=1.250×103mol，n(NHeq\o\al(+,4))=n(NH3)=eq\f(56.00×103L,22.4L·mol1)=2.500×103mol。（2）根據(jù)電荷守恒，n(SOeq\o\al(2－,4))=eq\f(2n(Ni2+)+n(NHeq\o\al(+,4)),2)=2.500×103mol。（3）m(Ni2+)=59g·mol1×1.250×103mol=0.07375gm(NHeq\o\al(+,4)))=18g·mol1×2.500×103mol=0.04500gm(SOeq\o\al(2－,4))=96g·mol1×2.500×103mol=0.2400gn(H2O)=eq\f(0.58375g0.07375g0.04500g0.2400g,18g·mol1)1.250×102mol。（4）x∶y∶m∶n=n(NHeq\o\al(+,4))∶n(Ni2+)∶m(SOeq\o\al(2－,4))∶n(H2O)=2∶1∶2∶10，硫酸鎳銨的化學(xué)式為(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O。答案：（1）1.250×103mol2.500×103mol（2）2.500×103mol（3）1.250×102mol（4）(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O小結(jié)：綜合運(yùn)用電荷和質(zhì)量守恒進(jìn)行計算。【知能整合】解化學(xué)計算題的關(guān)鍵是要能應(yīng)用化學(xué)知識，從定量的角度分析、解決化學(xué)實際問題。以考查計算能力為主的第16題，基本上是以中和滴定、氧化還原滴定、熱重分析等原理，利用電子守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒等方法對特定物質(zhì)的質(zhì)量、濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)式、混合物成分、化學(xué)平衡常數(shù)、Ksp、pH等進(jìn)行相關(guān)計算。計算題的情景一般符合客觀事實，具有真實性和一定的應(yīng)用價值，出現(xiàn)純計算的大題已經(jīng)很少了，一般穿插于實驗題、工業(yè)設(shè)計題中，均以小題的形式呈現(xiàn)。把物質(zhì)性質(zhì)、實驗操作與化學(xué)計算有機(jī)融合，突出了學(xué)科知識的綜合和化學(xué)計算的本質(zhì)，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科對化學(xué)計算的要求，首先是化學(xué)問題，其次才是考計算能力，計算具有應(yīng)用意義。解計算題目時要注意分析題中信息，弄清變化實質(zhì)，然后從量的角度，發(fā)現(xiàn)、找尋物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)變和聯(lián)系?；瘜W(xué)計算不一再是全卷中的最難試題，化學(xué)計算實用性更明顯。1．多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)運(yùn)用關(guān)系式法。關(guān)系式的建立：（1）利用化學(xué)方程式之間的化學(xué)計量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式（2）利用化學(xué)方程式的加合建立關(guān)系式（3）利用微粒守恒建立關(guān)系式2．化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒、元素守恒、得失電子守恒、能量守恒、電荷守恒。建立守恒關(guān)系，運(yùn)用守恒解題是常用方法。關(guān)鍵在于建立守恒關(guān)系：質(zhì)量守恒定律、微粒守恒氧化還原反應(yīng)：得失電子守恒化合物的化學(xué)式存在的正、負(fù)化合價總數(shù)相等電解質(zhì)溶液中存在的陰、陽離子電荷守恒3．化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的某些物理量發(fā)生的變化，如質(zhì)量、氣體物質(zhì)的體積、壓強(qiáng)、物質(zhì)的量、反應(yīng)過程中熱量的變化，它們的變化參與反應(yīng)的物質(zhì)的量也成正比。利用這個規(guī)律來行計算。4．解計算題要注意規(guī)范，不規(guī)范的主要表現(xiàn)：（1）不按照要求寫解題過程（2）未注意溶液體積的變化，未注意溶液的部分取用等（3）化學(xué)方程式寫錯（系數(shù)）（4）相對分子質(zhì)量計算錯（5）關(guān)系式看錯或數(shù)據(jù)引用看錯（6）不注意有效數(shù)字的要求（7）若無巧妙的解法，題給的所有數(shù)據(jù)基本都應(yīng)被用到。【體系再構(gòu)】【鞏固練習(xí)】基礎(chǔ)訓(xùn)練1．通過下列方法測定產(chǎn)品純度：準(zhǔn)確稱取2.000gNaHSO2·HCHO·2H2O樣品，完全溶于水配成100.00mL溶液，取20.00mL于碘量瓶中，加入50.00mL0.09000mol·L1I2標(biāo)準(zhǔn)溶液，振蕩，于暗處充分反應(yīng)。以淀粉溶液為指示劑，用0.1000mol·L1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液10.00mL.測定過程中發(fā)生下列反應(yīng)：NaHSO2·HCHO·2H2O+2I2NaHSO4+4HI+HCHO2S2O32+I2S4O62+2I計算NaHSO2·HCHO·2H2O樣品的純度（寫出計算過程）。2．三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體[K3Fe(C2O4)3·xH2O]是一種光敏材料。為測定其純度(雜質(zhì)不參加反應(yīng))進(jìn)行如下實驗:步驟一：稱取5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250.00mL溶液。步驟二：取25.00mL溶液用酸性KMnO4溶液將C2Oeq\o\al(2－,4)恰好全部氧化為二氧化碳，向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粉至黃色消失，過濾，洗滌，將濾液和洗滌液合并。步驟三：用0.01000mol·L1酸性KMnO4溶液滴定合并后的溶液至終點，消耗KMnO4溶液20.00mL。步驟四：另取5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，在110℃下加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體質(zhì)量為4.460g。已知：酸性條件下MnOeq\o\al(－,4)被還原成Mn2+。（1）加入鋅粉的目的是。

（2）步驟二中C2Oeq\o\al(2－,4)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為，在步驟二中，若加入的KMnO4溶液的量不足，則測得的鐵含量（填“偏低”“偏高”或“不變”）。（3）步驟三滴定終點的現(xiàn)象為。

（4）計算該三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體的純度，寫出計算過程。拓展訓(xùn)練3．用硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]為原料通過下列流程可以制備晶體A。已知：25℃時，[Fe(C2O4)3]3(aq)+SCN(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2Oeq\o\al(2－,4)(aq)，K=1016（1）寫出步驟Ⅰ生成黃色沉淀(FeC2O4·2H2O)的化學(xué)方程式：。

（2）步驟Ⅱ水浴加熱需控制40℃的理由是。

（3）某研究小組同學(xué)欲檢驗晶體A中含有三價鐵，取少量晶體放入試管中，用蒸餾水充分溶解，向試管中滴入幾滴0.1mol·L1KSCN溶液。請判斷上述實驗方案是否可行并說明理由：。

（4）某研究小組通過如下實驗步驟測定晶體A的化學(xué)式：步驟1：準(zhǔn)確稱取A樣品4.9100g，干燥脫水至恒重，殘留物質(zhì)量為4.3700g。步驟2：準(zhǔn)確稱取A樣品4.9100g置于錐形瓶中，加入足量的3.000mol·L1H2SO4溶液和適量蒸餾水，用0.5000mol·L1KMnO4溶液滴定，當(dāng)MnOeq\o\al(－,4)恰好完全被還原為Mn2+時，消耗KMnO4溶液的體積為24.00mL。步驟3：將步驟1所得固體溶于水，加入鐵粉0.2800g，恰好完全反應(yīng)。通過計算確定晶體A的化學(xué)式（寫出計算過程）。4．以軟錳礦（主要成分為MnO2）和硫錳礦（主要成分為MnS）為原料制備硫酸錳晶體的工藝流程如下：（1）濾渣中存在一種非金屬單質(zhì)，則酸浸過程中的化學(xué)方程式為。

（2）實驗室常用氧化還原法測定MnSO4·H2O晶體的純度，原理如下：2Mn2++NOeq\o\al(－,3)+4POeq\o\al(3－,4)+2H+2[Mn(PO4)2]3+NOeq\o\al(－,2)+H2ONHeq\o\al(+,4)+NOeq\o\al(－,2)N2↑+2H2O[Mn(PO4)2]3+Fe2+Mn2++[Fe(PO4)2]3稱取MnSO4·H2O樣品1.0000g，溶于適量水，以磷酸作配位劑，加入過量硝酸銨，在220～240℃下充分反應(yīng)。然后以N—苯代鄰氨基苯甲酸作指示劑，用0.1000mol·L1硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3至終點。重復(fù)操作3次，記錄數(shù)據(jù)如下表：滴定次數(shù)0.1000mol·L1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液讀數(shù)/mL滴定前滴定后10.1020.2021.3221.3231.0520.95①已知：Fe2++NOeq\o\al(－,2)+2H+Fe3++NO↑+H2O。測定過程中，加入過量硝酸銨的作用是和。

②若滴定過程中標(biāo)準(zhǔn)溶液硫酸亞鐵銨不是新配制的，所測定的MnSO4·H2O晶體的純度將會（填“偏低”“偏高”或“不變”）。

③計算樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計算過程）?！眷柟叹毩?xí)】答案1．77.00%2．（1）將Fe3+還原為Fe2+（2）2MnOeq\o\al(－,4)+5C2Oeq\o\al(2－,4)+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O偏高（3）錐形瓶內(nèi)溶液變淺紅色且半分鐘內(nèi)不消失（4）5Fe2++MnOeq\o\al(－,4)+8H+5Fe3++Mn2++4H2On(Fe2+)=5n(MnOeq\o\al(－,4))=5×20.00×103L×0.01000mol·L1×10=1.000×102moln(H2O)=eq\f(5.000g4.460g,18g·mol1)=3.000×102mol1∶x=1.000×102mol∶3.000×102molx=3晶體化學(xué)式為K3Fe(C2O4)3·3H2O晶體純度=eq\f(1.000×102mol×491g·mol1,5.000g)×100%=98.20%3．（1）(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O+H2C2O4H2SO4+FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+4H2O（2）溫度太高，H2O2分解;溫度太低，F(xiàn)e2+氧化速度太慢（3）不可行，因為[Fe(C2O4)3]3轉(zhuǎn)化為[Fe(SCN)]2+反應(yīng)的平衡常數(shù)較小，離子濃度太小，觀察不到明顯現(xiàn)象，所以無法檢驗（4）n(H2O)=eq\f(4.9100g4.370g,18g·mol1)=0.0300mol2Fe3++Fe3Fe2+n(Fe3+)=2n(Fe)=eq\f(2×0.2800,56)mol=0.0100mol由方程式2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可知:n(C2Oeq\o\al(2－,4))=2.5n(KMnO4)=2.5×0.5000mol·L1×0.024L=0.0300mol根據(jù)離子電荷守恒:n(K+)+3n(Fe3+)=2n(C2Oeq\o\al(2－,4))，n(K+)=0.0300mol，n(K+)∶n(Fe3+)∶n(C2Oeq\o\al(2－,4))∶n(H2O)=0.0300mol∶0.0100mol∶0.0300mol∶0.0300mol=3∶1∶3∶3所以A為K3Fe(C2O4)3·3H2O4．（1）MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O（2）①將試樣中的二價錳定量氧化成三價錳與產(chǎn)生的亞硝酸鹽反應(yīng)消除對滴定的影響②偏高③消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均值為20.00mL2MnSO4·H2O－2[Mn(PO4)2]3－2Fe2+n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00×103L×0.1000mol·L1=2×103mol樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(2×103mol×169g·mol1,1.000g)×100%=33.8%【課后作業(yè)】1．高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800g樣品，溶解后定容于100mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.2000mol·L1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48mL，該樣品的純度為________（列出計算式即可，已知2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O）。2．“灼燒”時，Sc2(C2O4)3·6H2O[摩爾質(zhì)量為462g·mol1]在空氣中分解得到Sc2O3，實驗測得灼燒過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖3所示，500K時，固體的主要成分是________（寫出計算過程）。3．聚合硫酸鐵[Fe2(OH)62n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO4·7H2O為原料，經(jīng)溶解、氧化、水解聚合等步驟，可制備聚合硫酸鐵。（1）將一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在約70℃下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液，繼續(xù)反應(yīng)一段時間，得到紅棕色黏稠液體。H2O2氧化Fe2+的離子方程式為；水解聚合反應(yīng)會導(dǎo)致溶液的pH。（2）測定聚合硫酸鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：準(zhǔn)確稱取液態(tài)樣品3.000g，置于250mL錐形瓶中，加入適量稀鹽酸，加熱，滴加稍過量的SnCl2溶液（Sn2+將Fe3+還原為Fe2+），充分反應(yīng)后，除去過量的Sn2+。用5.000×10?2mol·L1K2Cr2O7溶液滴定至終點（滴定過程中Cr2Oeq\o\al(2－,7)與Fe2+反應(yīng)生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00mL。①上述實驗中若不除去過量的Sn2+，樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果將（填“偏大”“偏小”或“無影響”）。②計算該樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。4．工廠化驗員檢驗?zāi)澈蠯BrO3、KBr及惰性物的樣品?；瀱T稱取了該固體樣品1.000g，加水溶解后配成100mL溶液X。Ⅰ.取25.00mL溶液X，加入稀硫酸，然后用Na2SO3將BrOeq\o\al(－,3)還原為Br－；Ⅱ.去除過量的SOeq\o\al(2－,3)后調(diào)至中性；Ⅲ.加入K2CrO4作指示劑，用0.1000mol·L－1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Br－至終點，消耗AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液11.25mL；Ⅳ.另取25.00mL溶液X，酸化后加熱，再用堿液調(diào)至中性，測定過剩Br－，消耗上述AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液3.75mL。已知：①25℃時，Ag2CrO4（磚紅色）Ksp＝1.12×1012，AgBr（淺黃色）的Ksp＝5.0×1015；②Ⅳ中酸化時發(fā)生反應(yīng)：BrOeq\o\al(－,3)＋5Br－＋6H＋=3Br2＋3H2O請回答：（1）步驟Ⅰ中，反應(yīng)的離子方程式為________________________________。（2）步驟Ⅲ中，滴定終點的現(xiàn)象為__________________________________________。（3）步驟Ⅳ中，加熱的目的是________________________。（4）計算試樣中KBrO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(寫出計算過程，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【課后作業(yè)】答案1．根據(jù)新信息反應(yīng)式或得失電子守恒計算高錳酸鉀產(chǎn)品純度，注意配制溶液體積與取用量之間的轉(zhuǎn)化問題。草酸中碳元素為＋3價，氧化產(chǎn)物為CO2，高錳酸鉀被還原為＋2價錳離子，根據(jù)得失電子守恒知，5n(KMnO4)＝2n(H2C2O4)，w(KMnO4)＝eq\f(20.00×103L×0.2000mol·L1×eq\f(2,5)×eq\f(100mL,24.48mL)×158g·mol1,1.080g)×100%2．設(shè)初始時為1molSc2(C2O4)3·6H2O，m[Sc2(C2O4)3·6H2O]＝1mol×462g·mol1＝462g。500K時，剩余固體質(zhì)量＝1mol×462g·mol1×76.62%≈354g，固體質(zhì)量減少Δm＝462g354g＝108g，減少的質(zhì)量為6molH2O的質(zhì)量