大单元一　第二章　第7讲　化学计算的常用方法-2025年高中化学大一轮复习讲义人教版

第7讲化学计算的常用方法[复习目标]1.进一步理解物质的量在化学计算中的“桥梁”作用。2.了解化学计算的常用方法。3.初步建立化学计算的思维模型。类型一差量法计算及应用1．差量法是指根据化学反应前后有关物理量发生的变化找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积或压强、反应过程中的热效应等。2．差量法解题的关键是找准“理论差量”，把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例，然后求解。如：2C(s)＋O2(g)=2CO(g)Δm(固)/Δn(气)/ΔV(气)2mol1mol2mol24g1mol22.4L(标况)[应用举例]为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，请列式计算该样品中Na2CO3的质量分数。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一、气体差量法应用1．标准状况下，将20LCO2和CO的混合气体全部通过足量的Na2O2粉末，在相同状况下，气体体积减少到16L，则原混合气体中CO的体积为()A．4LB．8LC．12LD．16L2．在一个容积为6L的密闭容器中，放入3LX(g)和2LY(g)，在一定条件下发生反应：4X(g)＋nY(g)2Q(g)＋6R(g)，反应达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增大了5%，X的浓度减小eq\f(1,3)，则该反应中的n值为()A．2B．3C．4D．5二、热重差量法的应用3．(2022·全国乙卷，11改编)NH4B5O8·4H2O的热重曲线如图，在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出。请判断下列说法的正误。(1)100～200℃阶段热分解失去4个H2O()(2)500℃热分解后生成固体化合物B2O3()4．[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为________________。5．[2019·江苏，20(1)]CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图。①写出400～600℃范围内分解反应的化学方程式：___________________________。②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是_________________________________________________________________。6．[2022·江苏，14(3)]FeS2、FeS在空气中易被氧化，将FeS2在空气中氧化，测得氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。800℃时，FeS2氧化成含有两种元素的固体产物为___________________________________________________________________________________________________________(填化学式，写出计算过程)。类型二关系式法计算及应用1．关系式法是物质间的一种简化的式子，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。2．关系式法解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法有：①利用化学方程式中化学计量数间的关系；②利用原子守恒关系；③利用得失电子守恒关系；④利用化学方程式的加和等。[应用举例]200吨含硫40%的黄铁矿，用接触法可以制得95%的硫酸(不考虑中间过程的损耗)的质量为多少吨？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________关系式法在滴定计算中的应用1．[2020·海南，15(5)]用K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2＋。反应式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=L－1的K2Cr2O7溶液25.10mL，则样品中铁含量为________%。2．[2017·全国卷Ⅱ，26(4)]草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOeq\o\al(－,4)＋H＋＋H2C2O4→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥(主要成分为Co、SiO2等)样品中钙的质量分数为________。3．[2017·北京，27(1)④]尿素溶液的浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素(M＝60g·mol－1)含量的方法如下：取ag尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1mLc1mol·L－1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2mLc2mol·L－1NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________________(已知尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2)。4．[2021·山东，18(3)节选]利用碘量法测定WCl6产品纯度，实验如下：①称量：将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g；开盖并计时1分钟，盖紧称重为m2g；再开盖加入待测样品并计时1分钟，盖紧称重为m3g，则样品质量为____________g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。②滴定：先将WCl6转化为可溶的Na2WO4，通过IOeq\o\al(－,3)离子交换柱发生反应：WOeq\o\al(2－,4)＋Ba(IO3)2=BaWO4＋2IOeq\o\al(－,3)；交换结束后，向所得含IOeq\o\al(－,3)的溶液中加入适量酸化的KI溶液，发生反应：IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O；反应完全后，用Na2S2O3标准溶液滴定，发生反应：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。滴定达终点时消耗cmol·L－1的Na2S2O3溶液VmL，则样品中WCl6(摩尔质量为Mg·mol－1)的质量分数为____________________。类型三守恒法计算及应用1．守恒法是一种整合的思维方法，就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”，分析时淡化中间过程，关注最终组成，利用守恒关系进行整体分析。2．守恒法解题的关键是找准研究对象的始态和终态或相互间的关系，列出对应守恒表达式，常见守恒关系有元素守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。注：得失电子守恒见第4讲考点二电子守恒法计算及应用。一、元素守恒1．(2022·浙江1月选考，27)某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其中H2O的质量为3.06g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02g。计算：(1)x＝________________________________________________________________________(写出计算过程)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)气体产物中n(O2)＝__________mol。2．[2022·福建，11(2)]取5.0g某粉煤灰(其中含质量分数为30%的Al2O3)，加硫酸酸浸Al3＋，一段时间后，过滤、干燥后得到3.0g浸渣(分析知含质量分数为8%的Al2O3)，Al2O3的浸出率为__________。3．[2022·湖南，15(6)]某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：①称取产品0.5000g，用100mL水溶解，酸化，加热至近沸；②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的0.100mol·L－1H2SO4溶液；③沉淀完全后，60℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为0.4660g。产品中BaCl2·2H2O的质量分数为________(保留三位有效数字)。二、电荷守恒(电中性原则)4．对PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子K＋Na＋NHeq\o\al(＋,4)SOeq\o\al(2－,4)NOeq\o\al(－,3)Cl－浓度/(mol·L－1)4×10－66×10－62×10－54×10－53×10－52×10－5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为______，试样的pH＝________。5．在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入bmolBaCl2，恰好使溶液中的SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀；加入足量强碱并加热可得到cmolNH3，则原溶液中Al3＋的浓度(mol·L－1)为()A.eq\f(2b－c,2a) B.eq\f(2b－c,a)C.eq\f(2b－c,6a) D.eq\f(2b－c,3a)类型四列方程组进行二元混合物的计算计算中的数学思想：在两种物质组成的混合物中，一般可设两个未知数x、y，题目中通常也会给出两个已知量(设为A、B)，寻找x、y与A、B的数学关系，由此建立二元一次方程组进行联解：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A＝f1x，y,B＝f2x，y))。1．取10.80g某无机矿物盐X(仅含四种元素)，将X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体FeO、CaO的混合物和气体CO2，且无机矿物盐X能与稀盐酸反应生成CO2气体。X的化学式是________________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________