2025版新教材高考化学一轮复习第1章认识化学科学高考专题讲座一化学计算的常用方法学案鲁科版

PAGE7-化学计算的常用方法关系式法关系式是表示两种或多种物质之间“量”的关系的一种简化式子，在多步反应中，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。高考题量大，时间紧，对于涉及多步计算的问题，如滴定试验的有关计算，奇妙运用关系式法，可以缩短答题时间；解题的关键是正确书写关系式。类型一依据多步反应的化学方程式找关系式(2024·全国卷Ⅱ)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉(ZnS·BaSO4)：成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2­KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。终点颜色改变为________，样品中S2－的含量为____________(写出表达式)。解析：淀粉溶液遇到I2变蓝，当Na2S2O3将I2消耗完后，溶液由浅蓝色变至无色，即滴定终点时，溶液会由浅蓝色变至无色。设Na2S2O3消耗的I2的物质的量为n1。由化学方程式可得：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)1mol2moln10.1000mol·L－1×V×10－3L则n1＝eq\f(1,2)V×0.1000×10－3mol设样品中S2－的含量为w，则由反应I2＋S2－=2I－＋S↓可得I2～S2－1mol32g25.00×10－3L×0.1000mol·L－1－eq\f(1,2)V×0.1000×10－3molmg×w由此可得：w＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%。答案：浅蓝色至无色eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25.00－\f(1,2)V))×0.1000×32,m×1000)×100%多步反应找关系式的解题步骤类型二依据不同物质中所含同种元素的原子个数找关系式银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图所示：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2起先分解的温度分别为450℃和80℃]若银铜合金中铜的质量分数为64.0%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少须要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。解析：5.0kg银铜合金中铜的物质的量为n(Cu)＝eq\f(5.0×103g×64.0%,64g·mol－1)＝50mol，依据流程图分析和Cu原子守恒可得如下关系：4Cu～4CuO～2Al2(SO4)3～4CuAlO2即2Cu～Al2(SO4)3～2CuAlO2212所以可完全转化生成50molCuAlO2，至少须要Al2(SO4)3的体积为eq\f(\f(50mol,2),1.0mol·L－1)＝25.0L。答案：5025.0用原子守恒找关系式的方法(1)实际化工生产中往往涉及多步反应，但原料和产品中的某种主要元素是相同的，据此可以找出关系式，如利用转化反应中Cu原子守恒可得出关系式：Cu～CuO～CuSO4～CuAlO2，这样可避开书写化学方程式，缩短解题时间。(2)找寻关系式时，要特殊留意原料中的主要元素是否全部转化为产物，如不能完全转化，可以将分步转化率换算成总转化率进行计算。类型三依据电子守恒找关系式将Mg和Cu组成的2.64g混合物投入适量的稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到NO气体0.896L(标准状况)，向反应后的溶液中加入NaOH溶液使金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为________。解析：最终生成的沉淀是Mg(OH)2和Cu(OH)2，其质量等于合金的质量加上两金属离子所结合的OH－的质量。关键是求增加的n(OH－)，n(OH－)等于金属单质所失电子的物质的量，而金属所失电子数等于硝酸所得电子数，即n(OH－)＝eq\f(0.896L,22.4L·mol－1)×3＝0.12mol，故形成沉淀的质量＝2.64g＋0.12mol×17g·mol－1＝4.68g。答案：4.68g守恒法应用原理所谓“守恒”就是物质在发生“改变”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”。在化学改变中有各种各样的守恒，如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等解题步骤第一步明确题目要求解的量其次步依据题目中要求解的量，分析反应过程中物质的改变，找出守恒类型及相关的量第三步依据守恒原理，梳理出反应前后守恒的量，列式计算求解类型一原子守恒28g铁粉溶于稀盐酸中，然后加入足量的Na2O2固体，充分反应后过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体质量为()A．36g B．40gC．80g D．160gB解析：28g铁粉溶于稀盐酸中生成氯化亚铁溶液，然后加入足量的Na2O2固体，由于Na2O2固体溶于水后生成氢氧化钠和氧气，本身也具有强氧化性，因此充分反应后生成氢氧化铁沉淀，过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体为Fe2O3，依据铁原子守恒，n(Fe2O3)＝eq\f(1,2)n(Fe)＝eq\f(1,2)×eq\f(28g,56g·mol－1)＝0.25mol，所得Fe2O3固体的质量为0.25mol×160g·mol－1＝40g。类型二电荷守恒将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋刚好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为________。解析：当Fe3＋、Al3＋刚好沉淀完全时，溶液中溶质只有硫酸钠，而Na＋全部来源于NaOH，且改变过程中Na＋的量不变。依据电荷守恒可知：eq\f(nNa＋,nSO\o\al(2－,4))＝eq\f(2,1)，所以，n(NaOH)＝n(Na＋)＝2n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(H＋)＝0.1mol·L－1×0.2L＝0.02mol，c(NaOH)＝eq\f(0.02mol,0.1L)＝0.2mol·L－1。答案：0.2mol·L－1类型三化学方程式计算中的巧思妙解——差量法化学反应前后物质的量发生改变时均可用差量法，解题的一般步骤为(1)精确写出有关反应的化学方程式。(2)深化细致地分析题意，关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”。该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等，且该“理论差量”的大小与参与反应的物质的有关量成正比。(3)依据反应的化学方程式，从“实际差量”找寻比例关系，列比例式求解。将12gCO和CO2的混合气体通过足量灼热的氧化铜后，得到气体的总质量为18g，则原混合气体中CO的质量分数为________。解析：设原混合气体中CO的质量分数为x。CuO＋COeq\o(=,\s\up10(△))Cu＋CO2气体质量增加(差量)284444－28＝1612g×x18g－12g＝6geq\f(28,16)＝eq\f(12g×x,6g)，解得x＝87.5%。答案：87.5%[题组训练]1．在氧气中燃烧0.22g硫和铁组成的混合物，使其中的硫全部转化为二氧化硫，把这些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并转变为硫酸，这些硫酸可用10mL0.5mol·L－1氢氧化钠溶液完全中和，则原混合物中硫的质量分数为()A．72% B．40%C．36% D．18%C解析：由S原子守恒和有关反应可得出：S～H2SO4～2NaOH32g2molm(S)0.5×10×10－3moleq\f(32g,mS)＝eq\f(2mol,0.5×10×10－3mol)，m(S)＝0.08g原混合物中w(S)＝eq\f(0.08g,0.22g)×100%≈36%。2．(2024·天津模拟)通过沉淀—氧化法处理含铬废水，削减废液排放对环境的污染，同时回收K2Cr2O7。称取产品重铬酸钾试样2.000g配成250mL溶液，取出25.00mL于锥形瓶中，加入10mL2mol·L－1硫酸和足量碘化钠(铬的还原产物为Cr3＋)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。(1)写出重铬酸钾氧化碘化钠的离子方程式_________________。(2)滴定终点的现象为__________________________________。(3)若试验中共用去Na2S2O3标准溶液30.00mL，所得产品中的重铬酸钾的纯度为________(设整个过程中其他杂质不参与反应)。解析：(1)重铬酸钾氧化碘化钠，Cr元素的化合价降低，I元素的化合价上升，反应的离子方程式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O。(2)滴定时发生的反应为I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，用淀粉做指示剂，淀粉遇碘变蓝，当加入最终一滴溶液，溶液由蓝色变成无色，且30s内不再变成蓝色，表示到达滴定终点。(3)由反应Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)可得反应的关系式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，则250mL溶液含重铬酸钾的物质的量为n＝eq\f(0.1200mol·L－1×0.03L,6)×eq\f(250mL,25mL)＝0.006mol，则所得产品中重铬酸钾纯度为eq\f(0.006mol×294g·mol－1,2.000g)×100%＝88.2%。答案：(1)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O(2)加入最终一滴溶液，溶液由蓝色变成无色，且30s内不再变成蓝色(3)88.2%3．黄铁矿的主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参与反应)________(保留1位小数)。(2)煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为________L，制得98%的硫酸质量为________t。解析：(1)依据方程式：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up10(高温))2Fe2O3＋8SO2，SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O得关系式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)～6Fe2＋～3SO2～eq\f(3,2)FeS21eq\f(3,2)eq\a\al(0.02000mol·L－1×,0.02500L)eq\f(mFeS2,120g·mol－1)eq\f(1,0.02000mol·L－1×0.02500L)＝eq\f(\f(3,2),\f(mFeS2,120g·mol－1))m(FeS2)＝0.09000g样品中FeS2的质量分数为90.0%。(2)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up10(高温))2Fe2O3＋8SO248eq\f(10×106×90.0%,120)moln(SO2)eq\f(4,\f(10×106×90.0%,120)mol)＝eq\f(8,nSO2)n(SO2)＝1.5×105molV(SO2)＝3.36×106L由硫原子守恒得关系式：SO2～SO3～H2SO41mol98g1.5×105molm(H2SO4)×98%eq\f(1mol,1.5×105mol)＝eq\f(98g,mH2SO4×98%)得m(H2SO4)＝1.5×107g＝15t。答案：(1)90.0%(2)3.36×106154．(2024·天津高考)在肯定条件下，向ag环己烯样品中加入定量制得的bmolBr2，与环己烯充分反应后，剩余的Br2与足量KI作用生成I2，用cmol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定，终点时消耗Na2S2O3标准溶液VmL(以上数据均已扣除干扰因素)。测定过程中，发生的反应如下：(1)滴定所用指示剂为________。样品中环己烯的质量分数为______________________________________________(用字母表示)。(2)下列状况会导致测定结果偏低的是________(填标号)。a．样品中含有苯酚杂质b．在测定过程中部分环己烯挥发c．Na2S2O3标准溶液