第02讲以物质的量为核心的有关计算（精讲课件）-高考二轮精准复习45讲

高中化学二轮精准复习45讲第02讲以物质的量为核心的计算2023高考化学计算的特点是主要考查学生知识建构的整体性和灵活应用的能力，综合性较强；试题整体的计算量不大，更多的是对化学基本概念、理论和性质的理解，试题不会做数学游戏、审题绕圈子，会保留化学计算的本来面目；把实验操作、生产实践和化学计算综合起来，或者通过图表、报刊文献等背景呈现方式、力求题型出新，体现化学学科对计算的要求，更体现对计算综合能力的考查；考试方式的变化决定了化学计算应该降低难度。化学计算题还常同时考查化学基础知识和数学思维，数学思维包括逻辑推理、数形变换等。化学计算常要根据量的关系建立数学模型，但建立教学模型的前提应该是先建立正确的化学概念、弄清概念的含义，即找出计算依据。只有对化学基本概念、基础知识正确理解，建立起来的算式或数学表达关系才能正确，才能顺利解答计算题。化学计算在高考中的考查

[必备知识]1.明确一个中心:必须以“物质的量”为中心——“见量化摩,遇问设摩”以物质的量为中心的计算的解题思维路径方法内容(1)关系式法多步反应计算的特征是多个反应先后发生,起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式,依据化学方程式找出反应过程中不同反应步骤之间反应物、生成物的物质的量的关系,最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系,列出计算式求解,从而简化运算过程(2)守恒法所谓“守恒”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”。一切化学反应都遵循守恒定律,在化学变化中有多种守恒关系,如元素质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等(3)差量法差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题的关键是把化学方程式中对应的理论差量及实际差量与未知量列成比例式,然后求解(4)热重分析法热重分析是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术,用来研究材料的热稳定性和组分。晶体加热时失重一般是先失水,再失非金属氧化物。晶体中金属仍在残余固体中,失重最后一般剩余金属氧化物,根据剩余物质的质量可进行相应的计算和分析2.掌握四种方法1．应用原理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，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式，将该物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间“量”的关系。2．解题步骤类型一关系式法在滴定实验中的应用1.某FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下。Ⅰ.称取dg样品置于锥形瓶中,加入稀硫酸溶解,水浴加热至75℃。用amol·L-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色,消耗KMnO4溶液b1mL。Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀硫酸酸化后,在75℃继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色,又消耗KMnO4溶液b2mL。样品中所含H2C2O4·2H2O(M=126g·mol-1)的质量分数表达式为

。

下列关于样品组成分析的说法,正确的是

(填字母)。C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低D.若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高【解题思路】

2.准确称取0.2500g氯化亚铜样品置于一定量的0.5mol·L-1FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加20mL水,用0.1000mol·L-1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mLCe(SO4)2溶液。有关化学反应为Fe3++CuCl===Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+。计算上述样品中CuCl的质量分数是

。

答案

97.91%类型二关系式法在工艺流程中的应用3．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下：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃

和80℃]若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。方法指导考向2

守恒法的应用1.(双选)将mg铜粉和锌粉的混合物分成两等份,将其中一份加入200mL的稀硝酸中并加热,固体和硝酸恰好完全反应,并产生标准状况下的NO气体2.24L;将另一份在空气中充分加热,得到ng固体,将所得固体溶于上述稀硝酸,消耗硝酸的体积为VmL。下列说法不正确的是(

)A.V=150B.硝酸的浓度为2mol·L-1C.mg铜粉和锌粉的物质的量之和为0.15molD.n=m+2.4答案

CD

解析

其中一份与200

mL的稀硝酸恰好完全反应,溶液中溶质为Cu(NO3)2和Zn(NO3)2,NO的物质的量为2.24

L÷22.4

L·mol-1=0.1

mol,转移电子为0.1

mol×(5-2)=0.3

mol。铜和锌被氧后都表现+2价,根据电子转移守恒可知n(Cu)+n(Zn)=0.3

mol÷2=0.15

mol,故反应后溶液中

的物质的量为0.15

mol×2=0.3

mol,由N原子守恒可知200

mL溶液中HNO3的物质的量为0.1

mol+0.3

mol=0.4

mol,故HNO3的物质的量浓度为0.4

mol÷0.2

L=2

mol·L-1。铜和锌在空气中充分加热会生成相应的氧化物和硝酸,反应后生成Cu(NO3)2、Zn(NO3)2消耗HNO3的物质的量为0.15

mol×2=0.3

mol,故消耗硝酸的体积为0.3

mol÷2

mol·L-1=0.15

L,即150

mL,故A正确;由分析可知,HNO3的物质的量浓度为0.4

mol÷0.2

L=2

mol·L-1,故B正确;每一份金属混合物中n(Cu)+n(Zn)=0.15

mol,则m

g铜粉和锌粉的物质的量之和为0.15

mol×2=0.3

mol,故C不正确;每一份金属混合物总质量为0.5m

g,得到n

g固体为CuO、ZnO的混合物,n(O)=n(Cu)+n(Zn)=0.15

mol,则n

g=0.5m

g+0.15

mol×16

g·mol-1=(0.5

m+2.4)g,故D不正确。4.将一定质量的铜粉加入到100mL某浓度的稀硝酸中,充分反应后,容器中剩有m1g铜粉,此时共收集到NO气体448mL(标准状况)。然后向上述混合物中加入足量稀硫酸至不再反应为止,容器中剩有铜粉m2g,则m1-m2的值为(

)A.5.76 B.2.88 D.0答案

A

解析

铜粉加入到100

mL某浓度的稀硝酸中,充分反应后,容器中剩有m1

g铜粉,反应生成Cu(NO3)2和NO气体,NO的物质的量为n(NO)=0.448

L÷22.4

L·mol-1=0.02

mol,根据电子转移守恒可知,参加反应的铜的物质的量为0.02

mol×(5-2)÷2=0.03

mol,根据铜元素守恒可知,溶液中n[Cu(NO3)2]=0.03

mol,考向3

差量法的应用5.工业纯碱中常含有NaCl、Na2SO4等杂质。某研究小组设计了如下实验装置,通过纯碱与酸反应生成的CO2来测定质量为mg的工业纯碱的纯度,下列叙述正确的是(

)A.通过称量反应前后装置B的质量,获取CO2的质量B.通过称量反应前后装置C的质量,获取CO2的质量C.通过称量反应前后装置C和D的质量,获取CO2的质量D.通过称量反应前后装置D的质量,获取CO2的质量答案

B

解析

根据题意分析,装置B的目的是干燥二氧化碳,不能通过称量反应前后装置B的质量获取反应生成的CO2的质量,故A错误;装置C的目的是吸收反应生成的二氧化碳,通过称量反应前后装置C的质量可以获取反应生成的CO2的质量,故B正确;装置D中的碱石灰可以防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C,不能通过称量反应前后装置D的质量获取反应生成的CO2的质量,故C错误;装置D中的碱石灰可以防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C,不能通过称量反应前后装置D的质量获取反应生成的CO2的质量,故D错误。6.碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠。现加热5.00g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物质量减少了0.31g,则原混合物中碳酸钠的质量为(

)A.3.38g B.4.58g C.4.16g D.4.41g

解析

碳酸钠较稳定,加热一般不分解,只有碳酸氢钠受热分解。设混合物中含有NaHCO3的质量为x,则2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

Δm2×84

62x

0.31

g(2×84)∶62=x∶0.31

g,解得x=0.84

g,所以m(Na2CO3)=5

g-m(NaHCO3)=5

g-0.84

g=4.16

g,选项C正确。答案

C考向4

利用“热重分析法”确定物质组成(2)析图。分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图中的曲线和相关点建立联系。(3)用图。将相关的化学知识与图中曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。方法指导7.ZnSO4·7H2O在不同的温度下分解产物不同,取28.70gZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。分析数据,680℃时所得固体的化学式为(

)A.ZnO B.Zn3O(SO4)2C.ZnSO4

D.ZnSO4·H2O答案

B

解析

28.70

g

ZnSO4·7H2O的物质的量为0.1

mol,由Zn元素守恒可以知道,生成ZnSO4·H2O或ZnSO4或ZnO时,物质的量均为0.1

mol。若得ZnSO4·H2O的质量为17.90

g(100

℃);若得ZnSO4的质量为16.10

g(250

℃);若得ZnO的质量为8.10

g(930

℃);据此可确定680

℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。8.煅烧NH4VO3可制得V2O5,煅烧过程中固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时,得到的固体物质化学式为

,300~350℃放出气态物质的化学式为

。

答案

HVO3

H2O解析

煅烧NH4VO3时,固体质量随温度变化的曲线如题图所示。加热到200

℃时,质量减少0.17

g,所以0.01

mol

NH4VO3受热分解生成气体为0.01

mol

NH3,发生NH4VO3NH3↑+HVO3;加热到350

℃时固体质量减少0.09

g,失去0.005

mol

H2O,发生的反应为2HVO3H2O+V2O5,则放出