3 章末整合提升

章末整合提升
化学计算的常用方法——守恒法
[典例1] 向一定量的Fe 、FeO 、Fe 2O 3的混合物中加入100 mL 1 mol/L 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况下)的气体。

所得溶液中加入KSCN 溶液无红色出现，混合物中铁元素的质量分数为( )
A ．81.4%
B ．77.8%
C ．68.6%
D ．无法计算
【解析】 用盐酸溶解混合物后，向得到的溶液中加入KSCN 溶液，无红色出现，说明得到的溶液中溶质是氯化亚铁，即混合物中的铁元素最终全部以氯化亚铁的形式存在，HCl 的物质的量为1 mol/L ×0.1 L ＝0.1 mol ，根据氯元素守恒，则n (Fe)＝n (FeCl 2)＝1
2×n (HCl)
＝0.05 mol ，m (Fe 元素)＝0.05 mol ×56 g/mol ＝2.8 g ，根据氢元素守恒，生成氢气的物质的量为n (H 2)＝0.224 L
22.4 L ·mol －1＝0.01 mol ，Fe 与HCl 反应生成0.01 mol H 2消耗HCl 的物质的量
为0.01 mol ×2＝0.02 mol ，则与氧化物反应的HCl 的物质的量为0.1 mol －0.02 mol ＝0.08 mol ，所以氧化物中含有n (O)＝0.08 mol ×1
2＝0.04 mol ，m (O)＝0.04 mol ×16 g/mol ＝0.64 g ，
则混合物中铁元素的质量分数为 2.8 g
2.8 g ＋0.64 g
×100%≈81.4%，A 项正确。

【答案】 A 【针对训练】
1．在硫酸、明矾和硫酸铝组成的混合溶液中，c (Al 3＋
)＝0.3 mol·L －
1，c (SO 2－
4)＝0.7 mol·
L －1
，c (H ＋
)＝0.1 mol·L －
1，则c (K ＋
)为( )
A ．0.15 mol ·L －1
B ．0.2 mol·L －
1
C ．0.3 mol ·L －1
D ．0.4 mol ·L －
1
解析：选D 。

根据电荷守恒可得c (Al 3＋)×3＋c (H ＋)＋c (K ＋)＝c (SO 2－4)×2＋c (OH －)，在
含有硫酸、明矾和硫酸铝的混合溶液中，c (OH －)可忽略不计，则c (K ＋)＝0.4 mol ·L －1。

2．将3.6 g 炭粉和29 g Fe 3O 4质量分数为80%的磁铁矿粉混合后，隔绝空气加强热，充分反应后收集到的气体是( )
A ．CO 2
B ．CO
C ．CO 、CO 2的混合物，其中CO 的体积占1
2
D ．CO 、CO 2的混合物，其中CO 的体积占2
3
解析：选D 。

n (C)＝ 3.6 g
12 g ·mol －1＝0.3 mol ，n (O)＝4n (Fe 3O 4
)＝4×29 g ×80%232 g ·mol －1
＝0.4 mol ，由于12＜n （C ）n （O ）＝3
4＜1，故生成的气体为CO 和CO 2的混合物。

由原子守恒可知，n (CO)＋
n (CO 2)＝n (C)＝0.3 mol ，n (CO)＋2n (CO 2)＝n (O)＝0.4 mol ，将两式联立，解得n (CO 2)＝0.1 mol ，n (CO)＝0.2 mol ，故D 项正确。

3．(2019·西安高一检测)一定条件下，当溶液中XO －
4与H 2O 2分子个数比恰好为2∶5时，溶液中XO －
4被还原为较低价态，则X 元素的化合价变为( )
A ．＋2
B ．＋3
C ．＋4
D ．＋5
解析：选A 。

设XO －4
被还原后X 元素的化合价为a ，据得失电子守恒知，(7－a )×2＝[0－(－1)]×2×5⇒a ＝＋2。

化学计算的常用方法——差量法
[典例2] 把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H ＋
与SO 2－
4的物质的量浓度之比为( )
A ．1∶4
B ．2∶7
C ．1∶2
D ．3∶8
【解析】 设原溶液中H 2SO 4和CuSO 4的物质的量分别为n (H 2SO 4)、n (CuSO 4)。

Fe ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2↑ Δm (减)
1 mol 56 g n (H 2SO 4) m 1 g Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu Δm (增)
1 mol 8 g n (CuSO 4) m
2 g
因为剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，所以Δm (减)＝Δm (增)，则m 1 g ＝m 2 g ，即56×n (H 2SO 4)＝8×n (CuSO 4)，n （H 2SO 4）
n （CuSO 4）＝856＝1
7，则c （H ＋）c （SO 2－4
）＝1×21＋7＝14。

【答案】 A 【针对训练】
4．把4.48 L(标准状况) CO 2通过一定质量的固体Na 2O 2后，收集到3.36 L(标准状况)气体，则这3.36 L 气体的质量是( )
A ．3.8 g
B ．5.6 g
C ．4.8 g
D ．6.0 g
解析：选D 。

2CO 2＋2Na 2O 2===2Na 2CO 3＋O 2 ΔV 2 1 1
2．24 L 1.12 L (4.48－3.36) L
即参加反应的CO 2为2.24 L ，剩余CO 2的体积为4.48 L －2.24 L ＝2.24 L 。

生成的O 2为1.12 L 。

从而可求出气体的总质量为 2.24 L 22.4 L/mol ×44 g/mol ＋1.12 L
22.4 L/mol
×32 g/mol ＝6.0 g 。

5．为了检验某含有NaHCO 3杂质的Na 2CO 3样品的纯度，现将w 1 g 样品加热，其质量变为w 2 g ，则该样品的纯度(质量分数)是( )
A.84w 2－53w 1
31w 1
B.84（w 1－w 2）31w 1
C.73w 2－42w 131w 1
D.115w 2－84w 131w 1
解析：选A 。

由题意知(w 1－w 2) g 应为NaHCO 3分解生成的CO 2和H 2O 的质量，设样品中NaHCO 3质量为x g ，由此可列如下关系：
2NaHCO 3=====△
Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O 2×84 62 x g (w 1－w 2) g
2×84x g ＝62
（w 1－w 2） g
，解得x ＝84（w 1－w 2）31，则w (Na 2CO 3)＝w 1－x w 1＝84w 2－53w 131w 1，
A 项正确。

化学计算的常用方法——关系式法
[典例3] 用CO 还原10.0 g 某磁铁矿石样品(所含的杂质不参加反应)，生成的CO 2再跟过量的石灰水反应，得到12.8 g 沉淀。

求该磁铁矿石中Fe 3O 4的质量分数。

【解析】 发生的化学反应有 Fe 3O 4＋4CO=====高温
3Fe ＋4CO 2、 CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O 。

可以得出下列关系： Fe 3O 4～4CO 2～4CaCO 3 232 400 m (Fe 3O 4) 12.8 g 232∶m (Fe 3O 4)＝400∶12.8 g ， 解得m (Fe 3O 4)＝7.424 g ， w (Fe 3O 4)＝
7.424 g
10.0 g
×100%＝74.24%。

【答案】 74.24% 【针对训练】
6．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物与足量盐酸反应，消耗的H ＋
和产生的CO 2
的物质的量之比为6∶5，则该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为( )
A ．1∶1
B ．1∶2
C ．1∶3
D ．1∶4
解析：选B 。

设该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量分别为a mol 和b mol ，则(A 代表二价金属)
ACO 3～2H ＋～CO 2， A(HCO 3)2～2H ＋～2CO 2 a mol 2a mol a mol b mol 2b mol 2b mol 由(2a ＋2b )∶(a ＋2b )＝6∶5可得，a ∶b ＝1∶2。

7．Mg 、Zn 、Al 、Fe 四种金属单质分别与足量的稀硫酸反应，放出H 2的物质的量与投
入金属的质量的关系如图所示，则①②③④所表示的金属分别是(
)
A ．Al 、Mg 、Fe 、Zn
B ．Fe 、Zn 、Mg 、Al
C ．Mg 、Al 、Zn 、Fe
D ．Zn 、Fe 、Mg 、Al
解析：选A 。

利用关系式可知，当产生1 mol H 2时所需4种金属的质量分别如下：
结合题图可知①②③④分别表示Al 、Mg 、Fe 、Zn 。

8．将a mol 钠和a mol 铝一同投入m g 足量水中，所得溶液密度为d g ·cm －
3，该溶液
中溶质的质量分数为( )
A.82a 46a ＋m %
B.8 200a 46a ＋2m %
C.8 200a 46a ＋m
% D.8 200a 69a ＋m
% 解析：选C 。

本题既考查了Na 与H 2O 的反应，又考查了Al 与NaOH 溶液的反应，应注意用关系式法来进行计算。

2Na ～ 2NaOH ～ H 2↑ a mol a mol a
2 mol
2Al ～2NaOH ～2NaAlO 2～3H 2↑ a mol a mol a mol
3a
2
mol 所得溶液的质量为23a g ＋27a g ＋m g －⎝⎛⎭⎫a 2 mol ＋3
2a mol ×2 g ·mol －1＝(46a ＋m ) g ，溶液中的溶质为NaAlO 2，质量为a mol ×82 g ·mol －1＝82a g ，所以w (NaAlO 2)＝
82a g
（46a ＋m ） g ×100%＝8 200a
46a ＋m
%。