江苏高考化学二轮最新讲义：专题十七 化学计算

专题十七化学计算【备考策略】近三年的江苏高考题中，计算题主要出现在关N A的计算、有机物组成的定性分析、利用滴定法进行的样品中某物质含量测定、盖斯定律的运用。

可以预见，２0１３年高考题中，有关N A的计算、盖斯定律的运用，仍然是高考的必考题，有关化学平衡、电离平衡为载体的计算，以化学实验为依托的关滴定法进行的某微粒含量的测定，在试题中出现的几率也很大。

类型一、基础计算例１．将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入１00 mL４．４0 mol/L盐酸中，充分反应后产生896 mL H２（标准状况），残留固体１．２8 g。

过滤，滤液中无Cu２+。

将滤液加水稀释到２00 mL，测得其中c（H+）为0．４00 mol/L。

则原混合物中单质铁的质量是Ａ．２．４g Ｂ．３．３6g Ｃ．５．60g Ｄ．１0．08g【考点透视】化学计算的常用方法和技巧方法规律与技巧差量法差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓“理论差量”，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，也可以是物质的量之化学计算组成推算平衡量计算含量检测样品量综算守恒法元素守恒电荷守恒电子转移守恒组成配比守恒平均法平均组成法平均式量法差量法质量差量体积差量物质的量差量差、反应过程中的热量差等。

该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。

守恒法化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。

质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。

元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。

电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。

电子得失守恒是指在发生氧化—还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。

关系式法实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。

对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。

利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。

用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：１、利用微粒守恒关系建立关系式，２、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，３、利用方程式的加合建立关系式。

平均值法所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。

它所依据的数学原理是：两个数Mr１和Mr２（Mr１大于Mr２）的算术平均值Mr，一定介于两者之间。

所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr１和Mr２的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。

常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。

极端假设法“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。

讨论法有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。

常见的类型：１、讨论反应发生的程度；２、讨论反应物是否过量；３、讨论反应物或生成物的组成范围；４、讨论不定方程的解。

【变式训练１】（２0１２·金陵中学模拟）某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入５0 mL b mol·L—１的硝酸溶液中，加热使其充分反应（假设硝酸只被还原成NO）。

下列说法正确的是Ａ．若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属不再溶解Ｂ．若金属全部溶解后，再加入KSCN溶液，则溶液一定呈血红色Ｃ．若金属全部溶解，且产生３３6 mL气体（标准状况），则b = 0．３Ｄ．当溶液中金属离子只有Fe３＋、Cu２＋时，则a与b 的关系为：b≥80y（１—）类型二、混合物含量计算例２．四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域，实验室对四氧化三铁纳米微粒样品进行检测。

一、定性检测：产品中铁元素价态检测试剂主要有：３mol/L硫酸、0．１mol/L氢氧化钠溶液、２0%硫氰化钾溶液、0．0１mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水（其它用品任选）（１）请选用上述试剂完成下表步骤操作现象、结论（２）称取２３.２g样品于烧杯中，加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，待固体完全溶解后，向所得溶液中加入１0．0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体３．6 g。

取滤液体积的１/１0用浓度为0．２00 mol·L—１的酸性KMnO４滴定，至终点时消耗KMnO４溶液体积２9.80mL。

样品中Fe３+和Fe２+的物质的量之比为。

三、结果讨论（３）样品中Fe３+和Fe２+的物质的量之比略大于２：１的可能原因是。

【热点透视】定量实验中的分析处理实验测定方法含量测定质量测定：固体和液体称量、气体增重（通过液体或固体吸收）称量体积测定：气体排液体（水、有机溶剂、溶液）测定物质的量浓度测定：滴定法数据处理有效数字：实际上能够测量到的数字，包括全部可靠数字及一位不确定数字在内。

计算结果要与小数点后位数最少的数一致。

有效数据：定量实验中重复数据需要甄别，删除不合理数据。

【变式训练２】（２0１２·南京市二模）聚合硫酸铁的化学式可表示为[Fe a （OH ）b （SO ４）c ]m 。

取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，将所得溶液平均分为两等份。

一份溶液中加入足量的BaCl ２溶液，得到白色沉淀１．7４7５g 。

另一份溶液，加热煮沸后，滴加稍过量SnCl ２溶液，使Fe ３+还原为Fe ２+，用甲基橙除去过量SnCl ２。

然后用0．0２000 mol/L K ２Cr ２O 7标准溶液滴定，到达滴定终点时共用去K ２Cr ２O 7标准溶液５0．00mL 。

计算聚合硫酸铁晶体中a 、b 、c 的最简整数比。

（已知：Cr ２O 7２—+6Fe ２++１４H +=２Cr ３++6Fe ３++7H ２O ）类型三、流程题中的综合计算例３．（２0１２·扬州市三模）黄色固体聚合硫酸铁（SPFS ）是一种重要的无机高分子絮凝剂，极易溶于水，作为工业和生活污水处理等领域具有重要的应用。

SPFS 可表示成Fe x （OH ）y （SO ４）z ·n H ２O 。

工业上常用的一种制备流程为：在SPFS 的多个质量指标中，盐基度是重要的质量指标之一，盐基度定义为：盐基度＝n （OH —）/３n （Fe ）×１00% 。

式中n （OH —）、n （Fe ）分别表示固体聚合硫酸铁中OH —和Fe 的物质的量。

试回答下列问题。

（１）写出在酸性介质中用NaClO ３氧化FeSO ４·7H ２O 的离子方程式。

水解、聚合（２）取7．５１ g 某固体聚合硫酸铁溶解于水，向其中加入过量的BaCl ２溶液到沉淀完全,经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀１0．４8 g,向上述滤液中加入NH ３·H ２O ，调节溶液pH=6，经过滤、洗涤、干燥得Fe ２O ３固体２．80 g 。

试计算该固体聚合硫酸铁的盐基度。

（３）计算出该固体聚合硫酸铁样品的化学式。

【特别提醒】化学计算，需防下列错误出现：１分子式写错 ２化学方程式写错或不配平或配平错 ３用关系式计算时，物质的量关系式不对 ４相对分子质量算错 ５讨论题，缺讨论过程 ⑥给出两种反应的量，不考虑一反应物过量（要有判断过程） ⑦要求写出计算规范过程：解、设未知量、方程式或关系式，计算比例关系、比例式主要计算过程、答、单位、的题目还要写出推理过程，不要省略步骤，计算过程要带单位。

注意题中对效数字的隐性要求，如所给数据都为位效数字，或都为含小数点后两位小数的数据。

【变式训练３】（２0１１·苏南四市二模）某工厂用CaSO ４、NH ３、H ２O 、CO ２制备（NH ４）２SO ４，其工艺流程如下：已知：K sp（CaCO ３）＝２．8×１0―9 ，硫酸钙悬浊液中CaSO ４１３6kg•m ―３，生产过程中CO ２的利用率为90%，并测得滤液中c （CO ３２―）为0．00１ mol•L ―１。

（１）甲中通入CO ２后发生反应的方程式为： 。

（２）求K sp （CaSO ４） ＝ （忽略溶液体积变化）。

（３）若每天用１000 m ３的悬浊液，试计算：１ 可生产纯度为9５%的（NH ４）２SO ４多少吨？２ 还需要补充含90%CaCO ３的大理石多少吨？（计算结果保留一位小数） 4)2SO 4 生石灰 CO 2（循环使用）１．１9．２ g Cu 与适量浓HNO ３反应，当铜全部反应后，共收集到标准状况下的气体１１．２L （不考虑NO ２转化为N ２O ４），反应消耗的硝酸的物质的量可能是Ａ．１ mol Ｂ． １．１ mol Ｃ．２．２ mol Ｄ．２．４mol ２．（２0１１·苏南四市二模）２．8gFe 全部溶于一定浓度、２00mL 的HNO ３溶液中，得到标准状况下的气体１．１２L ，测得反应后溶液的pH 为１。

若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断正确的是A ．反应前HNO ３溶液的浓度为１．0mol·L —１B ．１．１２L 气体是NO 、NO ２的混合气体C ．反应后溶液中c （NO ３—）＝0．8５mol·L —１D ．反应后的溶液最多还能溶解１．8２gFe ３．（２0１２·南通一中模拟）联氨（N ２H ４）及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N ２H ４与N ２O ４反应能放出大量的热。

（１）２５℃时，１．00 g N ２H ４（l ）与足量N ２O ４（l ）完全反应生成N ２（g ）和H ２O （l ），放出１9．１４ kJ 的热量。

则反应２N ２H ４（l ）+N ２O ４（l ）＝３N ２（g ）+４H ２O （l ）的ΔH= kJ ·mol —１。

（２）１7℃、１．0１×１0５ Pa ，密闭容器中N ２O ４和NO ２的混合气体达到平衡时，c （NO ２）=0．0３00 mol ·L —１、c （N ２O ４）=0．0１２0 mol ·L —１。