2021年高考化学总复习第一章《从实验学化学》专题讲座一化学计算的常用方法

2021年高考化学总复习第一章《从实验学化学》

专题讲座一化学计算的常用方法

方法一守恒法

1．应用原理

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”。在化学变化中的各种各样的守恒，如质量守恒、元素守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。

2．解题步骤

题组一原子守恒

1.密胺是重要的工业原料，结构简式如图所示。工业上以液氨和二氧化碳为原料，以硅胶为催化剂，在一定条件下通过系列反应生成密胺。若原料完全反应生成密胺，则NH3和CO2的质量之比应为()

A．17∶44 B．22∶17

C．17∶22 D．2∶1

答案 C

解析根据密胺的结构简式和元素守恒可知，一个密胺分子中有三个碳原子和六个氮原子，所以合成 1 mol 密胺需要 3 mol CO2和 6 mol NH3，NH3和CO2的质量之比应为(6×17)∶(3×44)＝17∶22。

2．28 g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．36 g B．40 g C．80 g D．160 g

答案 B

解析 28 g 铁粉溶于稀盐酸中生成氯化亚铁溶液，然后加入足量的Na 2O 2固体，由于Na 2O 2固体溶于水后生成氢氧化钠和氧气，本身也具有强氧化性，所以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Fe 2O 3，根据铁原子守恒， n (Fe 2O 3)＝12n (Fe)＝12×28 g

56 g·mol －1

＝0.25 mol 所得Fe 2O 3固体的质量为：0.25 mol ×160 g·mol －

1＝40 g 。 题组二 电荷守恒

3．将a g Fe 2O 3、Al 2O 3样品溶解在过量的200 mL pH ＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH 溶液，使Fe 3＋

、Al 3＋

刚好沉淀完全，用去NaOH 溶液100 mL ，则NaOH 溶液的浓度为________________。 答案 0.2 mol·L －1

解析 当Fe 3＋

、Al 3＋

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 ，且变化过程中Na ＋

的量不变。根据电荷守恒可知：n (Na ＋

)n (SO 2

－4)＝21

，所以，n (NaOH)＝n (Na ＋)＝2n (SO 2－4)＝n (H ＋)＝0.1 mol·L －1×0.2 L ＝0.02 mol ，c (NaOH)＝0.02 mol 0.1 L ＝0.2 mol·L －

1。 4．若测得雨水所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据判断试样的pH ＝________。 答案 4

解析 根据表格提供的离子可知，NH ＋

4水解导致试样溶液呈酸性，再根据电荷守恒可知，c (K ＋

)＋c (NH ＋

4 )＋c (Na ＋

)＋c (H ＋

)＝2c (SO 2－

4)＋c (Cl －

)＋c (NO －

3)，将表格中的数据代入得H ＋

浓度为10－

4 mol·L －1，则pH 为4。

易错警示 列式时不要忘了离子浓度前乘上离子所带电荷数。 题组三 电子守恒

5．某强氧化剂XO(OH)＋

2可被Na 2SO 3还原。如果还原1.2×10－

3 mol XO(OH)＋

2需用30 mL 0.1 mol·L

－1

的Na 2SO 3溶液，那么X 元素被还原后的物质可能是( )

A ．XO

B ．X 2O 3

C ．X 2O

D ．X 答案 D

解析 由题意知，S 元素由＋4价→＋6价，假设反应后X 的化合价为＋x 价，根据氧化还原反应中得失电子数目相等可得，1.2×10－

3 mol ×(5－x )＝0.03 L ×0.1 mol·L －

1×(6－4)，解得x ＝0，所以X 元素被还原后的物质是X ，D 项正确。

6．[2016·全国卷Ⅲ，28(2)]以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O 5)是接触法生产硫酸的催化剂。

从废钒催化剂中回收V 2O 5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质 V 2O 5 V 2O 4 K 2SO 4 SiO 2 Fe 2O 3 Al 2O 3 质量分数/% 2.2～2.9

2.8～

3.1

22～28

60～65

1～2

<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

“氧化”中欲使3 mol 的VO 2＋

变为VO ＋

2，则需要氧化剂KClO 3至少为________ mol 。 答案 0.5

解析 “氧化”中使3 mol 的VO 2＋

变为VO ＋

2，转移电子的物质的量为3 mol ×(5－4)＝3 mol ；氧化剂KClO 3被还原为KCl ，Cl 元素的化合价由＋5价降低到－1价，根据电子守恒可知，需要KClO 3的物质的量至少为3 mol 6＝0.5 mol 。

方法二 关系式法 1．应用原理

关系式法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的“量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。 2．解题步骤

7．在氧气中燃烧0.22 g 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10 mL 0.5 mol·L －1

氢氧化钠溶液完全

中和，则原混合物中硫的百分含量为( ) A ．72% B ．40% C ．36% D ．18% 答案 C

解析 由S 原子守恒和有关反应可得出： S ～H 2SO 4～2NaOH