2022年高考化学 考前30天冲刺押题系列 第三部分 专题01 关系式法

2022年高考化学 考前30天冲刺押题系列 第三部分 专题01 关系式法关系式法常常应用于多步进行的连续反应，因前一个反应的产物是后一个反应的反应物，可以根据中间物质的传递关系，找出原料和最终产物的相应关系式。它是化学计算中的基本解题方法之一，利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算，免去逐步计算中的麻烦，简化解题步骤，减少运算量，且计算结果不易出错，准确率高。一、关系式法四大特点要熟练掌握并娴熟运用关系式法进行解题，必须明确四大特点。1. 关系式法的条件：已知的反应物与所求物不在同一反应中。2. 关系式法的适用范围：适用于有关纯度的多步反应计算和工业生产上的综合计算。3. 关系式法的思路：明确变化的始态和终态，按实际工业生产的情况确定反应的关系式。4. 关系式法的解题步骤：正确写出各步反应的化学方程式；根据化学方程式找出可以作为中介的物质，并确定最初反应物、中间物、最终生成物之间的量的关系；确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系；根据所找关系及已知条件进行计算。二、关系式法三大应用例1、由氧化制NO的转化率为96%，NO转化为的转化率为92%，现有10t ，总共可以制得63%的多少吨？解析：这是一道纵向型的多步反应计算型。起始物质为，终端物质为。氨氧化法制硝酸的原理为，=。从以上三个化学方程式来看，氨与硝酸的关系式似乎应是，但工业生产上NO要进行循环利用，经过多次循环后，氨几乎全部转化为硝酸，则关系式应为。设可制得63%的的质量为x，则，解得：x=51.95t。例2. 工业上生产电石是用生石灰与焦炭在电炉内加热进行的，假设原料的利用率为95%，则36t焦炭可生产多少t乙炔？2. 横向型。在多个具有并列关系的反应中存在一个共同关系。已知物质和待求物质之间的关系式，可通过反应相加得到，也可不经中间物质而直接得到。例2、有的混合物14.8g，把它配成稀溶液后加入12.4g碱石灰，充分反应后，溶液中已检测不到，然后将体系中的水分蒸干，得到29.0g白色固体。求：（1）原混合物中的质量。（2）碱石灰中CaO和NaOH的质量。由于反应前后质量增加：，将两化学方程式相加得：，将两化学方程式相加得：CaONaHCO3CaCO3NaOH。从两式可以看出，式中固体的质量增加，式中固体的质量不变，所以根据式可得到关系式：Na2CO3m（增）10618 x1.8g解得：x=10.6g。即，=14.8g10.6g=4.2g。又由于溶液中已检测不到，则说明已全部转化为沉淀，于是有如下关系式：，则，m(NaOH)=12.4g8.4g=4.0g。点评：横向型多步反应计算题大多可将化学方程式相加得到另一个关系式，有时得到的关系式并不一定是实际存在的。另外，关系式中也不一定都是具体物质的化学式，也可以是质量的变化量、电子转移数、体积改变量，等等。3、关系式法综合应用例3. 为测定某石灰石中的质量分数，称取Wg石灰石样品，加入过量的浓度为6mol/L的盐酸，使它完全溶解，加热煮沸，除去溶解的，再加入足量的草酸铵溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀：，过滤出后，用稀溶解：，再用蒸馏水稀释溶液至，取出用的酸性溶液滴定，此时发生反应：，若滴定终点时消耗amol/L的，计算样品中的质量分数。评析：当题目中出现一些陌生度较高的化学方程式时，要根据题给信息，耐心细致地寻找物质或元素间的量的转化关系，再通过守恒法、差量法、方程式叠加法等方法确定正确的关系式，达到顺利准确解题的目的。用关系式法解多步反应计算题比常规分步解法快捷，解题的速度和准确度大幅度提高。要学好多步反应的计算，必须掌握关系式法。 【母题与衍生】【母题1】为测定某石灰石中CaCO3的质量分数，称取W g石灰石样品，加入过量的浓度为6 mol/L的盐酸，使它完全溶解，加热煮沸，除去溶解的CO2，再加入足量的草酸铵(NH4)2C2O4溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀，离子方程式为：C2O+Ca2+=CaC2O4，过滤出CaC2O4后，用稀硫酸溶解：CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4，再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定，此时发生反应：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O，若滴定终点时消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL，计算样品中CaCO3的质量分数。【点拨】对于多步反应，可根据各种的关系(主要是化学方程式、守恒等)，列出对应的关系式，快速地在要求的物质的数量与题目给出物质的数量之间建立定量关系，从而免除了涉及中间过程的大量运算，不但节约了运算时间，还避免了运算出错对计算结果的影响，是最经常使用的方法之一。【解题锦囊】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的方法，称为“关系式”法。 关系式法常常应用于多步进行的连续反应。在多步反应中，第一步反应的产物，即是下一步反应的反应物。根据化学方程式，每一步反应的反应物和生成物之间有一定的量的关系，即物质的量之比是一定的。所以，可以利用某中间物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间的量的关系。它是化学计算中的基本解题方法之一，利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算，免去逐步计算中的麻烦，简化解题步骤，减少运算量，且计算结果不易出错，准确率高。 用关系式法解题的关键是建立关系式，而建立关系式一般途径是： (1) 利用化学方程式之间的化学计量数间的关系建立关系式； (2) 利用化学方程式的加合建立关系式； (3) 利用微粒守恒建立关系式。【衍生1】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CO2再跟过量的石灰水反应，得到12.8 g沉淀。求磁铁矿石中Fe3O4的质量分数。【点拨】寻找关系式的方法是：（1）对于独立的化学反应，可以通过化学方程式，或反应中某原子、离子守恒，找出它们物质的量之间的关系，然后进行计算。（2）对于连续发生的多步化学反应，可以根据前后某元素的原子、离子的数量不变找到关系式（假定反应过程中它没有损失），不过象氨氧化法制硝酸的中间反应，虽然有氮原子损失，但对实际工业生产来说，由于NO的循环利用，故仍可认为有如下关系式：NH3HNO3 ，否则应由多个化学反应找出关系式。 【衍生2】一定量的铁粉和9克硫粉混合加热，待其反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共收集得9克水，求加入的铁粉质量为（）A.14g B.42g C.56g D.28g 【点拨】注意Fe FeS(铁守恒) H2S(硫守恒) H2O(氢守恒)，在关系式中的应用。【衍生3】200吨含硫40%的黄铁矿，用接触法可以制得95%的硫酸（不考虑中间过程的损耗）的质量为（ ）A.257.5吨 B.277.5吨 C.225.5吨 D.300.5吨【解析】根据反应前后硫原子数不变，可得关系式：2SFeS22H2SO4 即:S H2SO4 32 98 200t40% 95%x3298 = 20040%95%xx = 257.5t 【答案】A【点拨】注意硫元素守恒，在关系式中的应用。【衍生4】在O2气中灼烧0.44g S和Fe组成的化合物，使其中的S全部转变为SO2，把这些SO2全部氧化转变为H2SO4。这些H2SO4可以用20mL 0.50molL-1NaOH溶液完全中和。则原化合物中S的百分含量为 （ ）A18% B46% C53% D36%【解析】解：全部反应过程中，各物质的量的关系可用下式表示：SSO2SO3H2SO42NaOH32g2molx(0.020.5)molx=0.16g【衍生5】用黄铁矿可以制取 H2SO4，再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅烧含 FeS2 80.2% 的黄铁矿 75.0 t，最终生产出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率为 92.6%，H2SO4 的利用率为 89.8%，试求黄铁矿制取 H2SO4 时的损失率为（ ）A. 23.8% B. 33.4% C. 35.6% D. 63.8% 【专家预测】1、金属锡的纯度可以通过下述方法分析：将试样溶于盐酸，反应的化学方程式为：Sn2HCl=SnCl2H2再加入过量的FeCl溶液，发生如下反应：SnCl22FeCl=SnCl42FeCl2最后用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成Fe2+，反应的化学方程式为：现有金属锡试样0.613g，经上述反应后，共用去0.100 mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求试样中锡的百分含量（假定杂质不参加反应）。解析：该题是应用关系式法解多步反应的综合计算。根据题目所给出的三个化学反应，得出Sn与K2Cr2O7的物质量的关系。 2、在100mL 36.5%的浓盐酸（密度为1.18g/cm3）中加入多少mL 2mol/L的稀盐酸（密度为1.08g/cm3），才能配成6mol/L的盐酸（密度为1.10g/cm3）。 同一溶质的两种不同浓度的溶液混合时，混合溶液的浓度介于溶液之间，混合液跟两原溶液中溶质、溶液量的基本关系是： （1）混合液中所含溶质的总量等于两原溶液的溶质质量之和。 （2）混合溶液的质量等于两原溶液的质量之和，但体积不等于两原溶液的体积之和(当两原溶液很稀时，通常把混合液的体积近似地看做两原溶液的体积之和。) 在应用上述关系进行复杂的混合溶液计算时，可先算出混合溶液的总质量和溶质的总质量，然后再求出混合溶液的浓度。 设需加入VmL 2mol/L的盐酸 混合液中溶质的总物质的量 混合溶液的总体积： 混合液的物质的量浓度： 3、将5.000gNaCl、NaBr、CaCl2的混合物溶于水，通入氯气充分反应，然后把溶液蒸干并灼烧，得残留物4.914g。灼烧后的残留物再溶于水，并加足量的Na2CO3溶液，所得沉淀经干燥后质量为0.270g。求混合物中各化合物的质量百分组成。 分析：根据题意可列出下图示，帮助审清题意，找出思路和解法。根据图示可分析： （1）CaCO3的质量为0.270g，由它可求出CaCl2的质量。4、现有氧化铜和碳粉的混合物共Amol，将它在隔绝空气条件下加热，反应完全后，冷却，得到残留固体。 （1）写出可能发生反应的化学方程式 （2）若氧化铜在混合物中的量的比值为 问：x为何值时，残留固体为何种物质？写出残留固体的物质的量与x值之间 的关系。将结果填入下表。 残 留 固 体 x值 分 子 式 物质的量 解析：（1）首先写出有关的化学反应方程式，根据化学方程式中有关物质间的物质的量的关系，分析当CuO恰好完全反应时，x值是多少？ 按式反应，x值为时，反应物恰好反应；按式反应，x值为时，反应物恰好完全反应。 （2）当时，CuO过量，按C的量计算。 剩余CuO的物质的量 （3）当不足量，按CuO的量计算，生成铜的量为Ax。 （4）当时，C过量，按式中的CuO的量计算，生成铜为Ax，剩余C的物质的量为： 将所得结果的有关数值填入下表：x 值 残 留 固 体 分 子 式 物 质 的 量 CuCuO 2A（1x）A（3x2） Cu Ax（或A） Cu Ax Cu Ax（或） CuC AxA（12x） 5、把过量的Fe粉投入到FeCl3和CuCl2组成的混合溶液中，充分搅拌，反应后过滤、干燥，称得不溶性物质的质量与加入铁粉的质量相等。求混合物中FeCl3和CuCl2的物质的量之比是多少？反应后所得不溶物为铜粉和过量的铁粉。按题意，反应中与FeCl3和CuCl2反应而消耗铁粉的质量与置换出铜粉的质量一定相等，按比等量关系用代数法求解。6、已知NO2与NaOH溶液反应：3NO22NaOH=2NaNO3NOH2O，NO和NO2可一起与NaOH溶液作用现欲用V L某烧碱溶液使由nmol NO和m mol NO2组成的混合气体中的氮全部进入溶液中，NaOH溶液的物质的量浓度至少为多少？7、将7.28g Fe溶于过量的稀H2SO4中，在加热的条件下，用2.02gKNO3去氧化溶液中Fe2+，待反应完全后，剩余Fe2+还需0.4mol/L KMnO4溶液25mL才能完全氧化，已知其反应方程式为：。通过计算、确定KNO3的还原产物是什么？（还原产物为氧化物）并写出其离子方程式。8、在已平衡的托盘天平左右托盘上各放一等质量的烧杯，并分别往烧杯中注入5 mol/L盐酸60 mL向左盘烧杯中放入粉末，往右盘烧杯中加入x g A物质粉末，充分反应后天平仍保持平衡（1）若A为当a15时，x的值为_（用含a的代数式表示，以下同）当18.6a15时，x的值为_当a18.6时，x的值为_（2）若A为，且两只烧杯中均无固态物质存在，则x的取值必须满足的条件是_当0.3 mol HCl与恰好完全反应时，消耗的质量为：时；0.3 mol HCl与恰好完全反应，消耗的质量为：0.38425.2 g（1）a15 g时，盐酸对于、均过量，天平保持平衡的条件是： x1.176a （2）a15 g时，盐酸对于不足，且对于恰好完全反应时，加入的烧杯内反应体系的增重量为a-0.1544，而加入的烧杯内反应体系的增重量为0.340则天平保持平衡的条件是：a-0.15440.340a18.6因此，18.6a15时，天平保持平衡的条件是： x2，1a-13.86（3）当a18.6时，天平保持平衡的条件是：a-0.1544x-0.344xa6.6因为烧杯中无固体剩余，说明a15、的摩尔质量相当，当等质量的、与酸完全反应时，生成质量相等所以天平保持平衡时：xa159、将a mol的和固体混合后，在密闭容器中加热到250，让其充分反应，假设分解产生的与反应完后，再与反应（1）当剩余固体为，排出气体为，时，的值为_（2）当剩余固体为，NaOH，排出气体为，时，的值为_（3）当时，剩余固体为_，排出气体为_（4）当排出的和为等物质的量时，则的值为_（1）当剩余固体为，排出气体为、时，因为没有NaOH生成，水未与反应将方程式2得：由方程式可知：（2）当剩余固体为、NaOH，排出气体为、时，由于有NaOH生成，所以有水与反应假设反应后无生成，将方程式2得：由方程式可知此时因为有水生成，所以（3）当时，由2讨论可知：剩余固体为、NaOH、；排出气体为（4）当排出的和为等物质的量时，依方程式讨论有： 2bbbb b 设反应的的物质的量为x xx 依题意有： 所以，反应中消耗的物质的量为：，用去的物质的量为：所以，10：用含的硫铁矿生成硫酸，已知该矿石的利用率为95%，SO2的转化率为90%，SO3的吸收过程中损失率为2%，求生产500t98%的硫酸需矿石的质量和标况下空气的体积。（假设空气中氧气的体积分数为20%）。解之得：另外，氧气参与了两个反应，可将+4+8，整理后得出相应的关系式：15moly解之得：则所需空气的体积：。