化学计算中常用的方法课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,某温度下,22%,硝酸钠溶液,150,毫升，加,100,克水稀释后浓度变成,14%,。求原溶液的物质的量浓度。,解析：,这是一道有关溶液稀释问题的计算。显然，它遵循稀释前后溶质质量相等的原则。设原溶液物质的量浓度为,c,，可得,这一解题思路，用的是,“,直接设问法,”,。事实上，在一些化学计算中，我们有时不一定要问设一致。例如当求某混合物中各成分质量时，为了便于计算，我们往往采用设各成分物质的量的方法。这一解题思路，称为,“,间接设问法,”,。,1,考点一化学计算中常用的方法,2,此题如设原溶液质量为,m,，则,m,22%(,m,100),14%；设原溶液密度为,，则150,22%(150,100),14%，下一步均可求得物质的量浓度。,答案：,c,3.0 molL,1,点评：,守恒法是中学化学计算中常用的方法，本题通过,“,质量守恒,”,这一重要关系，通过质量分数和物质的量浓度的含义进行列式巧妙解题。,3,(2019,杭州七校联考,),将,5.21 g,纯铁溶于过量的稀,H,2,SO,4,中，在加热的条件下用,2.53 g KNO,3,氧化溶液中的,Fe,2,成为,Fe,3,，并同时生成,NO,x,，待反应完全后，剩余的,Fe,2,需,12 mL 0.3molL,1,的,KMnO,4,溶液才能完全氧化,(,已知,KMnO,4,中的,7,价,Mn,被还原为,2,价,Mn),，试求,x,的值。,解析：,在整个反应中，得电子的为KMnO,4,(Mn,从7,2)，其得电子数为5,0.012 L,0.3molL,1,；得电子的还有KNO,3,(N,从5,2,x,),，其得电子数为2.53 g101 g/mol,(5,2,x,),；失电子的则为Fe,2,(Fe,从2,3)，其失电子数为5.21 g56 g/mol,1,。,根据得失电子数守恒可知,5,0.012 L,0.3molL,1,2.53 g101 g/mol,(5,2,x,),5.21 g56 g/mol,1,，解得,x,1。,4,考点二一些特殊的化学计算的解法,接触法制硫酸排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前设法进行综合利用。,(1),某硫酸厂每天排放的,1,万米,3,尾气中含,0.2%(,体积分数,),的,SO,2,。问用氢氧化钠溶液、石灰及氧气处理后,(,假设硫元素不损失,),，理论上可得到多少千克石膏,(CaSO,4,2H,2,O)?,(2),如果将一定体积的尾气通入,100 mL 2 mol L,1,的氢氧化钠溶液使其完全反应，经测定所得溶液含,16.7 g,溶质。试分析该溶液的成分，并计算确定各成分的物质的量。,5,(3),工厂在尾气处理及制石膏的过程中，中间产物是亚硫酸氢钠。调节尾气排放的流量，以取得二氧化硫与氢氧化钠间物质的量最佳比值，可提高亚硫酸氢钠的产量。现设,n,(SO,2,),、,n,(NaOH),、,n,(NaHSO,3,),分别表示二氧化硫、氢氧化钠和亚硫酸氢钠的物质的量，且,n,(SO,2,)/,n,(NaOH),x,，试写出,x,在不同取值范围时，,n,(NaHSO,3,),的值或,n,(NaHSO,3,),与,n,(SO,2,),、,n,(NaOH),间的关系式。,x,n,(NaHSO,3,),6,解析：,(1),利用S守恒，SO,2,CaSO42H2O，,m,(CaSO,4,2H,2,O),153.6kg,(2),若生成物为Na,2,SO,3,，根据NaOH Na,2,SO,3,0.2 mol 0.1 mol,即,m,(Na,2,SO,3,),12.6 g，,若生成物为NaHSO,3,，根据NaOHNaHSO,3,0.2 mol 0.2 mol,即,m,(NaHSO,3,),20.8 g，,因为12.6 g16.7 g20.8 g所以两种物质都有。,列方程可求得,n,(Na,2,SO,3,),0.05 mol，,n,(NaHSO,3,),0.1 mol 。,7,(3),SO,2,2NaOH Na,2,SO,3,H,2,O,Na,2,SO,3,SO,2,H,2,O 2NaHSO,3,SO,2,NaOH NaHSO,3,x,1/2,，根据方程式可知,只有,Na,2,SO,3,；,x,1，根据方程式可知只有NaHSO,3,，根据Na守恒，,n,(NaHSO,3,),n,(NaOH)；,1/2,x,1，两者共存，列方程求解。,答案：,(1),153.6kg,(2),Na,2,SO,3,0.05 molNaHSO,3,0.1 mol,(3),x,1/2时，0；,x,1时，,n,(NaOH)；,1/2,x,1时，2,n,(SO,2,) 1/2,n,(NaOH),9,【变式练习】,将,0.1 mol,的镁、铝混合物溶于,100 mL 2 molL,1,H,2,SO,4,溶液中，然后再滴加,1 molL,1,NaOH,溶液。,请回答：,(1),若在滴加,NaOH,溶液的过程中，沉淀质量,m,随加入,NaOH,溶液的体积,V,变化如图所示。当,V,1,160 mL,时，则金属粉末中,n,(Mg),_,mol,，,V,2,_,mL,。,0.06,440,10,(3),若混合物仍为,0.1 mol,，其中,Mg,粉的物质的量的分数为,a,，用,100 mL 2 molL,1,的硫酸溶解此混合物后，再加入,450 mL 1 molL,1,的,NaOH,溶液，所得沉淀中无,Al(OH),3,。满足此条件的,a,的取值范围,_,a,1,11,考点三以生产生活为背景的化学计算,钙是人体神经、肌肉、骨骼系统、细胞膜和毛细血管通透性的功能正常运作所必需的常量元素，维生素,D,参与钙和磷的代谢作用，促进其吸收并对骨质的形成和改善有重要的作用。某制药有限公司生产的,“,钙尔奇,D600,片剂,”,的部分文字说明如下：,“,本品每片含主要成分碳酸钙,1.5 g(,相当于钙元素,600 mg),，成人每天服用,1,片。,”,(1),“,1.5 g,碳酸钙与,600 mg,的钙,”,的计量关系是如何得出来的，请列式并计算表示。,12,(2),该公司的另一种产品，其主要成分与,“,钙尔奇,D600,”,相同，仅仅是碳酸钙的含量不同。为测定该片剂中碳酸钙含量，某学生进行了如下的实验：取,10,片该片剂碾碎后放入足量的盐酸中经充分反应,(,假设该片剂的其余部分不与盐酸反应,),后过滤，取滤液加,(NH,4,),2,C,2,O,4,，使,Ca,2,生成,CaC,2,O,4,沉淀，将沉淀过滤洗涤后溶解于强酸中，并稀释成,1 L,溶液，取其,20.0 mL,，然后用,0.0500 molL,1,KMnO,4,溶液滴定，反应中用去,12.0 mL KMnO,4,溶液，发生的离子反应如下：,2MnO,5H,2,C,2,O,4,6H,2Mn,2,10CO,2,8H,2,O,13,请通过计算回答该片剂中碳酸钙的含量。,参照上述关于,“,钙尔奇,D600,片剂,”,的文字说明，你认为该片剂的名称应该叫,“,钙尔奇,D_,片剂,”,。,解析：,(1),由于,CaCO,3,中,Ca,的质量分数为,40%,，,所以1.5 g CaCO,3,中Ca的含量为1.5 g,40%,0.6 g600 mg。,n,(H,2,C,2,O,4,)0.0500molL,1,0.012L,0.0015 mol,n,(Ca,2,)0.075 mol,m,(Ca,2,)0.075,40 g3 g,14,1,片中,Ca,的含量为,0.3 g,，即,300 mg,，每片含,0.75 g CaCO,3,，所以应该叫,“,钙尔奇,D300,片剂,”,。,答案：,(1),见解析,(2),0.75g,300,点评：,以物质的量为中心的化学计算是化学计算中的重点，本题结合有关化学反应中各物质量的关系进行计算，有一定的综合性。,15,【变式练习】,生态溶液涉及农家肥料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。,2.016 L(,标准状况,),该气体通过盛有红色,CuO,粉末的硬质玻璃管，发生的反应为,CH,4,4CuO CO,2,2H,2,O,4Cu,。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻,4.8 g,。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀,8.5 g,。,(1),原混合气体中甲烷的物质的量是,0.075 mol,。,(2),原混合气体中氮气的体积分数为多少？,(,写出计算过程,),16,解析：,由于硬质玻璃管减少的质量为,CuO,中的氧的质量，所以,n,(CuO),0.3 mol,，由方程式可知反应的,CH,4,的物质的量为,0.075 mol,。生成的,CO,2,也为,0.075 mol,，将气体通过澄清的石灰水生成,8.5 g,沉淀，所以,n,(CO,2,),0.085 mol,，原混合气体中的,n,(CO,2,),0.01 mol,，而气体的总物质的量为,0.09 mol,，所以,n,(N,2,),0.005 mol,，,N,2,的体积分数为,100%,5.56%。,17,1.,铅笔芯的主要成分是石墨和黏土，这些物质按照不同的比例加以混合、压制，就可以制成铅笔芯。如果铅笔芯质量的一半成分是石墨，且用铅笔写一个字消耗笔芯的质量约为,1 mg,。那么一个铅笔字含有的碳原子数约为,( ),A,2.5,10,19,B,2.5,10,22,C,5,10,19,D,5,10,22,解析：,一个字消耗的石墨的质量为0.5 mg，碳原子数约为0.5,10,3,6.02,10,23,/12,2.5,10,19,。,A,18,2.,(2019,浙江金华调研,),有,5.1 g Mg,、,Al,合金，投入,500 mL 2molL,1,HCl,溶液中，金属全部溶解后，再加入,4molL,1,NaOH,溶液，若要求达到沉淀最大值，则加入,NaOH,溶液的体积为,( ),A,0.2 L B,0.3 L,C,0.25 L D,0.4 L,C,19,解析：,此题涉及到的化学反应较多。,Mg,、,Al,先分别与,HCl,反应，生成,Mg,2,与,Al,3,，反应后再加入,NaOH,溶液时，如果,HCl,过量的话，,NaOH,要先中和过量的,HCl,，再与,Mg,2,与,Al,3,反应，使之形成沉淀。根据题意，要得到最大沉淀量，酸碱都应恰好完全反应，此时可设二元一次方程组求解，显然可以得到答案，但要耗费很多的时间。如果分析一下得到最大沉淀量时溶液中最终的产物,NaCl,，不难得出,NaCl,中的,Cl,全部来自于原盐酸中的,Cl,，即,n,(NaOH),n,(NaCl),n,(HCl),，所以,V,NaOH(aq),0.5 L,2molL,1,4molL,1,0.25 L。,20,3.,(2019,浙江温州质检,),含,n,g HNO,3,的稀溶液与,m,g Fe,粉充分反应，,Fe,全部溶解，生成,NO,气体，已知有,n,/4 g HNO,3,被还原，则,n,m,可能是,( ),A,1,1 B,2,1,C,4,1 D,5,1,C,21,解析：,由题意可知，,Fe,粉与稀,HNO,3,反应的氧化产物有三种情况：,氧化产物只有,Fe(NO,3,),2,；,氧化产物只有,Fe(NO,3,),3,；,氧化产物既有,Fe(NO,3,),2,，又有,Fe(NO,3,),3,。因此本题可采用分段讨论的方法进行求解，但这要花费大量的时间。如果采用,极限法,进行分析，可化繁为简：未被还原的,HNO,3,的质量为,n,n,/4,3,n,/4 g,。,假设反应的氧化产物只有Fe(NO,3,),2,，则,n,(Fe,2,),n,(NO )1,2，即(,m,/56),(3,n,/463)1,2，得,n,m,3,1；,假设反应的氧化产物只有Fe(NO,3,),3,，则,n,(Fe,3,),n,(NO )1,3，即(,m,/56),(3,n,/463)1,3，得,n,m,9,2；,当反应的氧化产物为Fe(NO),2,和Fe(NO,3,),3,的混合物时，则3,1,n,m,9,2，由题意可知，符合3,1,n,m,9,2的,选项只有C,。,23,4.,在,a,L Al,2,(SO,4,),3,和,(NH,4,),2,SO,4,的混合溶液中加入,b,mol,的,BaCl,2,，恰好使溶液中的,SO,完全沉淀；如加入足量强碱并加热可得到,c,mol NH,3,，则原溶液中的,Al,3,的浓度,(molL,1,),为,( ),A. B.,C. D.,C,解析：,由于NH,3,的物质的量为,c,mol，由原子守恒和电荷守恒得：(NH,4,),2,SO,4,的物质的量为 mol，反应时用去的BaCl,2,的物质的量也为 mol，剩余的BaCl,2,为(,b, ) mol，则Al,2,(SO,4,),3,中的SO 的物质的量也为(,b, ) mol，由电荷守恒得：,n,(Al,3,),3(,b, ),2，所以,c,(Al,3,) molL,1,。,25,5.A,、,B,、,C,三种物质各,15 g,，发生如下反应：,A,B,C,D,，反应后生成,D,的质量为,30 g,。然后在残留物中加入,10 gA,，反应又继续进行，待反应再次停止，反应物中只剩余,C,，则下列说法正确的是,( ),A,第一次反应停止时，剩余,B 9 g,B,第一次反应停止时，剩余,C 6 g,C,反应中,A,和,C,的质量比是,5,3,D,第二次反应后，,C,剩余,5 g,D,26,6.,用惰性电极电解,2 L 1 molL,1,的,CuSO,4,溶液，在电路中通过,0.5 mol,电子后，调换电源的正负电极，电路中又通过,0.1 mol,电子，此时溶液中的,c,(H,),是,(,假设通电后溶液的体积不变,)( ),A,0.2 molL,1,B,0.25 molL,1,C,0.5 molL,1,D,0.6 molL,1,A,27,7.,一定条件下，在体积为,10 L,的密闭容器中，,1 mol X,和,1 mol Y,进行反应：,2X(g),Y(g) Z(g),，经,60 s,达到平衡，生成,0.3 mol Z,，下列说法正确的是,( ),A,以,X,浓度变化表示的反应速率为,0.001 mol L,1,s,1,B,将容器体积变为,20 L,，,Z,的平衡浓度变为原来的,1/2,C,若增大压强，则物质,Y,的转化率减小,D,若升高温度，,X,的体积分数增大，则该反应的,H,0,A,28,8.,K,sp,(AgCl),c,(Ag,),c,(Cl,),1.8,10,10,，,K,sp,(Ag,2,CrO,4,),c,2,(Ag,),c,(CrO ),1.1,10,12,(1),求此温度下,AgCl,饱和溶液和,Ag,2,CrO,4,饱和溶液的物质的量浓度，并比较两者的大小。,(2),求此温度下，在,0.010 mol L,1,的,AgNO,3,溶液中，,AgCl,与,Ag,2,CrO,4,分别能达到的最大物质的量浓度，并比较两者的大小。,答案：,(1),c,(AgCl)1.3,10,5,mol,L,1,，,c,(Ag,2,CrO,4,)6.5,10,5,mol,L,1,，,c,(AgCl),c,(Ag,2,CrO,4,),(2),c,(AgCl)1.8,10,8,mol,L,1,，,c,(Ag,2,CrO,4,)1.1,10,8,mol,L,1,，,c,(AgCl),c,(Ag,2,CrO,4,)。,9.,为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有,40,50 mg,的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品,428 g,，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用,0.030 molL,1,的硫代硫酸钠溶液滴定，用去,18 mL,时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下：,_,解析：,每千克食盐含KIO,3,为45 mg，是合格产品。,IO,5I,6H,=3I,2,3H,2,O,，,I,2,2S,2,O =2I,S,4,O,。,31,10.,将,3.2 g Cu,溶于,a,mol L,1,过量的硝酸,30 mL,中，假设硝酸的还原产物只有,NO,2,和,NO,，反应结束后，将所得溶液加水稀释至,1000 mL,，测得,c,( ),为,0.2 mol L,1,。求：,(1),稀释后溶液中氢离子的物质的量浓度为,_,。,(2),生成的气体中,NO,2,的物质的量,_,，,NO,的物质的量为,_,(,用含,a,的关系式表示,),。,(0.150.015,a,) mol,(0.045,a,0.35)mol,0.1 mol L,1,32,(3),用,NaOH,溶液吸收氮的氧化物是防止,NO,x,污染的一种方法。原理为,2NO,2,2NaOH=NaNO,3,NaNO,2,H,2,O,；,NO,2,NO,2NaOH=2NaNO,2,H,2,O,。,若生成的混合气体能被,NaOH,溶液完全吸收，则,a,的取值范围为,_,。,(4),氮的氧化物与氨气在一定条件下可以反应生成,N,2,和,H,2,O,。若,NO,2,与,NO,的混合气体平均组成可以表示为,NO,x,1,体积,NH,3,与,6/7,体积的,NO,x,刚好完全反应，则,x,值为,_,。,a,10,1.75,33,11.,(2019,浙江杭州二模,),如图是,“,康师傅,”,牌饮用矿泉水的标签的部分内容。请认真阅读标签内容，计算：,康师傅,饮用矿物质水,净含量：,350 mL,配料表：纯净水硫酸镁氯化钾,保质期：,12,个月,主要成分：,K,：,1,27.3 mg/L,Mg,2,：,0.1,4.9 mg/L,Cl,：,10,27.3 mg/L,SO,：,0.4,19.5 mg/L,(1),镁离子的物质的量浓度的最大值。,(2),一瓶合格的这种矿泉水中硫酸根离子的物质的量不能超过多少,(,单位：,mol),。,34,解析：,(1),假设饮用矿泉水的体积为,1 L,，则镁离子的物质的量的最大值为：,其物质的量浓度为2.04,10,4,molL,1,。,(2),350 mL,矿泉水中SO 的物质的量的最大值为：,