（人教通用版）2020高考化学新一线大一轮复习 第一章 化学计量在实验中的应用讲义+精练（含解析）.doc

化学计算题的常用方法【教学目标】1了解解答化学计算题的常用方法。2.巩固“以物质的量为中心”的各物理量的转换。3.认识定量研究对于化学科学发展的重大作用。【教学重、难点】借助化学方程式解答化学计算题的常用方法。【考情分析】命题点五年考情分析解读质量分数的求算2017课标全国，T26(5)2017课标全国，T26(4)借助方程式，以物质的量为中心的计算题每年必考，一般不单独命题，而是作为某道非选择题中的一个设问出现，而学生平时养成的重思维而轻结果的做题习惯，也使化学计算成为制约学生得高分的一个重要因素，因此加强化学计算能力也成为教学重点。物质含量测定2017课标全国，T28(4)2016课标全国，T28(5)2015课标全国，T28(3)化学式(或结晶水)的确定2017课标全国，T26(2)2014课标全国，T27(4)产率的求算2017课标全国，T27(5)2014课标全国，T26(7)1解题步骤(1)根据题意写出并配平化学方程式。(2)依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质，用完全反应物质的量进行计算。(3)把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面，两个量及单位“上下一致，左右相当”。(4)选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据，列比例式，求未知量。2解题模板现以2H2O22H2O为例，方程式中有关量的关系如下：化学方程式中各物质的化学计量数之比各物质的物质的量之比气体体积之比(相同状况下)质量之比。根据化学方程式列比例式时应遵循上述比例关系。注意：根据化学方程式计算时，所列比例是否正确的判断依据是：“上下单位要一致，左右单位要对应”。如考点指导1解答连续反应类型计算题的捷径关系式法关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”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“物质的量”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。【典例1】(2017课标全国，28)水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。.酸化、滴定将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I还原为Mn2，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2OI2=2I S4O)。回答下列问题：(1)取水样时应尽量避免搅动水体表面，这样操作的主要目的是_。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。(3)Na2S2O3溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除_及二氧化碳。(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a molL1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为_；若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为_ mgL1。(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_。(填“高”或“低”)师生互动过程对应反应氧的固定2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2MnO(OH)2还原为Mn2MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O滴定过程2S2OI2=2IS4O关系式：O22MnO(OH)22I24Na2S2O3解析本题采用碘量法测定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原滴定。(1)取水样时，若搅拌水体，会造成水底还原性杂质进入水样中，或者水体中的氧气因搅拌溶解度降低逸出。(2)根据氧化还原反应原理，Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2，由此可得方程式2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2。(3)一定物质的量浓度溶液的配制还需要容量瓶；加热可以除去溶解的氧气，避免实验结果不准确。(4)该实验用硫代硫酸钠标准液滴定I2，因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化；根据关系式O22MnO(OH)22I24Na2S2O3可得水样中溶解氧的含量为(ab103) mol432 mgmol11030.1 L80ab mgL1。(5)终点读数时有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致所测溶液体积偏小，最终结果偏低。答案(1)避免水底还原性杂质进入水样中(或者防止水体中的氧气逸出)(2)2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2(3)容量瓶氧气(4)当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化80ab(5)低【名师总结】关系式法解题步骤在多步连续进行的化学反应中关系式法。在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为【对点训练】1Ba2是一种重金属离子，有一环境监测小组欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2的物质的量浓度。请回答下列问题：(1)现需配制250 mL 0.100 molL1的标准Na2S2O3溶液，所需要的玻璃仪器除量筒、250 mL容量瓶、玻璃棒外，还需要_。(2)需准确称取Na2S2O3固体的质量为_g。(3)另取废水50.00 mL，控制适当的酸度，加入足量的K2Cr2O7溶液，得到BaCrO4沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时CrO全部转化为Cr2O；再加入过量KI溶液进行反应，然后在反应液中滴加上述标准Na2S2O3溶液，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液36.00 mL。已知有关反应的离子方程式为Cr2O6I14H=2Cr33I27H2O；2S2OI2=2IS4O。则该工厂废水中Ba2的物质的量浓度为_。解析(1)要抓住“玻璃仪器”的字眼，因此还需要用来溶解固体的烧杯及用来定容的胶头滴管。(2)Na2S2O3固体的质量为0.100 molL10.25 L158 g/mol3.95 g，但实验室所用的托盘天平只能准确称量到0.1 g，故需准确称取Na2S2O3固体的质量为4.0 g。(3)设Ba2的物质的量为x，则根据相关反应可得以下关系式：解得x1.2103mol，则c(Ba2)0.024 molL1。答案(1)胶头滴管、烧杯(2)4.0(3)0.024 molL1考点指导2简化过程妙用守恒所谓“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”。一切化学反应都遵循守恒定律，在化学变化中有各种各样的守恒，如质量守恒、元素原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。【典例2】(2017江苏化学，18)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。(1)碱式氯化铜有多种制备方法方法1：4550 时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl23H2O，该反应的化学方程式为_。方法2：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M的化学式为_。(2)碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；另取25.00 mL溶液A，调节pH 45，用浓度为0.080 00 molL1的EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2(离子方程式为Cu2H2Y2=CuY22H)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。师生互动n(Cl)n(AgCl)4.800103 moln(Cu2)9.600103 mol电荷守恒：n(OH)2n(Cu2)n(Cl)1.440102 mol质量守恒：n(H2O)4.800103 mol解析(1)反应物为CuCl、O2和H2O，生成物为Cu2(OH)2Cl23H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。由图示CuMCu2M，说明Cu被M氧化；MO2HMH2O，说明M被氧化为M，说明M价态高，由题信息信息“Fe3对该反应起催化作用”，M为Fe3，M为Fe2。答案(1)4CuClO28H2O2Cu2(OH)2Cl23H2OFe2(2)n(Cl)n(AgCl)4.800103moln(Cu2)n(EDTA)0.080 00 molL130.00 mL103 LmL19.600103moln(OH)2n(Cu2)n(Cl)29.600103mol4.800103mol1.440102molm(Cl)4.800103mol35.5 gmol10.170 4 gm(Cu2)9.600103mol64 gmol10.614 4 gm(OH)1.440102mol17 gmol10.244 8 gn(H2O)4.800103molabcxn(Cu2)n(OH)n(Cl)n(H2O)2311化学式为Cu2(OH)3ClH2O【对点训练】2(得失电子守恒)2016全国课标，28(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)解析氯气、亚氯酸钠的最终还原产物为氯离子。根据：NaClO2Cl，Cl22Cl，得电子数相等时，存在：NaClO22Cl2，故亚氯酸钠的有效氯含量为1.57。答案1.573(原子守恒)2017课标全国，27(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7，最终得到产品m2 kg，产率为_。解析由Cr元素守恒可知：Cr2O3K2Cr2O7，则理论产生K2Cr2O7的质量为(294) g，而实际产量为1 000m2 g，则产率100%100%。答案100%考点指导3物质的量在化学综合计算中的应用化学综合计算在理科综合里往往与工艺流程题、原理综合题以及化学实验融为一题。具有数据较多、关系复杂、综合性强的特点。构建“题示信息基础知识逻辑思维心理素质”的基本思维模式，认真审题、规范答题显得特别重要。【典例3】(北京理综)在工业制硫酸的进程中，吸收塔排出的SO2尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。(1)SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是_。(2)为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00 mL，相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果：铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00 g时，浓硫酸增加的质量为0.68 g；铵盐质量为40.00 g时，浓硫酸的质量不变。计算：该铵盐中氮元素的质量分数是_%；若铵盐质量为15.00 g，浓硫酸增加的质量为_。(计算结果保留两位小数)解析(2)由题中数据可判断出盐为(NH4)2SO4与NH4HSO4的混合物。NaOH溶液中加入铵盐时，OH优先与H反应，加入10.00 g时铵盐中的NH全部转化为NH3，加入20.00 g时，剩余的OH等于10.00 g时N的物质的量，加入30.00 g时剩余OH的物质的量为0.04 mol(产生NH3的物质的量)。设10.00 g铵盐中含(NH4)2SO4与NH4HSO4的物质的量分别为x、y，NaOH的物质的量浓度为c，可列出：2xy0.05c2y，0.05c3y0.04，解得x0.02 mol，(NH4)2SO4的质量0.02 mol132 g/mol2.64 g，则NH4HSO4的质量10.00 g2.64 g7.36 g，其物质的量为0.064 mol，故10.00 g铵盐中含有N元素的质量20.02 mol14 g/mol0.064 mol14 g/mol1.456 g，故N元素的质量分数为14.56%。NaOH物质的量3y0.040.232 mol，15.00 g铵盐中含有0.03 mol(NH4)2SO4、0.096 mol NH4HSO4，H消耗OH0.096 mol，故产生的NH30.232 mol0.096 mol0.136 mol，其质量等于浓硫酸增加的质量0.136 mol17 g/mol2.31 g。答案(1)SO2Br22H2O=4H2BrSO(2)14.562.31 g【对点训练】4纳米氧化亚铜是一种用途广泛的光电材料，工业上有多种制备方法。(1)湿法制备：先向KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂肼(N2H4)，加热并保持温度在90 ，检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。检验反应混合体系内纳米Cu2O已经生成的实验方法是_。(2)火法制备：用石油液化气在加热条件下还原CuO，写出反应的化学方程式(石油液化气用C2H6表示)_，充分反应后所得产品中最可能含有的杂质是_。(3)已知：CuCu2Cu，将Cu2O与稀硫酸混合，下列叙述错误的是_。A若硫酸足量会有H2生成B离子方程式为：Cu2O2H=Cu2CuH2OC会得到蓝色溶液D氧化剂、还原剂均是Cu2O(4)若用等物质的量的Cu、Cu2O分别与稀硝酸反应制取Cu(NO3)2，则消耗硝酸物质的量之比为_，后一个反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_。(5)由Cu2O和Cu组成的混合物1.76 g，与足量的稀硝酸充分反应后得到标准状况下的NO气体224 mL，计算产品中Cu2O的质量分数。(写出计算过程)_。解析(1)利用丁达尔现象可判断胶体是否形成。(2)制备中CuO是氧化剂，乙烷是还原剂，碳元素被氧化成CO2，氢元素转化为水，故可先写出CuOC2H6Cu2OCO2H2O，然后配平即可。(3)铜与稀硫酸不反应，A错误。(4)由铜、Cu2O分别与稀硝酸反应的化学方程式可计算出二者消耗硝酸物质的量之比为47。(5)利用化学反应方程式或者得失电子守恒原理可求出结果。答案(1)用一束光照射，观察是否有丁达尔现象(2)14CuOC2H67Cu2O3H2O2CO2Cu(3)A(4)4723(5)n(Cu2O)144 gmol1n(Cu)64 gmol11.76 g，n(Cu2O)2n(Cu)20.224/22.4 mol3，解得n(Cu2O)0.01 mol，n(Cu)0.005 mol，则(Cu2O)100%81.8%【课堂小结】化学综合计算的框架结构和基本题型1某种矿石中铁元素以氧化物FemOn形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取25.0 g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 molL1的酸性KMnO4滴定，至终点时消耗KMnO4溶液体积为25.0 mL。(提示：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，8HMnO5Fe2=Mn25Fe34H2O。)(1)计算该铁矿石中铁元素的质量分数。(2)计算氧化物FemOn的化学式(m、n为正整数)。解析(1)样品中的铁元素在加入铜粉后全部转变为Fe2，Fe2再被酸性KMnO4滴定。则，可得n(Fe2)50.025 L2 molL10.25 mol，样品中铁元素的质量分数为100%56%。(2)反应消耗铜的物质的量：n(Cu)0.1 mol，则，可得n(Fe3)20.1 mol0.2 mol，根据元素守恒得n(Fe2)0.25 mol0.2 mol0.05 mol，n(Fe2)n(Fe3)14，所以该氧化物的化学式可表示为Fe5O7(或FeO2Fe2O3)。答案(1)56%(2)Fe5O7(或FeO2Fe2O3)2金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高，更易被人体吸收且在体内蓄积。以下为废水中铬元素总浓度的测定方法：准确移取25.00 mL含Cr2O和Cr3的酸性废水，向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液将Cr3氧化成Cr2O，煮沸除去过量的(NH4)2S2O8；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015 molL1的Na2S2O3标准溶液，终点时消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。计算废水中铬元素总浓度(单位：mgL1，写出计算过程)。已知测定过程中发生的反应如下：2Cr33S2O7H2O=Cr2O6SO14HCr2O6I14H=2Cr33I27H2OI22S2O=2IS4O答案由方程式确定关系式：Cr3Na2S2O3，然后进行计算。n(S2O)0.02 L0.015 molL13104moln(Cr)1104molm(Cr)1104mol52 gmol15.2103g5.2 mg废水中铬元素总浓度208 mgL13(2016天津理综，9)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位mgL1，我国地表水环境质量标准规定，生活饮用水源的DO不能低于5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的DO。1测定原理：碱性条件下，O2将Mn2氧化为MnO(OH)2：2Mn2O24OH=2MnO(OH)2，酸性条件下，MnO(OH)2将I氧化为I2：MnO(OH)2IHMn2I2H2O(未配平)，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，2S2OI2=S4O2I。2测定步骤：a安装装置，检验气密性，充N2排尽空气后，停止充N2。b向烧瓶中加入200 mL水样。c向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL碱性KI无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反应完全。d搅拌并向烧瓶中加入2 mLH2SO4无氧溶液，至反应完全，溶液为中性或弱酸性。e从烧瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示剂，用0.010 00 molL1 Na2S2O3溶液进行滴定，记录数据。fg处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题：(1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为_。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器为_。滴定管注射器量筒(3)搅拌的作用是_。(4)配平反应的方程式，其化学计量数依次为_。(5)步骤f为_。(6)步骤e中达到滴定终点的标志为_。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL，水样的DO_mgL1(保留一位小数)。作为饮用水源，此次测得DO是否达标：_(填“是”或“否”)。(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后，若溶液pH过低，滴定时会产生明显的误差，写出产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出2个)_。解析(1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小，将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中氧气。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂，应选择注射器。(3)搅拌可以使溶液混合均匀，加快反应速率。(4)由Mn元素的化合价由4价降低到2价，碘元素的化合价由1价升高到0价，根据化合价升降总数相等，反应配平后化学方程式为MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O，故其化学计量数依次为1，2，4，1，1，3。(5)为了减小实验的误差，滴定操作一般需要重复滴定操作23次，因此步骤f为重复步骤e的操作23次。(6)I被氧化为I2后，再用Na2S2O3溶液滴定，将I2还原为I，因此滴定结束，溶液的蓝色消失且半分钟不恢复原色；n(Na2S2O3)0.010 00 mol/L0.004 5 L4.5105 mol，根据反应有O22MnO(OH)2 2I24S2O，n(O2)n(Na2S2O3)1.125106 mol，该河水的DO mg/L9.0 mg/L5 mg/L，达标。(7) Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应，生成的SO2也能够被生成的I2氧化，同时空气中的O2也能够将I氧化，反应的离子方程式有2HS2O=SSO2H2O，SO2I22H2O=4HSO2I，4H4IO2=2I2 2H2O。答案(1)将溶剂水煮沸后冷却(2)(3)使溶液混合均匀，快速完成反应(4)1，2，4，1，1，3(5)重复步骤e的操作23次(6)溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色9.0是(7)2HS2O=SSO2H2O，SO2I22H2O=4HSO2I，4H4IO2=2I22H2O(任写其中2个)