化學(xué)計算的類型和方法

1、化學(xué)計算的類型和方法r核心知識透析%1 .明確一個中心必須以“物質(zhì)的量”為中心 一一“見量化摩，遇問設(shè)摩”。2 .掌握兩種方法(1)守恒法：守恒法是中學(xué)化學(xué)計算中的一種常用方法，它包括質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子守恒。它們都是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài)，淡化中間過程，利用某種不變量(如某原子、離子或原子團不變；溶液中陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等；氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等)建立關(guān)系式，從而達到簡化過程，快速解題的目的。(2)關(guān)系式法：表示兩種或多種物質(zhì)之間“物質(zhì)的量”關(guān)系的一種簡化式子。在多步反應(yīng)中， 它可以把始態(tài)的反應(yīng)物與終態(tài)的生成物之間的“物質(zhì)的量”關(guān)系表示出來，把多步計算簡化 成一步計算。3 .

2、計算類型及實驗方法(1)計算類型確定化學(xué)式；確定樣品質(zhì)量分數(shù)。(2)實驗方法滴定分析法；沉淀分析法；熱重分析法。高考真題研究N1 . (2018江蘇，18)堿式硫酸鋁溶液可用于煙氣脫硫。室溫下向一定濃度的硫酸鋁溶液中加入一定量的碳酸鈣粉末，反應(yīng)后經(jīng)過濾得到堿式硫酸鋁溶液，反應(yīng)方程式為(2 x)Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O=2(1 x)Al2(SO4)3 xAl(OH) 3 + 3xCaSO4( + 3xCO2 T 生成物(1 x)Al 2(SO4)3 xAl(OH) 3中x值的大小影響堿式硫酸鋁溶液的脫硫效率。制備堿式硫酸鋁溶液時，維持反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間不變，提高x值的方法有

3、 O(2)堿式硫酸鋁溶液吸收 SO2過程中，溶液的pH(填“增大” “減小”或“不變”)。(3)通過測定堿式硫酸鋁溶液中相關(guān)離子的濃度確定x的值，測定方法如下：取堿式硫酸鋁溶液 25.00 mL ,加入鹽酸酸化的過量 BaCl2溶液充分反應(yīng)，靜置后過濾、洗滌，干燥至恒重，得固體 2.330 0 go取堿式硫酸鋁溶液 2.50 mL ,稀釋至25 mL ,加入0.100 0 mol L1EDTA標準溶液25.00 mL , 調(diào)節(jié)溶液pH約為4.2,煮沸，冷卻后用 0.080 00 molL-1CuSO4標準溶液滴定過量的 EDTA至終點，消耗 CuSO4標準溶液20.00 mL(已知Al、Cu2

4、+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比均為1 ： 1)。計算(1 X)A12(SO4)3XA1(OH) 3中的X彳直(寫出計算過程)。答案(1)適當增加CaCO3的量或加快攪拌速率(2)減小(3)25.00 mL 溶液中:n(SO2 )=n(BaSO4)=2.330 0 g233 g mol= 0.010 0 mol82 . 50 mL溶液中： 3+ - 2 +n(Al ) = n(EDTA) n(Cu )= 0.100 0 mol L- 1 x 25.00 mL x 10 3 l mL 1 0.080 00 mol L- 1 x 20.00 mL x 10 3 l mL 1=9.000 x 10 4

5、 mol25. 00 mL溶液中:n(Al3 ) = 9.000 x 10 3 mol1 mol (1 x)Al 2(SO4)3 xAl(OH) 3 中：n(Al3+) = (2-x) mol ; n(SO4 ) = 3(1 x) mol3+3n(Al3 1 2x9.000X 10 moln SO2 3 1x 0.010 0 molx= 0.41。解析(1)要提高x值，就需要提高 CaSO4的生成速率，因為碳酸鈣是粉末，因此不能通過增大表面積的方式提高反應(yīng)速率， 可以通過增加 CaCO3的量和攪拌加快 CaSO4的生成速率，以 提高x的值。(3)由題意知，Al*、Cu2+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計

6、量數(shù)比均為 1 ： 1,因此EDTA 總物質(zhì)的量應(yīng)等于 Al”和Cu”的物質(zhì)的量之和，根據(jù)題給數(shù)值即可求算出x的值。2 . (2017江蘇，18)堿式氯化銅是重要的無機殺菌劑。(1)堿式氯化銅有多種制備方法方法1: 4550 C時，向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣得到Cu2(OH)2cl2 3H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為方法2:先制得CuCl 2,再與石灰乳反應(yīng)生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續(xù)通入空氣的條件下反應(yīng)生成 CuCl2, Fe"對該反應(yīng)有催化作用，其彳t化原理如圖所示。M'的化學(xué)式為(2)堿式氯化銅有多種組成，可表示為Cua(OH)bClcxH2。為測定某堿式氯化銅

7、的組成，進行卜列實驗：稱取樣品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 ,調(diào)節(jié)pH 45,用濃度為0.080 00 mol L的EDTA(Na 2H2Y-2H2。)標準溶液滴定 Cu”(離子方程式為Cu +出丫 =CuY +2H ),滴定至終點，消耗標準溶液30.00 mL。通過計算確定該樣品的化學(xué)式(寫出計算過程)。45 50 C2+答案 (1)4CuCl +O2+8H2O=2Cu2(OH) 2cl2 3H2O Fe一(2)n(Cl )= n(AgC

8、l) x100.00 mL25.00 mL0.172 2 g 、/ i143.5 g mol100.00 mL25.00 mL=4.800X 103mol1- 100.00 mL mL * mL25.00 mL2+100.00 mL13n(Cu )=n(EDTA)x-250mLL=0.080 00 molL X 30.00 mLx1。L一39.600X 10 moln(OH ) = 2n(Cu")n(Cl ) = 2X 9.600X 10 3mol 4.800X 10 3mol = 1.440x 10 2mol m(Cl )= 4.800x 10 3mol x 35.5 g mol

9、1=0.170 4 g m(Cu2 )= 9.600 x 10 3mol x 64 g mol 1=0.614 4 g m(OH )= 1.440X 10 2mol X 17 g mol 1=0.244 8 g 1.116 0 g 0.170 4 g 0614 4 g 0.244 8 gn(H2O) =Z-118 g mol=4.800 x 10 3mol a ： b ： c ： x=n(Cu2 ) ： n(OH ) : n(Cl ) ： n(H2O) = 2 ： 3 ： 1 ： 1化學(xué)式為 CU2(OH)3Cl H2O。解析(1)反應(yīng)物為CuCl、O2和H2O,生成物為 Cu2(OH)2Cl

10、2 3H2。，根據(jù)電子守恒和原子 守恒配平。由圖示Cu+M - Cu2+M'，說明Cu被M氧化；M' + O2+H+一 M + H2O , 說明M'被氧化為M,說明M價態(tài)高，由題給信息“Fe*對該反應(yīng)起催化作用”，M為Fe3+, M '為 Fe2+O-反思歸納11 .利用守恒法計算物質(zhì)含量，其關(guān)鍵是建立關(guān)系式，一般途徑有兩種(1)利用化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之間的關(guān)系建立關(guān)系式。(2)利用微粒守恒建立關(guān)系式。2 .多步滴定常分為兩類(1)連續(xù)滴定：第一步滴定反應(yīng)生成的產(chǎn)物，還可以繼續(xù)參加第二步的滴定。根據(jù)第二步滴定 的消耗量，可計算出第一步滴定的反應(yīng)物的量。(2

11、)返滴定：第一步用的滴定劑是過量的，然后第二步再用另一物質(zhì)返滴定計算出過量的物質(zhì)。根據(jù)第一步加入的量減去第二步中過量的量，即可得出第一步所求物質(zhì)的物質(zhì)的量。r考向題組集訓(xùn)題組一“滴定法”分析物質(zhì)組成及含量1 . (2018蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研)氯化茉(C6H5CH2CI)是一種重要的有機化工原料。 工業(yè)上采用甲苯與干燥氯氣在光照條件下反應(yīng)合成氯化節(jié)。寫出甲苯與干燥氯氣在光照條件下反應(yīng)合成氯化節(jié)的化學(xué)方程式：(2)用下列方法分析氯化節(jié)粗產(chǎn)品的純度：步驟I:稱取2.555 g樣品于燒瓶中，加入 100.00 mL 4 mol L 1氫氧化鈉溶液共熱，冷卻至 室溫。加入100.00 mL 4

12、 mol L-1硝酸，一段時間后，將燒瓶中的溶液全部轉(zhuǎn)移至250.00 mL的容量瓶中，加水定容。步驟n ：從容量瓶中各取 50.00 mL溶液于三只錐形瓶中，各加入 25.00 mL 0.200 0 mol L 1 硝酸銀溶液。步驟出：用硫酸鐵錢作指示劑，用 0.200 0 mol L1 NH4SCN溶液分別滴定剩余的硝酸銀，所 得滴定數(shù)據(jù)如下表。實驗數(shù)據(jù)NH 4SCN溶液體積讀數(shù)/mL實驗序號滴定前滴定后A次0.4010.38第二次0.3010.32第三次0.2010.41已知：NH 4SCN + AgNO 3=AgSCN J + NH 4NO3加入硝酸的目的是在步驟出操作中，判斷達到滴定

13、終點的現(xiàn)象是 該樣品中氯化節(jié)的質(zhì)量分數(shù)(寫出計算過程)上述測定結(jié)果通常高于氯化節(jié)中氯元素的理論含量，原因是光照答案 (1)C6H5CH3+02> C6H5CH2Cl+ HCl(2)中和NaOH使溶液呈酸T防止OH一對下一步的干擾當?shù)稳胱詈笠坏危芤河蔁o色變?yōu)榧t色，且半分鐘內(nèi)不褪色126 5 gm ol 1 X Q200 0 mol L- 1 X 0.025 0 L 0.200 0 mol L- 1 X 0.010 0 L xX 5 -4J X 100%2.555 gCl2或生成的HCl也會造成測定74.27% 甲苯與氯氣在光照條件下可能生成多氯代物,- 光照C6H 5CH 3 + Cl

14、2>結(jié)果偏高 解析(1)甲苯與干燥氯氣在光照條件下反應(yīng)合成氯化節(jié)的化學(xué)方程式為C6H5CH2CI+HCl。(2)溶液顯堿性，則加入硝酸的目的是中和NaOH使溶液呈酸性，防止OH對下一步的干擾。 鐵離子能與SCN反應(yīng)使溶液顯紅色，則在步驟出操作中，判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是當?shù)稳胱詈笠坏?，溶液由無色變?yōu)榧t色，且半分鐘內(nèi)不褪色。三次實驗中消耗標準液體積分別是9.98 mL、10.02 mL、10.21 mL ,第三次實驗數(shù)據(jù)誤差大，舍去，則消耗標準液體積的平均值是10.00 mL ,根據(jù)方程式可知剩余硝酸銀是0.002 mol,所以與氯離子反應(yīng)的硝酸銀是0.005 mol 0.002 mol

15、= 0.003 mol ,則水解生成的氯離子是0.003 mol X 250 mL-50 mL = 0.015 mol , 因此該樣品中氯化節(jié)的質(zhì)量分數(shù)為X 100% = 74.27%。0015 mol X 126.5 g mol2.555 g2 . (2018南京市高三第三次模擬)為測定某三價鐵配合物(化學(xué)式表示為KaFeb(C2O4)c xH2O) 的組成，做了如下實驗：步驟 1:稱取 1.964 0 g KaFeb(C2O4)c XH2O 晶體，配制成 250.00 mL 溶液。步驟2:取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加入1 mol L 1 H2SO4 5.00 mL ,加熱到70

16、85 C, 用 0.010 00 mol L 1 KMnO4 溶液滴定至終點(5C2O4 +2MnO 4 + 16H + =10CO2 T + 2Mn2+ + 8H2O),消耗 KMnO 4 溶液 48.00 mL。步驟3:向反應(yīng)后的溶液中加入一定量鋅粉。加熱至黃色恰好消失，過濾，洗滌，將過濾及 洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時溶液仍呈酸性。步驟4:繼續(xù)用0.010 00 mol L- 1 KMnO 4溶液滴定步驟3所得溶液至終點， 消耗KMnO 4溶液8.00 mL。(1)步驟2中滴定終點的現(xiàn)象是 (2)步驟3中加入鋅粉的目的是 (3)步驟4中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 (4)通過計算確定該三價

17、鐵配合物的化學(xué)式 (寫出計算過程)。答案(1)溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色(2)將Fe"還原為Fe2+(3)5Fe2 + MnO 4 + 8H =5Fe3 + Mn 2 + 4H2。 255 .(4)250.00 mL溶椒中各微粒的物質(zhì)的量分別為：n(C2O4)=2n(MnO4)= -X0.010 00mol-L 1X 48.00X 10 3 lx 10=0.012 mol , n(Fe3 )= 5n(MnO4)= 5X 0.010 00 mol L 1x 8.00X 10 3 LX 10=0.004 mol ,根據(jù)電荷守恒，得 n(K + )=2X 0.012 mol 3

18、X 0.004 mol = 0.012 mol ,根 據(jù)質(zhì)量守恒：n(HzO)= (1.964 0 g-0.012 mol x 39 g m ol 1 0.004 mol x 56 g mol 1 一 0.012 mol x 88 g mol 1)/18 g mol 1 = 0.012 mol, n(K+) : n(Fe3+) : n(C2O2 ) : n(H 2O)= 0.012 mol : 0.004 mol : 0.012 mol : 0.012 mol = 3 ： 1 ： 3 ： 3 ,化學(xué)式為 K3Fe(C2O4)3 3H2O 題組二熱重分析法確定物質(zhì)組成及含量3 . 2014新課標

19、全國卷II , 27（4）PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示，已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%（即樣品起始質(zhì)量一a點固體質(zhì)量樣品起始質(zhì)量X 100%）的殘留固體。若點固體組成表不為 PbOx或mPbO2 nPbO,列式計算x值和m ： n值。同體夫巾偵討分數(shù)2x2-x239X40%答案 根據(jù) PbO2=PbOx+ m02 T ,有 22x 32 = 239X 4.0% , x= 2-1；= 1.4,根據(jù) mPbO2 nPbO, 2mn =1.4, m=04=2。 'm+ n n 0.6 34 .在焙燒NH 4VO 3的過程中，固體質(zhì)量的減少值（縱坐標）隨溫度變化的曲線

20、如圖所示，210 C 時，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為 。IM/ 用I s匪答案 HVO 3解析 NH 4VO 3分解的過程中生成氨氣和HVO 3, HVO 3進一步分解生成 丫2。5,210 C時若分解生成酸和氨氣，則剩余固體占起始固體百分含量為罌* 100% 85.47%,所以210 C時，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為 HVO3。5 .為研究一水草酸鈣（CaC204 H2O）的熱分解性質(zhì)，進行如下實驗：準確稱取 36.50 g樣品加固體樣品的剩余質(zhì)量熱，樣品的固體殘留率（用林擇口的中2相曰* 100%）隨溫度的變化如下圖所示。固體樣品的起始質(zhì)重|MK7.6776.1638.3fj77 t,900 C時

21、殘留固體的成分為(1)300 C時殘留固體的成分為 (2)通過計算求出500 c時固體的成分及質(zhì)量(寫出計算過程)。答案 (1)CaC2O4 CaO (2)在 600 C時，mj 100% =68.49%, m(剩余)=36.50 gX 68.49% 25 g,從 300 C至600 C時，失去的總質(zhì)量為 32 g-25 g=7 g,失去物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為 7 ga25 mol = 28 g mol1,500 C時殘留固體的成分為 CaC2O4和CaCO3的混合物，樣品中 CaCzO4 H2O的物質(zhì)的量n(CaC2O4 H2O)= 36.50 g 1 = 0.25 mol,設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的物質(zhì)的量分別為 146 g molx mol和y mol,根據(jù)500 C時固體總質(zhì)量可得128x+ 100y= 36.50 gx 76.16% ,根據(jù)鈣元素守恒可得 x+y=