2022屆新高考一輪復習-第1章-第3講-物質的量在化學計量綜合計算中的應用-教案

第一章化學計量及其應用第三課第三課物質的量在化學計量綜合計算中的應用體積考點考點1：“關系式法〞的應用知識全梳理知識全梳理多步連續(xù)反響計算關系式構建思維模型第一步：寫出各步反響的化學方程式。第二步：找出作為中介的物質，并確定最初的反響物、中介物質、最終生成物之間“量〞的關系。第三步：確定最初反響物和最終生成物之間“量〞的關系。第四步：根據(jù)條件及關系式列出比例計算求解。診斷辨析診斷辨析例1：將500mL(標準狀況)含有CO的某氣體樣品通過盛有足量I2O5的枯燥管，170℃下充分反響，用水—乙醇混合液充分溶解產(chǎn)物I2，定容到100mL。取25.00mL用0.0100mol·L?1Na2S2O3標準溶液滴定，消耗標準溶液20.00mL，那么樣品中CO的體積分數(shù)為________(保存三位有效數(shù)字)。(：氣體樣品中其他成分與I2O5不反響；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)【答案】8.96%【解析】由信息可知5CO+I2O5eq\o(,\s\up7(△))5CO2+I2，所以5CO～I2～2Na2S2O3，即5CO～2Na2S2O3，n(CO)=eq\f(5,2)n(Na2S2O3)=eq\f(5,2)×4×(0.0100mol·L?1×0.02L)=2×10?3mol，V(CO)=2×10?3mol×22.4L·mol?1×1000mL·L?1=44.8mL。故樣品中CO的體積分數(shù)=eq\f(44.8mL,500mL)×100%=8.96%。例2．粗ZnS中的S2?的含量可以用“碘量法〞測得。準確稱取樣品，置于碘量瓶中，移取l/L的I2—KI溶液于其中，并參加乙酸溶液，密閉，置于暗處充分反響5min，硫元素完全轉化為單質硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用Na2S2O3溶液滴定，反響式為I2+2S2Oeq\o\al(2?,3)=2I?+S4Oeq\o\al(2?,6)。測定時，消耗Na2S2O3溶液體積。請計算樣品中S2?的含量為____________________(計算結果保存三位有效數(shù)字，寫出計算過程)?！敬鸢浮?7.7%【解析】由方程式I2+S2?=2I?+S↓；I2+2S2Oeq\o\al(2?,3)=2I?+S4Oeq\o\al(2?,6)可知：生成硫單質消耗的n(I2)=2.5×10?3mol–0.1×24×10?3mol÷2=1.3×10?3mol，那么n(S2?)=n(I2)=1.3×10?3mol；m(S2?)=1.3×10?3，w%(S2?)=0.0416g÷0.150g=27.7%。考點考點2：妙用守恒簡化過程知識全梳理知識全梳理守恒法計算思維模型第一步：明確題目要求解的量第二步：根據(jù)題目中要求解的量，分析反響過程中物質的變化，找出守恒類型及相關的量。第三步：根據(jù)守恒原理，梳理出反響前后守恒的量，列式計算求解。診斷辨診斷辨析例12的混合氣體，將生成的混合氣體與一定體積的氧氣一起通入足量NaOH溶液中，氣體恰好被吸收生成NaNO3。以下說法正確的選項是〔〕A．標準狀況下，通入O2B．反響中被復原的HNO3C．標準狀況下，混合氣體中NO和NO2【答案】C【解析】NO、NO2與氧氣、NaOH溶液反響轉化為NaNO3，縱觀整個過程，根據(jù)電子轉移守恒可知，Cu失去的電子等于氧氣獲得的電子，Cu的物質的量為：=0.5mol，那么氧氣的物質的量為=0.25mol，故標準狀況下通入氧氣的體積為：0.25mol×22.4L/mol=5.6L，A錯誤；B．標況下，2的混合氣體的物質的量為0.5mol，那么被復原的HNO3的物質的量為0.5mol，B錯誤；C．設混合氣體中NO和NO2的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)電子守恒得3x+y=0.5mol×2，根據(jù)N元素守恒得x+y=0.5mol，聯(lián)立可得x=y=0.25，故標準狀況下V(NO)=V(NO2Cu(NO3)2，同時反響生成的NO、NO2兩種氣體共有0.5mol，所以參加反響硝酸的量n(HNO3)=0.5mol×2+0.5mol=1.5mol，而硝酸可能還有剩余，所以c(HNO3)≥=10.0mol/L，D錯誤；綜上所述答案為C。例2．將一定量的生鐵(假設僅含F(xiàn)e和C)與濃硫酸加熱時，觀察到固體完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體，某化學興趣小組對反響產(chǎn)生的氣體成分和該生鐵中碳的含量進行探究。Ⅰ．氣體成分探究用如圖裝置進行探究(夾持儀器省略)：Ⅱ．生鐵中碳的含量探究甲同學在正確連接好實驗裝置后粗略測定樣品中碳的含量。取樣品m1g進行實驗，充分反響后，測得B中生成沉淀的質量為m2g，該樣品中碳的質量分數(shù)小于______(用含m1、m2的式子表示)?！敬鸢浮縠q\f(12m2,197m1)×100%【解析】稱取樣品m1g進行實驗，充分反響后，測得B中生成沉淀的質量為m2g，該沉淀為碳酸鋇，物質的量為eq\f(m2,197)mol，根據(jù)碳元素守恒，那么碳元素的質量分數(shù)=eq\f(\f(m2,197)mol×12g·mol?1,m1g)×100%=eq\f(12m2,197m1)×100%，因裝置中有空氣(含有二氧化碳)，那么該樣品中碳的質量分數(shù)小于eq\f(12m2,197m1)×100%。考點考點3：熱重分析的方法知識全梳理知識全梳理熱重分析思維模型(1)設晶體為1mol。(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。(3)計算每步的m余，eq\f(m余,m1mol晶體質量)=固體殘留率。(4)晶體中金屬質量不減少，仍在m余中。(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質量守恒得mO，由n金屬∶nO，即可求出失重后物質的化學式。診斷辨診斷辨析例1．PbO2在加熱過程中發(fā)生分解的失重曲線如下圖，失重曲線上的a點為樣品失重4.0%(即eq\f(樣品起始質量－a點固體質量,樣品起始質量)×100%)的殘留固體。假設a點固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計算x值和m∶n值：__________________________?！敬鸢浮?∶3【解析】根據(jù)PbO2eq\o(,\s\up7(△))PbOx+eq\f(2－x,2)O2↑，有eq\f(2－x,2)×32=239×4.0%，x=2－eq\f(239×4.0%,16)≈1.4；根據(jù)mPbO2·nPbO，eq\f(2m+n,m+n)=1.4，eq\f(m,n)=eq\f(0.4,0.6)=eq\f(2,3)，即m∶n=2∶3。即x約為1.4，m∶n=2∶3。例2．0.80gCuSO4·5H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質量隨溫度變化的曲線)如下圖。試確定200℃時固體物質的化學式(要求寫出推斷過程)。_________________________________________________________________?！敬鸢浮緾uSO4·5H2Oeq\o(,\s\up7(△))nH2O+CuSO4·(5－n)H2O25018neq\f(250,0.80g)=eq\f(18n,0.80g－0.57g)，解得n≈4，那么此時固體物質的化學式為CuSO4·H2O。即200℃時固體物質的化學式為CuSO4·H2O。課后作業(yè)課后作業(yè)[A組根底題組]1．碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol·L?1鹽酸500mL。煅燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的質量是〔〕A．35gB．30gC．20gD．15g【答案】C【解析】由題意知，消耗HCl的物質的量為0.5mol，根據(jù)氯元素守恒，那么CuCl2的物質的量為0.25mol。根據(jù)Cu元素守恒可知，原混合物中含有Cu元素的物質的量為0.25mol，煅燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的物質的量為0.25mol，那么m(CuO)=0.25mol×80g·mol?1=20g。2．銅和鎂的合金4.6g完全溶于濃硝酸，假設反響后硝酸被復原，只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和336mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀況)，在反響后的溶液中，參加足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量為〔〕【答案】B【解析】最后沉淀為Cu(OH)2和Mg(OH)2，Cu和Mg共4.6g，關鍵是求增加的n(OH?)，n(OH?)等于金屬單質所失電子的物質的量，即n(OH?)=eq\f(4480,22400)×1mol+eq\f(336,22400)×2mol=+0.23mol×17g/mol=8.51g。3．有一在空氣中暴露過的KOH固體，經(jīng)分析知其含水7.12%，K2CO32.88%，KOH90%，假設將此樣品1g參加46.00mL的1mol·L?1鹽酸中，過量的酸再用1.07mol·L?1KOH溶液中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體________g?！敬鸢浮俊窘馕觥看祟}中發(fā)生的反響很多，但仔細分析可知蒸發(fā)溶液后所得固體為KCl，其Cl?全部來自鹽酸中的Cl?，在整個過程中Cl?守恒，即n(KCl)=n(HCl)；故m(KCl)=0.046L×1mol·L?1×74.5g·mol?1=3.427g。4．將1.08gFeO完全溶解在100mL1.00mol·L?1硫酸中，然后參加25.00mLK2Cr2O7溶液，恰好使Fe2+全部轉化為Fe3+，且Cr2Oeq\o\al(2－,7)中的鉻全部轉化為Cr3+。那么K2Cr2O7的物質的量濃度是________?！敬鸢浮?.100mol·L?1【解析】由電子守恒知，F(xiàn)eO中+2價鐵所失電子的物質的量與Cr2Oeq\o\al(2－,7)中+6價鉻所得電子的物質的量相等，eq\f(1.08g,72g·mol?1)×(3-2)=0.02500L×c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))×(6-3)×2，得c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))=0.100mol·L?1。5．用如圖裝置可以測定混合氣中ClO2的含量：Ⅰ．在錐形瓶中參加足量的碘化鉀，用50mL水溶解后，再參加3mL稀硫酸；Ⅱ．在玻璃液封裝置中參加水，使液面沒過玻璃液封管的管口；Ⅲ．將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收；Ⅳ．將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中；Ⅴ．用0.1000mol·L?1硫代硫酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的溶液(I2+2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I?+S4Oeq\o\al(2－,6))，指示劑顯示終點時共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液。在此過程中：(1)錐形瓶內ClO2與碘化鉀反響的離子方程式為________________________。(2)測得混合氣中ClO2的質量為________g?！敬鸢浮?1)2ClO2+10I?+8H+=5I2+4H2O+2Cl?(2)0.027【解析】(1)ClO2具有氧化性，I?具有復原性，二者在酸性溶液中發(fā)生氧化復原反響，離子方程式為2ClO2+10I?+8H+=5I2+4H2O+2Cl?。(2)ClO2、I2和Na2S2O3間存在關系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，那么有n(ClO2)=eq\f(1,5)n(Na2S2O3)=eq\f(1,5)×0.1000mol·L?1×20.00×10?3L=4×10?4mol，m(ClO2)=4×10?4mol×67.5g·mol?1=0.027g。6．氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系。在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產(chǎn)CuCl的工藝流程如圖：答復以下問題：準確稱取所制備的氯化亞銅樣品mg，將其置于過量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，參加適量稀硫酸，用amol·L?1的K2Cr2O7溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反響中Cr2Oeq\o\al(2－,7)被復原為Cr3+。樣品中CuCl的質量分數(shù)為________?！敬鸢浮縜b,m)%【解析】依據(jù)信息定關系式6CuCl～6FeCl3～K2Cr2O761n(CuCl)amol·L?1×b×10?3Ln(CuCl)=6×a×b×10?3mol，m(CuCl)=6×a×b×10?3mol·mol?1，w(CuCl)=eq\f(amol·L?1×b×10?3L×6×99.5g·mol?1,mg)×100%=ab,m)%。[B組提升題組]7．蛋氨酸銅[Cux(Met)y，Met表示蛋氨酸根離子]是一種新型飼料添加劑。為確定蛋氨酸銅[Cux(Met)y]的組成，進行如下實驗：(1)稱取一定質量的樣品于錐形瓶中，參加適量的蒸餾水和稀鹽酸，加熱至全部溶解，冷卻后將溶液分成兩等份。I2，Na2S2O3標準溶液滴定至藍色恰好褪去，發(fā)生反響：。消耗Na2S2O3標準溶液22.00mL(蛋氨酸與I2反響時物質的量之比為1∶1，產(chǎn)物不與Na2S2O3發(fā)生反響)。③向另一份溶液中參加NH3·H2O－NH4EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定其中Cu2+(離子方程式為Cu2++H2Y2?=CuY2?+2H+)，消耗EDTA標準溶液28.00mL。(1)指示劑X為____。(2)用Na2S2O3標準液滴定時，假設pH過小，會有S和SO2生成。寫出S2Oeq\o\al(2?,3)與H+反響的離子方程式___________。(3)假設滴定管水洗后未用EDTA標準溶液潤洗，測得Cu2+的物質的量將____(填“偏大〞、“偏小〞或“不變〞)。(4)通過計算確定蛋氨酸銅[Cux(Met)y]的化學式(寫出計算過程)________?！敬鸢浮俊?〕淀粉溶液偏大，，化學式為：【解析】Na2S2O3標準溶液滴定I2液，那么指示劑為淀粉溶液，故答案為：淀粉溶液；〔2〕S2Oeq\o\al(2?,3)與H+反響生成S和SO2，那么化學方程式為，故答案為：；〔3〕假設滴定管水洗后未用EDTA標準溶液潤洗，標準液體積偏大，測得Cu2+的物質的量將偏大，故答案為：偏大；〔4〕，，，，。，化學式為：。8．鈣是人體神經(jīng)、肌肉、骨骼系統(tǒng)、細胞膜和毛細血管通透性的功能正常運作所必需的常量元素，維生素D參與鈣和磷的代謝作用，促進其吸收并對骨質的形成和改善有重要的作用。某制藥生產(chǎn)的“鈣爾奇D600片劑〞的局部文字說明如下：“本品每片含主要成分碳酸鈣1.5g(相當于鈣元素600mg)，成人每天服用1片。〞〔1〕“1.5g碳酸鈣與600mg的鈣〞的計量關系是如何得出來的，請寫出簡要步驟。〔2〕該公司的另一種產(chǎn)品，其主要成分與“鈣爾奇D600〞相同，僅僅是碳酸鈣的含量不同。為測定該片劑中碳酸鈣含量，某學生進行了如下實驗：取10片該片劑碾碎后放入足量的HCl中經(jīng)充分反響(假設該片劑的其余局部不與HCl反響)過濾，取濾液加(NH4)2C2O4，使Ca2+生成CaC2O4KMnO4KMnO4溶液，發(fā)生的離子反響為：2MnOeq\o\al(?,4)+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O①請通過計算答復該片劑中碳酸鈣的含量_________。②參照上述關于“鈣爾奇D600片劑〞的文字說明，你認為該片劑的名稱應該叫“鈣爾奇D______片劑〞?！敬鸢浮俊?〕600〔2〕m(CaCO3)=0.75300【解析】〔1〕1.5g碳酸鈣含有鈣元素的質量是：，故答案為：；〔2〕滴定所需KMnO4物質的量為，根據(jù)關系式2KMnO4～5H2C2O4～5CaCO3，可知含有碳酸鈣物質的量為，那么10片該片劑碳酸鈣質量為那么1片含有碳酸鈣0.75g，故答案為：0.75g；②每片中鈣元素的含量為，故應叫鈣爾奇D300片劑，故答案為：300。9．某FeC2O4·2H2O樣品中可能含有的雜質為Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O，采用KMnO4滴定法測定該樣品的組成，實驗步驟如圖：Ⅰ．取mg樣品于錐形瓶中，參加稀H2SO4溶解，水浴加熱至75℃。用cmol·L?1的KMnO4溶液趁熱滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內不褪色，消耗KMnO4溶液V1mL。Ⅱ．向上述溶液中參加適量復原劑將Fe3+完全復原為Fe2+，參加稀H2SO4酸化后，在75℃繼續(xù)用KMnO4溶液滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內不褪色，又消耗KMnO4溶液V2mL。樣品中所含H2C2O4·2H2O(M=126g·mol?1)的質量分數(shù)表達式為?！敬鸢浮俊?00%【解析】設FeC2O4·2H2O的物質的量為xmol，F(xiàn)e2(C2O4)3的物質的量為ymol，H2C2O4·2H2O的物質的量為zmol，步驟I中草酸根和Fe2+均被氧化，結合得失電子守恒有：2KMnO4~5H2C2O4(C2Oeq\o\al(2?,4))，KMnO4~5Fe2+，所以，步驟II中Fe2+被氧化，由KMnO4~5Fe2+可知，，聯(lián)立二個方程解得：z=2.5(cV1-3V2)×10?3，所以H2C2O4·2H2O的質量分數(shù)==。10．以下圖是將一定質量的草酸亞鐵在氬氣氣氛中進行熱重分析示意圖(表示殘留固體質量占原樣品總質量的百分數(shù))。(1)B處時殘留物的化學式為_____。(2)現(xiàn)取1.44gFeC2O44molCO，加熱至，其中反響：FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)，那么反響達平衡時FeO的轉化率為_______?！敬鸢浮俊?〕FeC2O4〔2〕50%【解析】(1)M(FeC2O4·2H2O)=180g/mol，M(FeC2O4)=144g/mol；假設原FeC2O4·2H2O有180g，那么B處時，殘留固體的質量為180g×80%=144g，即1molFeC2O4·2H2O分解，失去2mol水變?yōu)镕eC2O4，故B處殘留固體為FeC2O4；(2)假設原FeC2O4·2H2O有180g，C處時，殘留固體的質量為180g×40%=72g，結合題中給出的信息可得C處殘留的固體為FeO，那么FeC2O4的分解反響為；在密閉容器中，1.44gFeC2O4〔即0.01mol〕分解產(chǎn)生0.01molFeO、0.01molCO、0.01molCO2，再充入0.04molCO，那么容器中最初有0.05molCO，設容器體積為1L，且反響到達平衡時，F(xiàn)eO轉化xmol，那么反響三段式為：FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)那么c(CO)=(0.05-x)mol/L，c(CO2)=(0.01+x)mol/L，K===，解得x=0.005，即0.01molFeO的在平衡時轉化了0.005mol，故FeO的轉化率為=50%。11．CoCl2·xH2O與Na2CO3·10H2O的固體混合物共8.100g，參加足量的水后，生成白色的碳酸鈷沉淀，將沉淀濾出，洗凈烘干，其質量為1.190g。將濾液與洗滌液合并，參加足量鹽酸產(chǎn)生無色氣體0.224L(不考慮氣體的溶解)。(1)固體混合物中Na2CO3·10H2O的質量為_______g〔保存2位小數(shù)〕。(2)CoCl2·xH2O中x=_____。(3)將得到的1.190g沉淀在空氣中充分灼燒至恒重，得到的固體是一種鈷的氧化物，其質量為0.830g，該氧化物屬離子晶體。通過計算，可確定該晶體的化學式為________________?！敬鸢浮?.726Co2O3【解析】濾液與洗滌液和鹽酸