知識(shí)點(diǎn)十一-化學(xué)計(jì)算-高一化學(xué)上學(xué)期期中期末復(fù)習(xí)系列(人教版2019必修第一冊(cè))

知識(shí)點(diǎn)十一化學(xué)計(jì)算過(guò)量計(jì)算過(guò)量計(jì)算的依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式，化學(xué)方程式中的物質(zhì)計(jì)量數(shù)之比是恰好反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。若反應(yīng)物的量均已知時(shí)，先求出各自的物質(zhì)的量，根據(jù)恰好反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系，確定那種物質(zhì)恰好反應(yīng)，那種物質(zhì)剩余，然后按照不足者進(jìn)行計(jì)算。具體步驟：①寫(xiě)出反應(yīng)方程式；②判斷哪個(gè)反應(yīng)物過(guò)量；③根據(jù)不足量求解。1．方程式要配平。2．列比例式時(shí)同一物質(zhì)的關(guān)系量（已知、未知）上下單位必須相同。混合物計(jì)算1．設(shè)××物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為x、y(不論題求的是什么量)。2．根據(jù)化學(xué)方程式或某粒子的守恒關(guān)系，列二元一次方程。一般根據(jù)混合物的質(zhì)量列一方程，再根據(jù)題中反應(yīng)物或生成物的量列另一方程。解二元一次方程即可?！纠}】準(zhǔn)確稱(chēng)Ag2O2與Ag2O的混合物2.588g，在一定的條件下，兩物質(zhì)完全分解均生成Ag和O2，得到224.0mLO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。計(jì)算樣品中Ag2O2的物質(zhì)的量。【解析】n(O2)＝EQ\f(0.2240L,22.4L·mol－1)＝1.000×10－2mol設(shè)樣品中Ag2O2的物質(zhì)的量為x，Ag2O的物質(zhì)的量為yAg2O22Ag＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑xxyEQ\f(1,2)y248g·mol－1×x＋232g·mol－1×y＝2.588gx＋EQ\f(1,2)y＝1.000×10－2mol解得：x＝9.500×10－3mol注意總量的變化問(wèn)題，如有的混合物取若干分之一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的混合液稀釋到250mL，只取10mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若計(jì)算總量時(shí)要乘以相應(yīng)的倍數(shù)。差量法——化學(xué)方程式計(jì)算中的巧思妙解1．應(yīng)用原理差量法是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種物理量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積等。用差量法解題時(shí)先把化學(xué)方程式中的對(duì)應(yīng)差量(理論差量)跟實(shí)際差量列成比例，然后求解。2．解題步驟第一步準(zhǔn)確寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式第二步依據(jù)題意，找出產(chǎn)生差量的“對(duì)象”；根據(jù)方程式確定“理論差量”(如質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積等)，再根據(jù)題中有關(guān)量確定“實(shí)際差量”；兩差量列在方程式左側(cè)第三步根據(jù)反應(yīng)方程式，列比例式求解【例題】為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度，現(xiàn)將w1g樣品充分加熱，其質(zhì)量變?yōu)閣2g，則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是A．eq\f(84w2－53w1,31w1) B．eq\f(84(w1－w2),31w1)C．eq\f(73w2－42w1,31w1) D．eq\f(115w2－84w1,31w1)【答案】A【解析】設(shè)樣品中NaHCO3質(zhì)量為xg2NaHCO3eq\o(,\s\up6(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O△m2×841062×84－106x w1－w2解得：x＝eq\f(84(w1－w2),31)，故樣品純度為eq\f(m(Na2CO3),m(樣品))＝eq\f(w1－x,w1)＝eq\f(84w2－53w1,31w1)。1．解答此類(lèi)題的關(guān)鍵是分析引起差量的原因，只有當(dāng)差值與始態(tài)量或終態(tài)量存在比例關(guān)系，且化學(xué)計(jì)量的差值必須是同一物理量時(shí)，才能用“差量法”解題。2．所選用差值要與有關(guān)物質(zhì)的數(shù)值成正比例關(guān)系。3．有關(guān)物質(zhì)的物理量及其單位都要正確地使用。關(guān)系式法——一種快速高效的連續(xù)化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算方法1．應(yīng)用原理關(guān)系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間的關(guān)系進(jìn)行解題的一種方法，一般適用于多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)，因前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系，找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式，把多步計(jì)算簡(jiǎn)化成一步計(jì)算。2．解題步驟第一步準(zhǔn)確寫(xiě)出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式第二步找出“中介”的物質(zhì)，并確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)、最終生成物之間量的關(guān)系第三步確定最初反應(yīng)物和最終生成物之間量的關(guān)系第四步根據(jù)已知條件及關(guān)系式列出比例式計(jì)算求解【例題】Ba2＋是一種重金屬離子，對(duì)生物有害，環(huán)境監(jiān)測(cè)小組欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等試劑測(cè)定某工廠廢水中Ba2＋的濃度。（1）現(xiàn)需配制250mL0.100mol·L—1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液，所需要的玻璃儀器除量筒、250mL容量瓶、玻璃棒外，還需要_____________________。（2）需準(zhǔn)確稱(chēng)取Na2S2O3固體的質(zhì)量為_(kāi)_________g。（3）另取廢水50.00mL，控制適當(dāng)?shù)乃岫燃尤胱懔康腒2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；沉淀經(jīng)洗滌、過(guò)濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時(shí)CrO2－全部轉(zhuǎn)化為Cr2O2－；再加過(guò)量KI溶液反應(yīng)，反應(yīng)液中再滴加上述Na2S2O3溶液，反應(yīng)完全時(shí)，消耗Na2S2O3溶液36.00mL。已知有關(guān)的離子方程式為：①Cr2O72－＋6I－＋14H＋2Cr3＋＋3I2＋7H2O②I2＋2S2O2－2I－＋S4O2－試計(jì)算該工廠廢水中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度?！敬鸢浮浚?）燒杯、膠頭滴管（2）3.95（3）0.024mol·L－1【解析】（2）m(Na2S2O3)＝0.100mol·L—1×0.250L×158g·mol－1＝3.95g（3）根據(jù)題意有：Ba2＋＋CrO2－BaCrO4……①2BaCrO4＋2H＋Cr2O2－＋2Ba2＋＋2H2O……②Cr2O72－＋6I－＋14H＋2Cr3＋＋3I2＋7H2O……③I2＋2S2O2－2I－＋S4O2－……④由①得Ba2＋～BaCrO4，由②得BaCrO4～EQ\f(1,2)Cr2O2－，由③得EQ\f(1,2)Cr2O2－～EQ\f(3,2)I2，由④得，EQ\f(3,2)I2～3S2O2－，綜合得：Ba2＋～BaCrO4～EQ\f(1,2)Cr2O2－～EQ\f(3,2)I2～3S2O2－1mol3molc(Ba2＋)×50.00mL×10－3L·mL－10.1mol·L－1×36.00mL×10－3L·mL－1c(Ba2＋)＝EQ\f(1mol×0.1mol·L－1×36.00mL×10－3L·mL－1,3mol×50.00mL×10－3L·mL－1)＝0.024mol·L－11．正確書(shū)寫(xiě)關(guān)系式是用關(guān)系式法解化學(xué)計(jì)算題的前提。2．建立關(guān)系式的方法還有：①利用微粒守恒關(guān)系建立關(guān)系式(實(shí)際化工生產(chǎn)中往往涉及多步反應(yīng)，但原料和產(chǎn)品中的某種主要元素是相同的，據(jù)此可以找出關(guān)系式)；②利用方程式的加合建立關(guān)系式。3．尋找關(guān)系式時(shí)，要特別注意原料中的主要元素是否全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，如不能完全轉(zhuǎn)化，可以將分步轉(zhuǎn)化率換算成總轉(zhuǎn)化率進(jìn)行計(jì)算。守恒法——整體思維的應(yīng)用1．應(yīng)用原理守恒法是一種整合的思維方法，運(yùn)用守恒定律，不糾纏過(guò)程細(xì)節(jié)，只考慮反應(yīng)體系中研究對(duì)象化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)(如反應(yīng)中的原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、化合價(jià)升降守恒、能量守恒等)或相互間的關(guān)系(如化合物中的化合價(jià)規(guī)則，電解質(zhì)溶液中的電中性原則等)，從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。2．解題步驟第一步明確題目要求解的量第二步根據(jù)題目要求解的量，分析反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)的變化，找出守恒類(lèi)型及相關(guān)的量第三步根據(jù)守恒原理，梳理出反應(yīng)前后守恒的量，列式計(jì)算求解3．守恒類(lèi)型質(zhì)量守恒(原子守恒)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合，因而反應(yīng)前后原子的總數(shù)和質(zhì)量保持不變。質(zhì)量守恒法解題時(shí)可利用①整體守恒：即反應(yīng)中反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量守恒；②局部守恒：即反應(yīng)中反應(yīng)物與產(chǎn)物中某元素的原子或離子守恒或元素守恒。電荷守恒涉及溶液中離子濃度的計(jì)算時(shí)常需用到電荷守恒。依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性，首先找出溶液中所有陽(yáng)離子和陰離子，再根據(jù)陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)列等式。得失電子守恒依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失數(shù)目相等，即氧化劑得到的電子總數(shù)目等于還原劑失去的電子總數(shù)目。利用得失電子守恒法可以①計(jì)算元素的化合價(jià)；②計(jì)算氧化（或還原）產(chǎn)物的量；③計(jì)算氧化劑、還原劑的消耗量；④計(jì)算混合物的組成。1．質(zhì)量守恒法——適用于化學(xué)反應(yīng)、溶解度計(jì)算、稀釋過(guò)程。2．電荷守恒法：適用于電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子的鑒定、物質(zhì)的量（濃度）的計(jì)算等。列式時(shí)不要忘了離子濃度前乘上離子所帶電荷數(shù)；一般情況下，列電荷守恒等式時(shí)不能忽略H＋、OH－，但在計(jì)算時(shí)，酸性溶液中常可忽略O(shè)H－，堿性溶液中常可忽略H＋。3．電子守恒解題的思維模板一找物質(zhì)氧化劑→還原產(chǎn)物還原劑→氧化產(chǎn)物二定得失確定一個(gè)粒子得失電子數(shù)(注意：化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù))三列等式根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式【例題】將1.08gFeO完全溶解在100mL1.00mol·L－1硫酸中，然后加入25.00mLK2Cr2O7溶液，恰好使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe3＋，且Cr2Oeq\o\al(2－,7)中的鉻全部轉(zhuǎn)化為Cr3＋。則K2Cr2O7的物質(zhì)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(jià)鐵所失電子的物質(zhì)的量與Cr2Oeq\o\al(2－,7)中＋6價(jià)鉻所得電子的物質(zhì)的量相等。Cr2Oeq\o\al(2－,7)eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(得(6－3)×2e－),\s\do4(→))),\s\do6())Cr3＋、Fe2＋eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(失1e－),\s\do4(→))),\s\do6())Fe3＋，n(Fe2＋)×1＝n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))×(6－3)×2eq\f(1.08g,72g·mol－1)×1＝0.02500L×c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))×(6－3)×2，得c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.100mol·L－1。物質(zhì)化學(xué)式的計(jì)算1．根據(jù)題給信息，計(jì)算出有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量。2．根據(jù)電荷守恒，確定未知離子的物質(zhì)的量。3．根據(jù)質(zhì)量守恒，確定結(jié)晶水的物質(zhì)的量。4．將各粒子的物質(zhì)的量化為整數(shù)比，其之比即為物質(zhì)化學(xué)式的下標(biāo)比，從而確定物質(zhì)的化學(xué)式。通過(guò)反應(yīng)——確定離子及其量，最后計(jì)算結(jié)晶水的量。有些離子，如CO2－、HCO－、NH＋常通過(guò)轉(zhuǎn)化為氣體，由題中氣體的量求其物質(zhì)的量；有些離子，如SO2－、Ba2＋、Ca2＋則通過(guò)生成沉淀，根據(jù)沉淀的質(zhì)量求其物質(zhì)的量；有的離子如Fe2＋、C2O2—等則通過(guò)氧化還原反應(yīng)滴定，測(cè)定其物質(zhì)的量。【例題】煅燒黃鐵礦得到某化合物FexOy，取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中，還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mLCl2才能把溶液中的Fe2＋全部氧化為Fe3＋，然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液，將沉淀過(guò)濾、洗滌、蒸干，灼燒至恒重，得8g固體。試計(jì)算確定該產(chǎn)品的化學(xué)式?！敬鸢浮縁eO?2Fe2O3或Fe5O7【解析】n(Cl2)＝EQ\f(0.224L,22.4L·mol－1)＝0.01molCl2氧化Fe2＋為Fe3＋，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知Fe2＋的物質(zhì)的量為：0.01mol×2＝0.02mol故氧化物中＋2價(jià)鐵的物質(zhì)的量為：0.02moln(Fe2O3)＝EQ\f(8g,160g·mol－1)＝0.05mol原化合物中＋3價(jià)鐵的物質(zhì)的量為：0.05mol×2－0.02mol＝0.08mol故FeO與Fe2O3的物質(zhì)的量之比為：0.02mol∶EQ\f(0.08mol,2)＝1∶2該產(chǎn)品化學(xué)式為：FeO?2Fe2O3或Fe5O7一、選擇1．鐵和氧化鐵的混合物共xmol，加鹽酸后固體全部溶解，共收集到y(tǒng)mol氫氣，且向反應(yīng)后的溶液中加入KSCN溶液不顯紅色，則原混合物中鐵的物質(zhì)的量為A．(x＋y)mol B．(x－y)mol C．(x－y)mol D．(x＋y)mol2．（2022·甘肅張掖期末）鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過(guò)量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積（V）與時(shí)間（t）關(guān)系如下圖。反應(yīng)中鎂和鋁的A．物質(zhì)的量之比為3∶2B．質(zhì)量之比為3∶2C．摩爾質(zhì)量之比為2∶3D．生成氣體的物質(zhì)的量之比為2∶33．把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成兩等份，一份加入含amolNaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂；另一份加入含bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇。則原混合溶液中鉀離子的濃度為A．(b－a)/Vmol·L－1 B．(2b－a)/Vmol·L－1C．2(2b－a)/Vmol·L－1 D．2(b－a)/Vmol·L－14．把4.48LCO2通過(guò)一定量的固體過(guò)氧化鈉后收集到3.36L氣體(標(biāo)況下)，則這3.36L氣體的質(zhì)量是A．3.8g B．4.8g C．5.6g D．6.0g二、廢鐵屑為原料生產(chǎn)莫爾鹽的主要流程如下（已知NHeq\o\al(＋,4)與OH－在加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生NH3）：（1）“反應(yīng)I”中通入N2的作用是___________________________________________________。（2）稱(chēng)取23.52g新制莫爾鹽，溶于水配制成100mL溶液，將所得溶液分成兩等份。一份加入足量Ba(OH)2溶液，并微熱，逸出能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，同時(shí)生成白色沉淀，隨即沉淀變?yōu)榛揖G色，最后生成紅褐色；用足量稀鹽酸處理沉淀物，充分反應(yīng)后過(guò)濾、洗滌和干燥，得白色固體13.98g。另一份用0.2000mol·L－1K2Cr2O7酸性溶液滴定，當(dāng)Cr2O2－恰好完全被還原為Cr3＋時(shí)，消耗K2Cr2O7溶液的體積為25.00mL。通過(guò)計(jì)算確定莫爾鹽的化學(xué)式___________________________。（3）若將“水洗”這一步去掉，則所得產(chǎn)品中SO2－的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。（已知硫酸鈉晶體為Na2SO4·10H2O）三、衡量水體污染的指標(biāo)之一是化學(xué)需氧量(COD)，它是指在一定條件下氧化1L水樣中的還原性污染物所消耗的氧化劑的量，氧化劑的量用氧氣的質(zhì)量來(lái)表示，單位是mg·L－1。COD大于500mg·L－1的廢水不得直接排放。取某廢水樣品20.00mL，加入10.00mL0.05000mol·L－1K2Cr2O7溶液，在一定條件下充分反應(yīng)后，用0.1000mol·L－1的FeSO4溶液滴定多余的K2Cr2O7，用去FeSO4溶液12.00mL，此時(shí)鉻元素均以Cr3＋形式存在。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）計(jì)算20.00mL廢水樣品消耗K2Cr2O7的物質(zhì)的量。（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，該廢水能否直接排放。參考答案一、選擇1．【答案】A【解析】由題意與鹽酸反應(yīng)后的溶液中無(wú)Fe3＋，根據(jù)混合物的量有：n(Fe)＋n(Fe2O3)＝x……①，根據(jù)電子守恒Feeq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(失2e－),\s\do4(→))),\s\do6())Fe2＋，F(xiàn)e2O3eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(得2e－),\s\do4(→))),\s\do6())Fe2＋、2H＋eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(得2e－),\s\do4(→))),\s\do6())H2有：n(Fe)×2＝n(Fe2O3)×2＋2y……②，解得：n(Fe)＝EQ\f(1,2)(x＋y)，A項(xiàng)符合題意。2．【答案】A【解析】根據(jù)方程式分析：Mg＋H2SO4MgSO4＋H2↑2Al＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2↑。A項(xiàng)，圖中產(chǎn)生的氫氣一樣多，結(jié)合方程式分析，鎂和鋁的物質(zhì)的量比為3∶2，正確；B項(xiàng)，鎂和鋁的物質(zhì)的量比為3∶2，質(zhì)量比為3×24∶27×2＝4∶3，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鎂和鋁的摩爾質(zhì)量比為24∶27＝8∶9，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，生成氣體物質(zhì)的量相等，錯(cuò)誤。3．【答案】C【解析】一份加入含amolNaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂，Mg2＋為eq\f(a,2)mol，硫酸鎂也是eq\f(a,2)mol。另一份加入含bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇，SO2－為bmol。所以硫酸鉀有(b－eq\f(a,2))mol，鉀離子有2(b－eq\f(a,2))mol＝(2b－a)mol，或根據(jù)電荷守恒：Mg2＋為eq\f(a,2)mol、SO2－為bmol，則有n(Mg2＋)×2＋n(K＋)×1＝n(SO2－)×2，eq\f(a,2)mol×2＋n(K＋)×1＝bmol×2，n(K＋)＝(2b－a)mol；故c(K＋)＝eq\f((2b－a),\f(V,2))mol·L－1＝eq\f(2(2b－a),V)mol·L－1，故答案為C項(xiàng)。4．【答案】D【解析】根據(jù)干信息可得，n(CO2)＝EQ\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量為EQ\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.15mol。設(shè)參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為x，由方程式2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2知，生成O2的物質(zhì)的量為0.5x，則0.2mol－x＋0.5x＝0.15mol，x＝0.1mol，從而得出混合氣體中，CO2為0.1mol，O2為0.05mol，因此m(混)＝0.1mol×44g·mol－1＋0.05mol×32g·mol－1＝6.0g；故選D項(xiàng)。二、【答案】（1）防止Fe2＋被氧化為Fe3＋，且起攪拌作用，以加快反應(yīng)速率（2）(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O[或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]（3）偏小【解析】（1）為何不通空氣？從N2性質(zhì)不活潑考慮，防止生成的Fe2＋被氧化，另氣體起攪拌從作用，可加快反應(yīng)速率。（2）n(SO2－)＝EQ\f(13.98g,233g·mol－1)＝0.06mol6Fe2＋＋Cr2O2－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr2＋＋7H2O61n(Fe2＋)0.2000mol·L－1×0.025Ln(Fe2＋)＝0.005mol×6＝0.03mol據(jù)電荷守恒：n(NH＋)＋2n(Fe2＋)＝2n(SO2－)，n(NH＋)＋2×0.03mol＝2×0.06mol，解得：n(NH＋)＝0.06moln(H2O)＝＝0.18