2022年高考化學 考點總動員系列 專題02 物質的量在化學方程式計算中的應用和化學計算(含解析)
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1、2022年高考化學 考點總動員系列 專題02 物質的量在化學方程式計算中的應用和化學計算(含解析) 【母題再現(xiàn)】 題型介紹: 化學計算類試題在新課標的高考中要求有所降低的趨勢,但每年分值均在8~10分,考查形式有選擇題和填空題??疾榻Y合元素及化合物知識、化學方程式,運用關系式法、守恒法、平均值法等思想方法進行列式計算,故技巧性增強,能力要求更高。 高考選題: 【xx年高考上海卷第22題】已知:2[NaAl(OH)4]+CO2→2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O。向含2molNaOH、1molBa(OH)2、2mol[NaAl(OH)4]的混合液中慢慢通入CO2,則通入CO2的量
2、和生成沉淀的量的關系正確的是 選項 A B C D n(CO2)(mol) 2 3 4 6 n(沉淀)(mol) 1 2 3 3 解題技巧: 近幾年化學計算題從復雜計算到技巧型計算轉化,在復習過程中,我們掌握一些方法,并合理應用,可以輕松突破。常用的方法有:差量法、關系式法、守恒法、極值法等。 1、差量法——根據(jù)變化前后的差量列比例式計算 解題的一般步驟可分為: ①準確寫出有關反應的化學方程式;②深入細致地分析題意,關鍵在于有針對性地找出產(chǎn)生差量的“對象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質量、物質的量、氣體體積、壓強、密度、反應過程中熱量
3、的變化等,且該差量的大小與參加反應物質的有關量成正比;③根據(jù)反應方程式,從“實際差量”尋找比例關系,列比例式求解。 2、守恒法——利用質量、元素(原子)、得失電子、電荷守恒計算 化學反應 物質 化學式:正化合價總數(shù)=|負化合價總數(shù)| 電解質溶液:所有的陽離子所帶的正電荷總數(shù)=所有陰離子所帶負電荷總數(shù) 表現(xiàn)形式 化學變化 質量守恒定律 遵循 化學方程式 氧化還原反應 單一反應:氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù) 多個連續(xù)反應:找出化合價在變化前后真正變化的物質及所反應的量 離子反應:等號兩邊離子所帶電荷數(shù)相等 電化學 陽(負)極失電子總數(shù)=陰(正)極得電子總數(shù)
4、 串聯(lián)的原電池(電解池),各極上轉移電子數(shù)相 氣相反應:反應物總鍵能=生成物總鍵能+反應熱 宏觀:參加反應 m(反應物)=反應生成 m(生成物) 微觀:元素種類不變,各元素原子個數(shù)守恒 利用守恒法解題可避免書寫繁瑣的化學方程式和細枝末節(jié)的干擾,直接找出其中特有的守恒關系,提高解題的速度和準確度。守恒法解題成功的關鍵在于從諸多變化和繁雜數(shù)據(jù)中尋找恒量對象關系。 3、關系式法——多步變化用物質的量的關系首尾列式計算 關系式法適用于多步進行的連續(xù)反應,以中間產(chǎn)物為媒介,找出起始原料和最終產(chǎn)物的關系式,可將多步計算一步完成。有時利用關系式法列出的比例式與利用原子個數(shù)守恒 列
5、出的比例式相一致,但不能一概而論,關鍵在于中間過程的變化。要善于區(qū)分,正確 選擇解題技巧。 4、極值法——極端假設的計算方法 極值法就是將復雜的問題假設為處于某一個或某兩個極端狀態(tài),并站在極端的角度分析問題,求出一個極值,推出未知量的值,或求出兩個極值,確定未知量的范圍,從而使 復雜的問題簡單化。 其主要應用于: (1)判斷混合物的組成:把混合物看成某組分的純凈物進行計算,求出最大值.最小值,再進行分析討論。 (2)判斷可逆反應中某個量的關系:把可逆反應看作向某個方向進行到底的狀況。 (3)判斷可逆反應體系中氣體的平均相對分子質量的大小變化,把可逆反應看成向左或向
6、右進行的單一反應。 (4)判斷生成物的組成:把多個平行反應看作逐個單一反應。 5、圖象法——運用圖象中的函數(shù)關系分析計算一般解題思路: (1)根據(jù)題設條件寫出各步反應的化學方程式,并通過計算求出各轉折點時反應物的用量和生成物的生成量,以確定函數(shù)的取值范圍。 (2)根據(jù)取值范圍,在圖象上依次作起點、轉折點、終點,并連接各點形成圖象。 (3)利用圖象的直觀性,找出其中的函數(shù)關系,快速解題。 【考點揭秘】 高頻考點一:守恒法在化學計算中的應用 【典例】14 g銅銀合金與足量的某濃度的硝酸反應,將放出的氣體與1.12 L(標準狀況下)氧氣混合,通入水中恰好全部被吸收,則
7、合金中銅的質量為 ( ) A.9.6 g B.6.4 g C.3.2 g D.1.6 g 高頻考點二:關系式法在化學計算中的應用 【典例】5.85 g NaCl固體與足量濃H2SO4和MnO2共熱,逸出的氣體又與過量H2發(fā)生爆炸反應,將爆炸后的氣體溶于一定量水后再與足量鋅作用,問最后可得H2多少升(標準狀況)。 高頻考點三:差量法在化學計算中的應用 【典例】為了檢驗某含有NaHCO3雜質的Na2CO3樣品的純度,現(xiàn)將w1 g樣品加熱,其質量變?yōu)閣2 g,則該 樣品的純度(質量
8、分數(shù))是 ( )
A. B.
C. D.
高頻考點四:極值法在化學計算中的應用
【典例】將總物質的量為n mol的鈉和鋁的混合物(其中鈉的物質的量分數(shù)為x),投入一定量的水中充分反
應,金屬沒有剩余,共收集到標準狀況下的氣體V L。下列關系式中正確的是 ( )
A.x=V/(11.2n) B.0 9、2O4 的混合氣體1120mL (標準狀況),向反應后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液,當金屬離子全部沉淀時,得到2.54g沉淀,下列說法不正確的是
A.該合金中銅與鎂的物質的量之比是2 ︰1
B.該濃硝酸中HNO3的物質的量濃度是14.0mol/L
C.NO2和N2O4 的混合氣體中,NO2 的體積分數(shù)是80%
D.得到2.54沉淀時,加入NaOH溶液的體積是600mL
【答案】D
【解析】
2.(xx上海卷)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到氣體VL(標準狀況),向
反應后的溶液中(存在Cu2+和SO42-) 10、加入足量NaOH,產(chǎn)生藍色沉淀,過濾,洗滌,灼燒,得到CuO12.0g,
若上述氣體為NO和NO2的混合物,且體積比為1﹕1,則V可能為
A.9.0L B.13.5L C.15.7L D.16.8L
3.(xx·四川)13.向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某濃度的稀硝酸0.5L,固體物質完全反應,生成NO
和Cu(NO3)2,在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L,此時溶液呈中性。金屬離子已完全沉淀,沉
淀質量為39.2g。下列有關說法不正確的是
A.Cu與Cu2O的物質的量之比為2∶1
B.硝酸的物質的量濃度為2. 11、6mol/L
C.產(chǎn)生的NO在標準狀況下的體積為4.48L
D.Cu、Cu2O與硝酸反應后剩余HNO3為0.2mol
4.(xx·海南)6.將0.195g鋅粉加入到20.0mL的0.100 mol·L-1MO2+溶液中,恰好完全反應,則還原產(chǎn)物可能是
A.M B.M2+ C.M3+ D.MO2+
5.(2011四川)25°C和101kpa時,乙烷、乙炔和丙烯組成的混合烴32 mL與過量氧氣混合并完全燃燒,
除去水蒸氣,恢復到原來的溫度和壓強,氣體的總體積縮小了72 mL,原混合烴中乙炔的體積分數(shù)為( )
A.12.5% 12、 B.25% C.50% D.75%
6.(2011大綱版)某含鉻(Cr2O72-)廢水用硫酸亞鐵銨廢水用硫酸亞鐵銨銨[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]處理,
反應中鐵元素和鉻元素完全轉化為沉淀。該沉淀經(jīng)干燥后得到n molFeO·FeyCrxO3。不考慮處理過程中的實
際損耗,下列敘述錯誤的是
A.消耗硫酸亞鐵銨的物質的量為n(2-x)mol
B.處理廢水中Cr2O72-的物質的量為nx/2mol
C.反應中發(fā)生轉移的的電子數(shù)為3nx mol
D.在FeO·FeyCrxO3中,3x=y
7.(xx安徽卷) 13、27.
(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.536g,加硫酸溶解后,用0.1000mol?L-1FeSO4標準溶液滴定終點是(鈰被還原為Ce3+),消耗25.00mL標準溶液,該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質量分數(shù)為 。
8.(xx四川卷)11、
(5)焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時:
2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) △H1= 一197 kJ/mol;
2H2O (g)=2H2O(1) △H2=一44 kJ/mol;
14、 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3=一545 kJ/mol。
則SO3 (g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是 ① 。
焙燒948t明礬(M=474 g/mol ),若SO2 的利用率為96%,可生產(chǎn)質量分數(shù)為98%的硫酸 ② t。
9.【xx年高考江蘇卷第18題】(12分)堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d·x H2O]常用作塑料阻燃劑。
(1)堿式碳酸鋁鎂具有阻燃作用,是由于其受熱分解需吸收大量熱量和 。
(2 15、)MgaAlb(OH)c(CO3)d·x H2O中a、b、c、d的代數(shù)關系式為 。
(3)為確定堿式碳酸鋁鎂的組成,進行如下實驗:
①準確稱取3.390g樣品與足量稀鹽酸充分反應,生成CO20.560L(已換算成標準狀況下)。②另取一定量樣品在空氣中加熱,樣品的固體殘留率(固體樣品的剩余質量/固體樣品的起始質量×100%)隨溫度的變化如右圖所示(樣品在2700C時已完全失去結晶水,6000C以上殘留固體為金屬氧化物的混合物)。
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算堿式碳酸鋁鎂樣品中的n(OH-): n(CO32-)(寫出計算過程)。
【答案】
(1) 阻止燃燒 16、
(2) 2a+3b=c+2d
(3)
10.【xx年高考上海卷第十(52~55)題】(本題共14分)
硫有多種含氧酸,亞硫酸(H2SO3)、硫酸(H2SO4)、焦硫酸(H2SO4·SO3)、硫代硫酸(H2S2O3)等等,其中硫酸最為重要,在工業(yè)上有廣泛的應用。在實驗室,濃硫酸是常用的干燥劑。
完成下列計算:
(1)焦硫酸(H2SO4·SO3)溶于水,其中的SO3都轉化為硫酸。若將445g焦硫酸溶于水配成4.00L硫酸,該硫酸的物質的量濃度為________mol/L。
(2)若以濃硫酸吸水后生成的H2SO4·H2O計算,250g質量分數(shù)為98%的硫酸能吸收多少g水?
(3)硫 17、鐵礦是工業(yè)上制硫酸的主要原料。硫鐵礦氧化焙燒的化學反應如下:
3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 4FeS2+11 O2→2Fe2O3+8SO2
若48mol FeS2完全反應耗用氧氣2934.4L(標準狀況),計算反應產(chǎn)物中Fe3O4與Fe2O3物質的量之比。
(4)用硫化氫制取硫酸,既能充分利用資源又能保護環(huán)境,是一種很有發(fā)展前途的制備硫酸的方法。
硫化氫體積分數(shù)為0.84的混合氣體(H2S、H2O、N2)在空氣中完全燃燒,若空氣過量77%,計算產(chǎn)物氣體中SO2體積分數(shù)(水是氣體)。(已知空氣組成:N2體積分數(shù)0.79、O2體積分數(shù)0.21)
【課后反饋】
夯實基 18、礎:
1.(xx屆洛陽市期末)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到氣體VL(標準狀況),向反應后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,產(chǎn)生藍色沉淀,過濾,洗滌,灼燒,得到CuO 12.0 g,若上述氣體為NO和NO2的混合物,且體積比為1﹕1,則V可能為
A.135 L B.90 L C.168 L D.157 L
2.(xx屆吉林市期末)一定條件下,將Na與O2反應的生成物1.5g溶于水,所得溶液恰好能被80mL濃
度為0.5 mol·L—1的HCl溶液中和,則該生成物的成分是
A. Na2O B. Na2 19、O2 C. Na2O和Na2O2 D. Na2O2和NaO2
3.(xx屆江西省重點中學協(xié)作體第一次聯(lián)考)常溫下,某200mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液最多能溶解
19.2g銅粉(已知硝酸只被還原為NO氣體),若再取等體積的該混
合酸向其中逐漸加入鐵粉,產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如
圖所示。下列有關分析錯誤的是
A.原混合酸中NO3—的物質的量為0.2 mol
B.原混合酸中H2SO4物質的量濃度為2 mol/L
C.取25mL原混合酸加水稀釋至1 L后溶液的pH =1
D.OA段與BC段反應中電子轉移的物質的量之比為3:1
【 20、答案】C
4.(北京四中xx屆高三上學期期中)有BaCl2和NaCl的混合溶液w L,將它均分成兩份。一份滴加稀硫
酸,使Ba2+離子完全沉淀;另一份滴加AgNO3溶液,使Cl-離子完全沉淀。反應中消耗a mol H2SO4、b mol
AgNO3。據(jù)此得知原混合溶液中的c(Na+) mol/L為
A.(2b-4a)/w????? B.(b-a)/w?????? C.(2b-2a)/w?????? D.(b-2a)/w
5.(河北冀州中學xx高三上期中)向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸,恰好使混合物完全 21、溶解,放出1.344 L NO(標準狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無紅色出現(xiàn)。若用足量的氫氣在加熱下還原相同質量的混合物,能得到鐵的物質的量為( )
A.0.24 mol B.0.16 mol C.0.21 mol D.0.14 mol
能力拓展:
6.(xx屆陜西省寶雞市第一次質檢理綜)將6.85g Fe和Al的混合物溶于200mL 濃度為C mol/L的
HNO3溶液中,得到標準狀況下的NO、N2O混合氣體共3.36L,測得反應后溶液的pH為0,再向所得溶
液中加入過量NaOH溶液充分反應后生成沉淀質量為5.35 g。若不考慮反應前后 22、溶液體積變化,則下列有
關判斷正確的是
A.Fe與Al 的物質的量之比為1:1
B.混合氣體中NO為0.03mol ,N2O為0.12mol
C.原HNO3溶液的濃度C=4.9mol/L
D.反應中被還原的HNO3為0.15mol
7.(xx屆濰坊期末)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol/L稀鹽酸,CO2的生成量與加入鹽酸的
體積(V)的關系如圖所示。下列判斷正確的是
A.在0-a范圍內,只發(fā)生中和反應
B.a(chǎn)b段發(fā)生反應的離子方程式為:CO32-+2H+=H2O+CO2↑
C.a(chǎn)=0.3
D.原混合溶液中NaOH與Na2CO3的物質的量之比為1: 23、2
8.(xx屆江西七校一模)向5.2g Fe3O4、Fe2O3、Cu的混合物中加入0.5 mol·L?1的硫酸溶液140mL時,
固體恰好完全溶解,所得溶液中不含F(xiàn)e3+,若用過量的CO在高溫下還原相同質量的原混合物,固體減少的
質量為
A.1.12g B.6.42g C.2.24g D.3.24g
9.(xx屆安徽黃山市第一次檢測)PbO2是褐色固體,受熱分解為Pb的+4和+2價的混合氧化物,+4價的
Pb能氧化濃鹽酸生成Cl2;現(xiàn)將1 mol PbO2加熱分解得到O2,向剩余固體中加入足量的濃鹽酸得到Cl2,O2和Cl2的物質的量之比為3: 24、2,則剩余固體的組成及物質的量比是
A.1:2混合的PbO2、Pb3O4 B.1:1混合的Pb3O4、PbO
C.1:2:4混合的PbO2、Pb3O4、PbO D.1:4:1混合的PbO2、Pb3O4、PbO
10.(xx陜西西安一檢)在標準狀況下,由O2和Cl2組成的混合物氣體共500ml,向其中通入H2,在一
定條件下,使其恰好完全燃燒,用水吸收所得到產(chǎn)物后制得250ml溶液。從中取出25ml溶液與20ml
0.125mol·L-1NaOH溶液反應恰好中和,則與混合氣體反應的H2的體積為
A.280ml B.440ml 25、 C.500rnl D.720ml
自我提升:
11.(xx屆武漢武昌區(qū)期末)1.52g銅鎂合金完全溶解于50mL密度為1.40g/mL、質量分數(shù)為63%的濃硝酸
中,得到NO2和N2O4的混合氣體N2O4的混合氣體1120mL(標準狀況)。向反應后的溶液中加入1.0
mol/LNaOH溶液,當金屬離子全部沉淀時,得到2.54 g沉淀。下列說法不正確的是
A.該合金中銅與鎂的物質的量之比是2:l
B.該濃硝酸中HN03的物質的量濃度是14.0 mol/L
C.得到2.54 g沉淀時,加入NaOH溶液的體積是600 mL
D.NO2和N2O4的混合氣體中,NO2的 26、體積分數(shù)是80%
12. (xx屆閘北期末) C和CuO在一定溫度下反應,產(chǎn)物有Cu、Cu2O、CO、CO2。將1.20 g C跟16.0 g CuO
混合,隔絕空氣加熱,將生成的氣體全部通過足量的澄清石灰水,反應一段時間后共收集到1.12 L氣體(標
準狀況),生成沉淀的質量為5.00 g。下列說法正確的是
A.反應后的固體混合物中還含有碳
B.反應后的固體混合物總質量為13.6 g
C.反應后的固體混合物中氧化物的物質的量為0.05 mol
D.反應后的固體混合物中單質Cu的質量為12.8 g
13.(xx屆徐匯期末)為了測定某銅銀合金成分,將30 g合金完全溶 27、于80 mL 13.5 mol/L的濃硝酸中,待反應完全后,收集到0.3 mol氣體,并測得溶液中c(H+)是1 mol/L。假設反應后溶液體積仍為80 mL,則合金中銀的質量分數(shù)為
A. 36% B.66.3% C. 78.7% D.96.6%
14.(山東省壽光市xx屆10月檢測)
(5)在0.1L的混合酸溶液中,c(HNO3)=2mol·L-1,c(H2SO4)=3mol·L-1,將0.3mol的銅放入并充分反應后,被還原的HNO3的物質的量為 。
15.(東莞市xx屆高三上學期調研)
(6)為測量聚鐵樣品中鐵元素 28、的質量分數(shù),進行下列實驗(假設雜質中不含鐵元素和硫元素):稱取2.700g樣品,將樣品溶于足量的鹽酸后,滴加過量的BaCl2;過濾、洗滌、干燥,稱量固體的質量為3.495g。若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)(SO4)]n,求該聚鐵樣品中鐵元素的質量分數(shù)【Mr (BaSO4) =233、Mr (Fe) =56】。(寫出計算過程,結果保留4位有效數(shù)字)。
【名師小結】
化學計算的方法很多,有差量法、關系式法、守恒法、極值法、估算法、討論法、平均值法、十字交叉法、終態(tài)法、等效平衡法等。在解題過程中我們可以借助數(shù)學工具解決化學問題,將化學問題抽象成數(shù)學問題,利用數(shù)學工具,通過計算和推理,最終解決。這些數(shù)學思想主要包括數(shù)軸的應用、函數(shù)的思想、討論的方法、空間想象的能力以及不等式的遷移等方面的知識。此類題目的解題思路是:運用所掌握的數(shù)學知識,通過分析化學變量之間的相互關系,建立一定的數(shù)學關系(等式、函數(shù)、圖像關系、不等式、數(shù)列等),用以解題。
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