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專題3　化學Ⅱ卷中的各類計算填空專項突破 建議課時：2課時(一講一練) 專項突破一　解答化學Ⅱ卷計算題的常用方法　 1．利用守恒思想計算 【典例1】　(2017江蘇化學，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 ①方法1：45～50 ℃時，向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣得到Cu2(OH)2Cl23H2O，該反應的化學方程式為_________________________________________ ______________________________________________________________。 ②方法2：先制得CuCl2，再與石灰乳反應生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續(xù)通入空氣的條件下反應生成CuCl2，F(xiàn)e3＋對該反應有催化作用，其催化原理如圖所示。M′的化學式為________。 (2)堿式氯化銅有多種組成，可表示為Cua(OH)bClcxH2O。為測定某堿式氯化銅的組成，進行下列實驗：①稱取樣品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；③另取25.00 mL溶液A，調節(jié)pH 4～5，用濃度為0.080 00 molL－1的EDTA(Na2H2Y2H2O)標準溶液滴定Cu2＋(離子方程式為Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋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式。 [解題思路]　守恒1：由得失電子守恒可得：4CuCl＋O2＋8H2O2[Cu2(OH)2Cl23H2O] 守恒2：由電解質溶液中電荷守恒可得： n(Cl－)＝n(AgCl)＝4.80010－3 mol n(Cu2＋)＝9.60010－3 mol n(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝1.44010－2 mol 守恒3：由質量守恒可得：n(H2O)＝＝4.80010－3 mol 解析　(1)①反應物為CuCl、O2和H2O，生成物為Cu2(OH)2Cl23H2O，根據(jù)電子守恒和原子守恒配平。②由圖示Cu＋M→Cu2＋＋M′，說明Cu被M氧化；M′＋O2＋H＋→M＋H2O，說明M′被氧化為M，說明M價態(tài)高，由題信息“Fe3＋對該反應起催化作用”，M為Fe3＋，M′為Fe2＋。 (2)n(Cl－)＝n(AgCl)＝＝4.80010－3mol n(Cu2＋)＝n(EDTA)＝0.080 00 molL－130.00 mL10－3 LmL－1＝9.60010－3mol n(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝29.60010－3mol－4.80010－3mol＝1.44010－2mol m(Cl－)＝4.80010－3mol35.5 gmol－1＝0.170 4 g m(Cu2＋)＝9.60010－3mol64 gmol－1＝0.614 4 g m(OH－)＝1.44010－2mol17 gmol－1＝0.244 8 g n(H2O)＝＝4.80010－3mol a∶b∶c∶x＝n(Cu2＋)∶n(OH－)∶n(Cl－)∶n(H2O)＝2∶3∶1∶1 答案　①4CuCl＋O2＋8H2O2[Cu2(OH)2Cl23H2O]?、贔e2＋　(2)Cu2(OH)3ClH2O [解決方案] 1．三大守恒思想 2．電子守恒解題的思維模板 特別提醒　對于多步連續(xù)進行的氧化還原反應，只要中間各步反應過程中沒有損耗，可直接找出起始物和最終產(chǎn)物，刪去中間產(chǎn)物，建立二者之間的電子守恒關系，快速求解。 【對點訓練】 1．(轉移電子守恒) (1)[2016新課標Ⅰ，28(5)]“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化 能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為________。(計算結果保留兩位小數(shù))。 答案　1.57 (2)(2016新課標Ⅲ，28改編)用KClO3氧化3 mol的VO2＋變?yōu)閂O，則需要氧化劑KClO3至少為________ mol。 答案　0.5 2．(電荷守恒)為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液得到FeCl3。 若酸性FeCl2廢液中c(Fe2＋)＝2.010－2molL－1，c(Fe3＋)＝1.010－3molL－1, c(Cl－)＝5.310－2molL－1，則該溶液的pH約為________。 答案　2 3．(質量守恒) (1)LiPF6產(chǎn)品中通?；煊猩倭縇iF。取樣品w g，測得Li的物質的量為n mol，則該樣品中LiPF6的物質的量為________ mol(用含w、n的代數(shù)式表示)。 答案　 (2)在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41 g，CO2的體積為1.344 L(標準狀況)，則鈷氧化物的化學式為________。 答案　Co3O4 2．利用方程式之間的關系計算 【典例2】　(2017課標全國Ⅱ，28)水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。某課外小組采用碘量法測定學校周邊河水中的溶解氧。實驗步驟及測定原理如下： Ⅰ.取樣、氧的固定 用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合，反應生成MnO(OH)2，實現(xiàn)氧的固定。 Ⅱ.酸化、滴定 將固氧后的水樣酸化，MnO(OH)2被I－還原為Mn2＋，在暗處靜置5 min，然后用標準Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O＋I2===2I－＋ S4O)。 問題：取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用a molL－1 Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑， 若消耗Na2S2O3溶液的體積為b mL，則水樣中溶解氧的含量為________ mgL－1。 [解題思路]　根據(jù)反應過程確定關系式 過程 對應反應 氧的固定 2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2 MnO(OH)2還原為Mn2＋ MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O 滴定過程 2S2O＋I2===2I－＋S4O 關系式：O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3 答案　80ab 【典例3】　[2015全國卷Ⅰ，36(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的工藝過程如下： 回答下列問題： 準確稱取所制備的氯化亞銅樣品m g，將其置于過量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用a molL－1的K2Cr2O7溶液滴定到終點，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反應中Cr2O被還原為Cr3＋。樣品中CuCl的質量分數(shù)為________。 [解題思路]　依據(jù)信息確定關系式 由 CuCl質量 答案　% [解決方案]　利用關系式法解題的思維模板 【對點訓練】 4．ClO2易溶于水，用水吸收ClO2得到ClO2溶液。為測定所得溶液中ClO2的含量，進行了下列實驗： 步驟1：準確量取ClO2溶液10.00 mL，稀釋成100.00 mL試樣；量取V1 mL試樣加入到錐形瓶中； 步驟2：調節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻； 步驟3：加入淀粉指示劑，用c molL－1 Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。 (已知2Na2S2O3＋ I2===Na2S4O6＋2NaI) 原ClO2溶液的濃度為________ g/L(用步驟中的字母代數(shù)式表示)。 答案　135cV2/V1 5．實驗室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4，方法如下：軟錳礦與過量固體KOH和KClO3在高溫下反應，生成錳酸鉀(K2MnO4)和KCl；用水溶解，濾去殘渣，濾液酸化后，K2MnO4轉變?yōu)镸nO2和KMnO4；濾去MnO2沉淀，濃縮濾液，結晶得到深紫色的針狀KMnO4。 問題：若用16.3 g軟錳礦(含MnO2 80%)進行上述實驗最終生成的KMnO4與Na2C2O4反應，則消耗Na2C2O4的物質的量為________。 提示：①軟錳礦制備K2MnO4的化學方程式 3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O ②K2MnO4制備KMnO4的化學方程式3K2MnO4＋2H2SO4===MnO2↓＋ 2KMnO4＋2K 2SO4＋2H2O ③KMnO4能與經(jīng)硫酸酸化的熱Na2C2O4反應生成Mn2＋和CO2的化學方程式是2KMnO4＋5Na2C2O4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Na2SO4＋10CO2↑＋8H2O 解析　根據(jù)反應方程式，找出關系式： 3MnO2～3K2MnO4～2KMnO4～5Na2C2O4 所以3MnO2　　　～　　　5Na2C2O4 3 5 n(Na2C2O4) n(Na2C2O4)＝≈0.25 mol。 答案　0.25 mol 專項突破二?、蚓砘瘜W計算題分題型突破　 1.實驗中的計算 類型及方法總結 類型 解題方法 物質含量計算 ①根據(jù)關系式法、得失電子守恒法、滴定法等，得出混合物中某一成分的量。②由①中求出量，除以樣品的總量，即可得出其含量 確定物質化學式的計算 ①根據(jù)題給信息，計算出可求粒子的物質的量。②根據(jù)電荷守恒，確定出未知粒子的物質的量。③根據(jù)質量守恒，確定出結晶水的物質的量。④各粒子的物質的量之比，即為物質化學式的下標比 【典例4】　(2017課標全國Ⅰ，26節(jié)選)凱氏定氮法是測定蛋白質中氮含量的經(jīng)典方法，其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉化成銨鹽，利用如圖所示裝置處理銨鹽，然后通過滴定測量。已知：NH3＋H3BO3===NH3H3BO3；NH3H3BO3＋HCl===NH4Cl＋ H3BO3。 回答下列問題： 儀器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示劑，銨鹽試樣由d注入e，隨后注入氫氧化鈉溶液，用蒸餾水沖洗d，關閉K1，d中保留少量水，打開K1，加熱b，使水蒸氣進入e。 取某甘氨酸(C2H5NO2)樣品m克進行測定，滴定g中吸收液時消耗濃度為c molL－1的鹽酸V mL，則樣品中氮的質量分數(shù)為________%，樣品的純度≤________%。 解析　C2H5NO2～NH3～NH3H3BO3～HCl，樣品中氮的質量分數(shù)為100%＝%。樣品的純度≤100%＝%。 答案　　 【對點訓練】 6．已知CaO2在350 ℃迅速分解生成CaO和O2。下圖是實驗室測定產(chǎn)品中CaO2含量的裝置(夾持裝置省略)。 若所取產(chǎn)品質量是m g，測得氣體體積為V mL(已換算成標準狀況)，則產(chǎn)品中CaO2的質量分數(shù)為________(用字母表示)。 過氧化鈣的含量也可用重量法測定，需要測定的物理量有________。 答案　%　加熱前過氧化鈣及加熱后固體質量不再發(fā)生改變時試管中固體的質量 2．無機綜合(工藝流程)中的計算 類型及方法總結 類型 解題方法 熱重曲 線計算 ①設晶體為1 mol。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，100%＝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m(O)，由n(金屬)∶n(O)，即可求出失重后物質的化學式 多步滴 定計算 復雜的滴定可分為兩類： ①連續(xù)滴定法：第一步滴定反應生成的產(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物的量 ②返滴定法：第一步用的滴定劑是過量的，然后第二步再用另一物質返滴定計算出過量的物質。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的物質的量 電化學 計算 根據(jù)得失電子守恒關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構建如下關系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 根據(jù)溶 度積常 數(shù)進行 計算 1.表達式 (1)溶度積Ksp(AmBn)＝cm(An＋)cn(Bm－)，式中的濃度都是平衡濃度 (2)離子積Qc(AmBn)＝cm(An＋)cn(Bm－)，式中的濃度都是任意濃度 判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解 2．應用 ①Qc＞Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出 ②Qc＝Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài) ③Qc＜Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出 【典例5】　草酸鈷是制備鈷氧化物的重要原料。下圖為二水合草酸鈷(CoC2O42H2O)在空氣中受熱的質量變化曲線，曲線中300 ℃及以上所得固體均為鈷氧化物。 (1)通過計算確定C點剩余固體的成分為________(填化學式)。試寫出B點對應的物質與O2在225～300 ℃條件下發(fā)生反應的化學方程式：________________________________________________ _______________________________________________________。 (2)取一定質量的二水合草酸鈷分解后的鈷氧化物(其中Co的化合價為＋2、＋3價)，用480 mL 5 molL－1鹽酸恰好完全溶解固體，得到CoCl2溶液和4.48 L(標準狀況)黃綠色氣體。試確定該鈷氧化物中Co、O的物質的量之比(寫出計算過程)________ ______________________________________________。 答案　(1)Co3O4　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2 (2)由得失電子守恒有n(Co3＋)＝2n(Cl2)＝2＝0.4 mol，由電荷守恒有n(Co)總＝n(Co2＋)溶液＝0.5n(Cl－)＝0.5(0.4805－0.22) mol＝1 mol，所以固體中n(Co2＋)＝1 mol－0.4 mol＝0.6 mol，n(O)＝ mol＝1.2 mol，故n(Co)∶n(O)＝1∶1.2＝5∶6。 【對點訓練】 7．堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)dxH2O]常用作塑料阻燃劑。 為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進行如下實驗： ①準確稱取3.390 g樣品與足量稀鹽酸充分反應，生成CO2 0.560 L(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%)隨溫度的變化如圖所示(樣品在270 ℃時已完全失去結晶水，600 ℃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(CO)(寫出計算過程)。 答案　計算過程： n(CO2)＝＝2.5010－2 mol，m(CO2)＝1.10 g， 在270 ℃～600 ℃之間，失去結晶水后的樣品進一步受熱分解生成CO2、H2O，m(CO2)＋m(H2O)＝3.390 g(0.734 5－0.370 2)＝1.235 g，m(H2O)＝1.235 g－1.10 g＝0.135 g，n(H2O)＝＝7.5010－3 mol， 再根據(jù)氫原子守恒得n(OH－)＝2n(H2O)＝1.5010－2 mol，由C原子守恒得n(CO)＝n(CO2)＝2.5010－2 mol，則n(OH－)∶n(CO)＝3∶5。 8．(2018高考押題卷)(工藝流程圖略)硼氫化物NaBH4(B元素的化合價為＋3價)燃料電池，其工作原理如圖所示，放電時，每轉移2 mol電子，理論上需要消耗________ g NaBH4。 解析　負極發(fā)生氧化反應生成BO，電極反應式為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，每轉移2 mol電子，理論上需要消耗0.25 mol即9.5 g NaBH4。 答案　9.5 3．化學原理綜合中的計算 類型 解題方法 反應熱 的計算 平衡常數(shù)、 轉化率 計算 1.掌握三個“百分數(shù)” (1)轉化率＝100%＝100%。 (2)生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來說，轉化率越高，原料利用率越高，產(chǎn)率越高。 產(chǎn)率＝100%。 (3)混合物中某組分的百分含量＝100% 2.分析三個量：起始量、變化量、平衡量 3．用好一種方法——“三段式法” “三段式法”計算的模板：依據(jù)方程式列出反應物、生成物各物質的初始量、變化量、平衡量，結合問題代入公式運算。 【典例6】　二氧化碳回收利用是環(huán)?？茖W研究的熱點課題。已知CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH。 (1)幾種物質的能量(kJmol－1)如表所示(在標準狀態(tài)下，規(guī)定單質的能量為0，測得其他物質生成時放出的熱量為其具有的能量)： 物質 CO2(g) H2(g) CH2===CH2(g) H2O(g) 能量/kJmol－1 －394 0 52 －242 ΔH＝________ kJmol－1。 (2)幾種化學鍵的鍵能(kJmol－1)。 化學鍵 C===O H—H C===C H—C H—O 鍵能/kJmol－1 803 436 615 a 463 a＝________。 [思路點撥]　從宏觀的角度講，反應熱是生成物自身的總能量與反應物自身總能量的差值，根據(jù)第(1)問中所給出的各物質所具有的能量，可以計算反應的熱效應。從微觀的角度講，反應熱是舊化學鍵斷裂吸收的能量與新化學鍵形成放出的能量的差值，已知反應的熱效應和部分化學鍵的鍵能，可求某一化學鍵的鍵能。 解析　(1)ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量＝(52－2424－0＋3942)kJmol－1＝－128 kJmol－1。(2)ΔH＝斷裂化學鍵的總鍵能－形成化學鍵的總鍵能＝(8034＋4366－615－4a－4638)kJmol－1＝－128 kJmol－1，解得a＝409.25。 答案　(1)－128 (2)409.25 【對點訓練】 9．[2016全國卷Ⅱ，26(3)]聯(lián)氨(又稱肼，N2H4，無色液體)是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}： ①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　　ΔH1 ②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　　ΔH2 ③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　　ΔH3 ④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4 上述反應熱效應之間的關系式為ΔH4＝________________________________。 答案　2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 10．已知下列熱化學方程式 Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJmol－1① 3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47 kJmol－1② Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19 kJmol－1③ 計算FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝________。 答案?。?1 kJmol－1 11．已知t ℃時，反應FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常數(shù)K＝0.25。 ①t ℃時，反應達到平衡時n(CO)∶n(CO2)＝________。 ②若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t ℃時反應達到平衡。此時FeO(s)轉化率為50%，則x＝________。 解析　①在t ℃時，K＝＝＝0.25，則＝4。 ②　　　　FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) n起始/mol 0.02 x 0 0 n轉化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01 n平衡/mol 0.01 x－0.01 0.01 0.01 根據(jù)t ℃時，K＝＝＝＝0.25 ，求得x＝0.05。 答案　4　0.05 12．化合物AX3和單質X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。回答下列問題： 反應AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容積為10 L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2 mol。反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。 ①列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)＝________。 ②用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX3的平衡轉化率，則α的表達式為____________________________________________； 實驗a和c的平衡轉化率：αa為________，αc為________。 解析?、匍_始時n0＝0.4 mol，總壓強為160 kPa，平衡時總壓強為120 kPa，＝，n＝0.40 mol＝0.30 mol， 　　　　　　AX3(g)＋X2(g)AX5(g) 起始時n0/mol: 0.20 0.20 0 平衡時n/mol: 0.20－x 0.20－x x (0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30 x＝0.10 v(AX5)＝＝1.710－4 molL－1min－1 ②　　　　　　　AX3(g)＋X2(g)AX5(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0 變化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2－x 0.2－x x 則有＝，解得x＝，則AX3的轉化率為100%＝2(1－)100%；分別將實驗a、c的p、p0的數(shù)據(jù)代入上式，得αa、αc分別為50%、40%。 答案?、伲?.710－4 molL－1min－1 ②α＝2(1－)100%　50%　40%