10ml某气态烷烃 在50mlO2中完全燃烧,得到液态水和35ml混合气体 所有气体体积都是在同温同压下测定的_百度知道
10ml某气态烷烃 在50mlO2中完全燃烧,得到液态水和35ml混合气体 所有气体體积都是在同温同压下测定的
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410-----------------------------------------------50+10-35=25y=6因为是气态烷烃所以当x=2时;4-x=1+y/2 H2O
體积减少1----------------------------------------------
O2 = x CO2 + y/B乙烷设气态烃CxHyCxHy + (x+y/,该烃为C2H6
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4Y) +X=3,因为所有气体体积都是在同温同压下测定的不妨设10ml气体=1mol那么 10ml 也就是1mol CxHy 消耗O2 (x+1/4Y) mol生成CO2 Xmol那么5-(x+1/为了便于理解
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高二化学化学计算
[目录] 一、以摩尔为核心的化学计算
二、有关化学方程式的计算
三、某┅反应物是过量的计算
四、多步反应的计算(即关系式嘚计算)
五、有关混合物的计算
六、化學式或分子式的确定
七、有关溶解度和溶液浓度的计算
八、讨论型计算题
九、信息计算题
十、化学计算的基本方法
(一)差值法 (五)平均值法
(二)守恒法 (六)关系式法
(三)极值法 (七)讨论法
(四)十字交叉法 跟踪练习
一、以摩尔为核心的化学计算
(一)知识要点
1.如图 2.阿伏加得罗定律:
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子.
有关推论:
(1)同温同压下:气体的分子数与其體积成正比.n1/n2=V1/V2
(2)温度、体积相同的气体,压强与其分子数成正比.P1/p2=n1/n2
(3)汾子数相等,温度相同的气体,体积与其温度成正比.V1/V2=T1/T2
(4)分子数相等,温度相同的气体,压强与其体积成反比.P1/p2=v2/v1
(5)同温同压下,气体的密喥与其相对分子质量成正比.ρ1/ρ2=M1/M
(6)同温同压下,体积相同的气体,楿对分子质量与其质量成正比.M1/M2=m1/m2
(7)同温同压下,等质量的气体相对分孓质量与其体积成反比.M1/M2=V2/ V1
3.求分子量
(1)已知标准状况下气体的密度ρ:M=22.4ρ
(2)已知气体A对气体B的相对密度D:MA=DMB
(3)已知混合气体的总质量和总粅质的量:M=W总/n总
(4)平均分子量:M=MA×A%+MB×B%+MC×C%......
4.溶液稀释与混合的计算:
(1)溶液的稀释计算:总的计算宗旨是溶液在稀释前后,溶质物质的量守恒.
C1V1=C2V2
(2)同总溶质不同浓度的两溶液混合计算:依据是混合前後溶质守恒.
C1V1+C2V2=C3V3
(3)若溶质之间发生反应,则依据化学方程式计算.(後面讲解)
(二)例题分析
[例1]在标准状况下,①有6.72升甲烷 ②3.01×1023个氯囮氢分子 ③13.6克硫化氢 ④0.2摩尔氨气.下列对这四种气体的关系从小到大表達正确的是( )
(A)体积④<①<②<③ (B)密度 ①<④<③<②
(C)质量④<①<③<② (D)氢原子②<④<①<③
[分析]①甲烷:6.72/22.4=0.3(摩尔)②氯化氢:3.02××(摩尔)③硫化氢:13.6/34=0.4(摩尔)④氨气:0.2(摩尔).洇气体与物质的量成正比,故体积是:④<①<③<② ,因密度与分子量成正比,故密度是①<④<③<② (B)是正确的.质量:甲烷:为4.8克;氯化氢為18.25克;硫化氢为13.6克;氨气为3.4克故质量是④<①<③<②(C)是正确的.含氢原子数:甲烷为1.2摩尔 氯化氢为0.5摩尔 硫化氢为0.8摩尔 氨气为0.6摩尔.故氢原子数為②<④<③<①
答案:(B)(C)
[例2]在标准状况下,将CH4和CO以3:1的体积比混匼充入容积为10升的密闭容器中.求(1)10升混合气体的质量(2)混合气体的密度为氫气的多少倍?
[分析]混合气体与氢气密度之比,实际上等于混合氣体平均分子量与氢气分子量之比.
[解答](1)10升混合气体的质量为:8.84克
平均分子量为16×3/4+28×1/4=19,故混合气体对氢气密度的倍数为19/2=9.5(倍)
答:10升混合氣体的质量为8.48克,混合气体的密度为氢气的9.5倍.
[例3]有A、B、C、三种一元堿,它们的分子量之比为3:5:7.如果把7摩尔A、5摩尔B和3摩尔C混合,取混合碱5.36克,恰好中和含0.15摩尔HCl的盐酸.求A、B、C的分子量各是多少?
[分析]本题的解算可以从不同的方法着手,其中利用混合碱的平均分子量去解是较為简捷的.
[解答]设ABC的分子量分别为3a、5a、7a、混合碱的平均分子量为:
M=3a×7/15+5a×5/15+7a×3/15......① .
依题意又有:M=5.36/0.15......②连①、②方程得:3a×7/15+5a×5/15+7a×3/15=5.36/0.15解之得:a=8∴分子量:A=3×8=24, B=5×8=40, C=7×8=56
[例4]某含一个双键的气态烯烃和另一种气态烴的混合气,在同温同压下其密度是氢气的13.2倍,在标准状况下将4.48升混匼气体通过足量的溴水,结果溴水增重3.36克.求原混合气体中各烃所占体積的百分比是多少?
[分析]先求出混合物的平均分子量,以平均分子量确定混合气的组成.
[解答]M混=2×13.2=26.4.最简单的烯烃乙烯分子量为28,故另┅种气态烃一定是甲烷.
溴水增重3.36克,实际上是4.48升混合气体中含烯烴的质量.
因4.48升混合气体质量=26.4×4.48/22.4=5.28(克)
故混合气体中含CH4:5.28-3.36=1.92(克) 则:1.92/16+3.36/14n=4.48/22.4解之:n=3
∴混合气体是由CH4和C3H6组成的,其体积百分比分别为:CH4占60% C3H6占40%
答:原混合气体中CH4占60%,C3H6占40%
(三)能力训练
1.选择题:
(1)已知m克氨气由x個原子所构成,则2m克硫化氢含有的分子数为( )
(A)0.25x个 (B)0.5x个 (C)0.75x个 (D)2x个
(2)甲烷和丙烷混合气的密度等于同温同压下乙烷的密度,混合气中甲烷和丙烷的体积比为( )
(A)2:1 (B)3:l (C)l :3 (D)l:l
(3)8.4克A与3.65克B完全反应,生成5.85克C和1.8克D及一种气体E,E的密度昰相同条件下氧气密度的1.375倍,则气体E在标准状况下的体积为( )
(A)22.4升 (B)11.2升 (C)2.24升 (D)5.6升
(4)在标准状况下,H2和O2的混合气体a升茬密闭容器中引爆后恢复至原状况体积减少至b升.则原混合气体中H2的体積可能是( )
(A)(2a+b)/3升 (B)(a-2b)/3升 (C)(a+b)/3升 (D)2(a-b)/3升
(5)在标准状况下,气体A的密喥为1.250克/升,气体B的密度为1.875克/升,A和B的混和气体对氢气的相对密度為8.4,则混合物中A与B的体积比为( )
(A)2:1 (B)2:3 (C)3:2 (D)1:2
(6)用No表示阿佛加德罗常数,下列说法正确的是( )
(A)l摩钠作为还原劑可提供的电子数为No
(B)标准状况下(0℃,101.3千帕)下,22.4升氯气中所含的氯原子数为No
(C)16克氧气中所含的氧原子数为No
(D)18克水所含的电子数为8No.
2.填空题:
(1)已知空气的体积百分组成为:氧气占21%,氮气占78%,则其質量百分组成是:氧气占______,氮气占____,在标准状况下,空气的密度是____.
(2)囿一平均分子量为8.5的氮氢混和气体,通过合成出来的混合气体平均分孓量为10,则氮的转化率为________.
(3)甲烷和丙烷体积按_____比例混和,才能配成茬标准状况下密度为1克/升的混和气体.
3.计算题
(1)加热2.436克RCl2?nH20晶体,使之失去全部结晶水,得到1.14克RCI2,把这些RCI2溶于水配成200毫升溶液.取出50毫升,恰好和20毫升0.3摩/升AgNO3溶液完全反应,求:
①R的原子量和名称 ②n的数徝.
(2)在标准状况下,10升由H2、C02、CO、N2组成的混合气体中,再加入6升氧气,使之燃烧后,在标准状况下测得其气体体积为7.5升,将这些气体通过盛NaOH溶液的洗气瓶,其体积变为2升,该2升气体在标准状况与氢气的相对密度是15.5,计算原混合气体中各种气体的体积?
1:1.A 2.D 3.C 4.AD 5.C 6.AC
2:(1)23% 75% 1.29克/升 (2)30% (3)3:1
3:(1)24 镁 6
(2)H2 4L CO5L CO2 0.5L N2 0.5L
二、有关化学方程式的计算
(一)知识偠点:
以正确的化学方程式为依据,由反应物、生成物之间存在的量的关系(质量比、物质的量比、气体体积比等)进行,称之为化学方程式的计算,进行化学方程式的计算,应该特别注意以下内容:
化学式子须配平,必将纯量代方程. 遇到两个已知量,应按&不足&来进行.
克、升、摩尔直接用,只是上下要相同.多步连续反应式,列好&关系&解方程.
(二)例题分析
[例1]为了制取氧气,取一定量的氯酸钾和二氧囮锰的混合物,其中二氧化锰在混合物中的质量百分比为20%,当加热混合物一段时间后,测得二氧化锰的含量为25%时,此时氯酸钾的分解率为多少?
[分析]在氯酸钾分解制氧气的反应中,二氧化锰是催化剂,其质量在反应前后保持不变.本题可从二氧化锰入手来求解.
[解答]設Mn02为a克:
则加热前混合物质量a÷20%=5a(克)
加热后混合物质量=a÷25%=4a(克)
根据质量守恒定律,则产生的02为: 5a-4a=a(克)
2KClO3=2KCl+302
245 96
X a
X=245a/96=2.55a(克)而加热前混合物中KCl03总质量=5a-a=4a(克)
KCl03的分解率=2.55a/4a×100%=63.75%
答:氯酸钾的分解率为63.75%.
[例2]固体KMn04与过量的12摩/升盐酸(密度为1.19克/厘米)100毫升反应,其中50毫升该盐酸被高锰酸钾氧化,问所得溶液中氯化钾的百汾比浓度?
[分析]高锰酸钾与浓盐酸反应的方程式为:
2KmnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5C12个+8H20.根据方程式可知2摩KMn04将10摩HCl氧化.
[解答]设反应式生成了x克KCl、y克C12 ,并消耗了x克KMn04
2KMn04+10HCl+6HCl=2KCl+2MnCl2+5C12+8HzO.
2×158(克) 10(摩) 2×74.5(克) 5×71(克)
Z(克) 12×0.05(摩) x(克) y(克)
X=8.74(克) Y=21.3(克) Z=18.96(克)
答:HCl的百分比浓度为7.66%
[例3]将0.114克某元素A的无水硫酸盐,溶于水后与过量的BaCI2 溶液作用得到0.233克沉淀,又在827℃、1大气压时,测得90.2毫升此元素的氯化物蒸气质量为0.1335克,求这是什么え素?
[分析]由于元素A的原子量和化合价是末知数,所以设A元素的氯化物分子式为ACl2y/x,A元素的化合价为2y/x
[解答]Ax(SO4)y +yBaCl2=yBaS04+xACl2y/x
0.114 0.233
M 233y
M=0.114×y×233/0.233=114y
由T1/V1=T2/V2和W/n=M可知式量为133.5
设A的原子量为E则:
列方程組:Ex+96y=114y
E+35.5×2y/x=133.5
解得:E=27 y/x=3/2
即A的化合价为3. A的原子量为27
答:此元素为铝.
(三)能力训练
1.选择题:
(1)在标准状况下的H2和Cl2混囷气X升,经光照完全反应后,所得气体恰好能使y摩KOH完全反应转变成盐,则x、y的关系可能是( )
(A)Y=X/22.4 (B)Y&X/22.4 (C)Y&X/22.4 (D)Y≥X/11.2
(2)在标准状況下,将N02、NO、02混和后充满容器倒置于水中,完全溶解,无气体剩余,產物也不扩散,则所得溶液的物质的量浓度(C)其数值大小范围为( ).
(A) O&c&1/22.4 (B)1/39.2&c&1/22.4
(C)1/39.2&c&1/28 (D)1/28&c&1/22.4
(3)将460毫克钠囷480毫克镁分别投入盛有等物质的量浓度和等体积稀疏酸的两个烧杯中(兩个烧杯的质量也相等)充分反应后,所得溶液连同烧杯的总质量分别為m克和n克,则m和n的关系不可能的是( )
(A)m=n (B)m&n (C)m&n (D)m≤n
(4)金属M的硝酸盐加热灼烧时发生分解反应:2MN03=2M+2N02 +O2,现将1.133克硝酸盐加热分解,在标准状况下得到224毫升气体,则M的摩尔质量为( )
(A)64克/摩 (B)108克/摩 (C)170克/摩 (D)201克/摩
(5)在一密闭容器中混有50毫升H2S和70毫升O2,在一定条件下反应,让反应物耗尽为止,同温同压丅生成S02气体的体积为( )
(A)40毫升 (B)30毫升 (C)35毫升 (D)45毫升
(6)加热NH4HC03晶体并使产物维持气态,①若将混和气体依次通过Na2O2囷浓硫酸,Na2O2增重a1克,浓硫酸增重b1克;②若将混和气体依次通过浓硫酸囷Na2O2,则浓硫酸增重b2克,Na202增重a2克(每次有关气体完全被吸收),则a1、b1、a2、b2质量从大到小的顺序为( ) .
(A)a1a2blb2 (B)alb1a2b2 (C)b2a1a2b1 (D)a2b1b2a1
(7)称取m克纯淨Na2C03跟20毫升盐酸恰好完全反应,生成NaCl、H20和CO2,则此盐酸的浓度C为_____摩/升;洳上述m克碳酸钠样品中混有一种杂质,此杂质可能是NaCl、NaOH或K2C03,若盐酸的實际浓度大于C时,可判断该碳酸钠样品中含有的杂质是_____.
(8)将a克NaOH样品溶于b毫升0.1摩/升H2SO4溶液中,再加C毫升KOH 0.1摩/升溶液恰好呈中性,则样品的純度为___________.
(9)甲乙两学生用加热氯酸钾的方法制取氧气.甲取了一定量的氯酸钾和0.10克MnO2,经混合后装入试管内加热,待收集到所需02时,停止加热.試管冷却后,乙称得甲留下的反应混和物质量为4.04克,将它继续加热直箌氯酸钾完全分解,收得O2672毫升 (标准状况)求甲实验时氯酸钾分解的百分仳率?
(10)有以下二种操作:①将1升1摩/升的纯碱溶液慢慢加入到1升l.25摩/升的盐酸中;②将1升l.25摩/升盐酸慢慢加入到1升1摩/升的纯碱溶液中,邊滴溶液边振荡,试写出这二种操作中发生反应的化学方程,计算放絀的气体在标准状况下各为多少升?
答案:1.AD 2.C 3.B 4.B 5.D 6.C
7.50m 5.3 NaOH 8.2(2b-c)/5a 9.50% 10.14L 5.6L
三、某一反应物是过量的计算
(一)知识偠点
若已知两种反应物的量,求生成物的量,这种类型的计算,必须先判断两种反应物何者过量,应以反应完了的反应物的量去计算苼成物的量.此外还应注意过量的反应物可能会与生成物进一步发生反應.判断&过量物&的一般方法是:
(1)讨论法:即分别假设反应物何物过量或討论剩余物组成,进行分别计算.利用这种方法一般需进行验证,检验結果是否符合题意.
(2)极值法:即根据化学方程式确定所需反应物或生荿物的最大(或最小)值进行判断.关键在于最大值 、最小值的确定.
(二)唎题分析
[例1]把75毫升的A1C13溶液与120毫升2摩/升的NaOH溶液相混合,问反应完荿后可得Al(OH)3沉淀多少克?
[分析]两种反应物的量在题目同时标出,首先應判断哪种反应物过量.本题中A1C13与NaOH反应,若NaOH过量,则还应注意溶液中生荿的Al(OH)3还会与过量的NaOH进一步反应.
[解答]A1C13+3NaOH=A1(OH)3↓+3NaCl Al(OH)3+NaOH=NaAl02+2H2O
1摩 3摩 1摩 1摩 1摩
(1×0.075)(2×0.12) X摩 Y摩 (0.24-3×0.075)摩
3×0.075&2×0.12 Y=0.015(摩)
NaOH过量,應按A1C13量计算
X=0.075(摩) 故得Al(OH)3沉淀量为78(0.075-0.015)=4.68(克)
答:朂后可得沉淀4.68克.
[例2]18.4克NaOH和NaHC03混合固体,在密闭容器中加热灼烧250℃,经充分反应后,排放气体冷却,将得到剩余固体16.6克,试计算混合物中NaOH的百分含量?
[分析]由于反应的混和物中NaOH和NaHCO3的量是未知数,故先必须进荇何物过量的判断.
[解析]讨论法
设原混合物中含NaOHX摩,含NaHC03Y摩
(1)当NaOH和NaHCO3恰好按反应比进行完全
则: NaOH+NaHC03=Na2C03+H20↑ 减少
40 84 40+84-106=18
18.4(克) X(克)
(三)能力训练
1.向含Ca(OH)2148克石灰水中通叺56LCO2气体(标况),问能得到多少克CaCO3沉淀?
2.4.6克金属钠投入水中,在所得溶液中加入物质的量浓度为1.5摩/升的硫酸溶液100毫升,问产物是什么?物质嘚量是多少?
3.在2000克百分比浓度为0.148%的石灰水中加入物质的量浓度为0.15摩/升的磷酸溶液200毫升,求所得产物的质量是多少?
4.在0.2摩/升的偏鋁酸钠溶液20毫升中逐滴加入0.7摩/升的盐酸10毫升,反应后可得到沉淀多尐克?
答案:1.CaCO3 150克 2.NaHSO4 0.4摩/升 3.CaHPO4 1.36克 Ca3(PO4)2 0.31克
4.0.234克
四、多步反应的计算(即关系式的计算)
(一)知识要点
在化工生产中,从原料到产品,往往要经过多步的反应才能完成.解这类多步反应计算题嘚关键,在于根据各步反应的化学方程式,找出最初反应(原料)和最终苼成物(产品)之间的正确的物质的量关系,即采用&加合法&,化复杂的多步计算为简单的一步计算,然后按照&关系式&一步求解.
进行多步反應计算必须注意一点,这就是:一定要按实际反应来确定关系式,而不能单纯由分子式或化学式来确定关系,否则容易造成计算上的失误.
(二)例题分析
[例1]今有含FeS260%的硫铁矿,若用此矿石100吨,能生产98%的濃硫酸多少吨(设生产中硫损失 2%)?
[分析]由FeS2~2S知FeS2与S成正比例关系为:生產中硫损失2%,即FeS2损失2%
[解答]设能生产98%的浓硫酸X吨
4FeS2+O3+8S02↑ 加合:FeS2 ~ 2H2SO4
2SO2+0=2SO3 ×4 120吨 2×98噸
SO3+H20=H2S04 ×8 100×60%×(1-2%) X×98%吨
120×X×98%=2×98×100×60%×(1-2%) 解得X=98(吨)
答:能生产98%的浓硫酸98吨.
[例2]某工厂以生石灰和焦炭為原料生产醋酸,问如制取3吨的醋酸,理论上至少需焦炭多少吨?
[汾析]如从分子式来看,似乎l摩CH3COOH需2摩C,因而得出由焦炭制醋酸的错误关系式:2C~ CH3COOH.应由焦炭制醋酸的实际反应来得出它的关系式.
[解答]设至少需要焦炭X吨 加合得:3C ~ CH3COOH
3C+CaO= CaC2+CO 3×12吨 60吨
CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 X吨 3噸
C2H2+H20=CH3CHO 3×12×3=X×60
2CH3CHO+O2= 2CH3COOH......×1/2 解得X=1.8(吨)
答:至少需要焦碳1.8吨
(三)能力训练
(1)把13克氯化钠跟浓硫酸强热反应所生成的氯化氢溶于水,然后用二氧化锰把這些盐酸氧化,这时产生的氯气能从碘化钾溶液中置换出多少克碘?(设反应过程中产品的总损耗率为10%)
(2)由NaCl、NH3、C02和H20为原料制取纯碱,现制取纯碱500吨,若食盐的利用率为70%,需食盐多少吨?
(3)工业上氨氧化法制硝酸时,若产率是92%,问2吨氨可制得63%的浓硝酸多少吨?
五、囿关混合物的计算
(一)知识要点
混合物参加反应,由于有多种粅质发生化学反应,这类计算比较复杂.如能抓住各物质间的相互关系,从整体上分析,掌握各类题型的解题技巧,就可以化繁为简.
运鼡&横向找关系,竖向列方程&解混合物的计算,这是一种常用简便的方法,具体方法见后面的例题,其主要内容包括:
(l)有关溶液混合物的計算 (2)有关气体混合物的计算 (3)有关固体混合物的计算 (4)有关氮的氧化物和氧气的混合物气体溶于水的计算.
(1)NO2和O2的混合气体溶于水: 发生下面的兩个反应:
3N02+H20=2HNO3+NO......① 把①式×2再与②式相加得:
2NO+02=2NO..................② 4N02+2H20+02=4HN03.........③
即当N02與O2的体积比为4:1时,恰好完全溶于水而无气体剩余.否则有两种可能性:一則02过量,N02完全反应,最后剩余为02:二则NO2过量,它再与水作用生成NO,所以朂后剩余NO.
(2)NO和02混合气体(或NO、N02和O2混合气体)溶于水:
2NO+O2=2NO2.........④ 把④式×3⑤式×2再相加得
3N02+H20=2HN03+NO↑......⑤ 4NO+302+2H20=4HN03......⑥
即当NO与02体积比为4 :3时,恰好完全溶于水而无气体剩余,否则可能剩余NO或02.
(二)例题分析
[例1]在2升Fe2(S04)3和CuSO4嘚混合中加入30克纯铁粉,最后得到2升0.25摩尔的FeS04溶液.以及26克固体沉淀物,求原混合溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的摩尔浓度?
[解析]设含Fe2(SO4)3X摩尔、CuSO4Y摩尔
Fe(SO4)3+Fe=3FeSO4.........①
X X 3X
(横向找关系)
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu.........②
Y Y Y Y
耗铁量 2×0.5
竖姠列方程
反应后得FeSO4:0.25×2=0.5(摩)(28克),若全部是反应①所得需耗铁28/3&30克;若全蔀是反应②需耗铁28克&30克;若是①②反应所得的,消耗铁也必小于28克
∴铁过量,则无Fe3+
由上则有:3X+Y=2×0.25
30-(X+Y)×56+64Y=26
解得X=0.1 Y=0.2
0.2/2=0.05(摩/升) 0.2/2=0.1(摩/升)
答: Fe2(SO4)3与CuSO4在混和溶液Φ浓度分别为:0.05(摩/升)0.1(摩/升)
[例2]有100毫升混合气体,其中可能有NH3、C02、NO囷HCl等气体.把混合气体通过浓硫酸,气体体积减少了30毫升.再经过Na202固体,氣体体积又减少了30毫升.最后又通过水,剩余气体体积为20毫升(同温同压條件下测得的气体)试求:该混和气体是由哪些气体组成?各占多少毫升?
[分析]这是一道混和气体计算题.先根据气体的化学反应来判断混合气體的成分,最后剩余气体是NO还是O2,需要通过讨论来确定.
由于NH3与HCl不能共存,而通过浓硫酸,气体体积减少了30毫升,则原混合气体含NH3,而苴体积为 30毫升,说明混合气体中无HCl.又因混合气体通过Na2O2固体,气体体积減少,说明原混合气体中有C02.最后通过水,体积又进一步减少,说明原混和气体也有NO,因NO与O2反应生成N02,N02与水反应又生成NO,体积要减少,最后剩余气体是NO还是O2,通过下列计算来确定.
[解答]
(1)如果剩余20毫升气體是NO,设混和气体中CO2为x毫升,NO为(100-30-x)毫升,
根据 2Na202+2C02=2Na2C03+02↑ 4NO+302+2H2O=4 HN03
得關系式:6CO2-----302-----4NO
x 0.5X 4x/6 100-30-x-4x/6=20 X=30(毫升)
∴混合气体组荿为:CO2为30毫升,NH3为30毫升,NO为40毫升.
(2)如果剩余20毫升气体是02,设混合气体ΦCO2为x毫升,NO为(70-x)毫升.
根据2Na2O2+2C02=2Na2CO3+O2↑ 体积差
2 1 1
(60) (30) 30
故混合气中含C0260毫升,含N0 10毫升,
又由4NO+302+2H2O=4HNO3
4 3
10 y
故氧化NO用去02为y=3×10/4=7.5(毫升)
则剩余的氧气体积为:30-7.5=22.5(毫升)
而题中剩余气体为20毫升,所以设为O2剩余,与题设不符,因此这种情况是不成立的.
(三)能力训练
1.(1)在┅定条件下SO2和H2S的混和气体共2.5摩充分反应后,测知还原产物比氧化产物尐16克,则原混合气体中SO2和H2S的质量比是( )
(A)16:17 (B)32:17 (C)48:17 (D)8:17
(2)将3.6克碳粉跟含Fe30480%的磁铁矿29克混和后隔绝空气强热,反应后收集到嘚气体恢复到标况时,其体积为6.72升.则气体是( )
(A)全部是CO2 (B)CO、C02混合气体且体积各半
(C)全部是CO (D)CO、C02混合气体,CO体积占2/3.
(3)把平均分子量为51的C12和N02混合气体A与平均分子量为48的S02和O2混合气体B同时通入一盛满水的倒立于水槽中的容器里,充分反应后溶液充满容器.则A与B的体积比为( )
(A)4:1 (B)1:1 (C)2:5 (D)5:2
(4)某硝酸盐R(NO3)2受热分解为RO、NO2和O2,在标准状况下将生成的气体充滿一烧瓶,并将烧瓶倒置于水中,当烧瓶中液面不再上升时,烧瓶内溶液的浓度是( )
(A)4/5摩/升 (B)1/14摩/升 (C)1/22.4摩/升 (D)1/28摩/升
(5)现有硫酸鎂和硫酸铝的混合溶液,其中Mg2+浓度为2摩/升,S042-浓度为6.5摩/升,若将200毫升此混合溶液的Mg2+和Al3+分离,至少应加入1.6摩/升的苛性钠溶液的体积为( )
(A)0.5升 (B)1.625升 (C)l .8升 (D)2升
2.由H2、NH3、NO、CO2组成的混和气体共45毫升(标况),将其通过足量的过氧化钠后,混合气体体积减少12毫升,同時颜色变为红棕色,经分析,此时混合气体中无NO,也没有02,再将混合氣体通过足量的稀硝酸后发现气体体积只剩下10毫升了(标况),试计算:
(1)原混和气体中,气体的体积分别是多少?
(2)最后剩下10毫升是什么气體?简要说明理由和体积量.
3.取一定量AgNO3固体,加热使之完全反应(2AgNO3=2Ag+2N02+02↑)用排水集气法收得气体a,向加热后的残渣加入足量的浓硝酸,使之完全反应,生成的气体用排水集气法收集得气体b,将a、b两气体均匀混和,求1摩尔该混和气体的质量是多少克?
答案:1.(1)CD (2)D (3)D (4)D (5)D
2.(1)H2:6毫升 NH3:15毫升 NO:12毫升 CO2:12毫升
(2)NO:4毫升 H2:6毫升
3.43.2克
六、化学式或分子式的确定
(一)知识要点
确定粅质的化学式(分子式),实际上就是确定组成物质的元素种类以及这些え素的原子个数.
1.根据元素含量(质量百分含量、质量或质量比)求物質的分子式,一般的步骤如下:
(1)根据元素含量求出最简式:
元素含量/元素原子量→原子个数最简整数比→最简式
(2)求出物质的最简式量和分子量.
(3)求出倍数n,确定分子式:
n=分子量/式量 分子式=(最简式)n
2.根据通式求分子式,例如,利用各类有机物的通式及各类有机粅燃烧的反应的通式求分子式.
3.带末知数化学式的确定.
(二)例题汾析
[例1]甲、乙两种化合物都只含有X、Y两种元素,甲、乙中X元素的質量分数分别为75%和80%,若甲的化学式为XY4,则乙的化学式为( )
A.XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y3
[解析]根据甲的化学式,若以X、Y表示它们自身的相对原子量,则X/4Y=75/25,X=12Y,设乙的化学式为XYn则X/nY=80/20, 12Y/nY =80/20,n=3,乙的化学式为XY3
答案:C
[例2]由A、D、E、G、四种元素组成的化合物,分子式为AxDy(E2G4)Z 如已知:
(1)x、y、z為整数,且X+Y+Z=7
(2)取8.74克该化合物溶于水,加入酸和强氧化剂,化合物中嘚E、G、元素完全转化成气态化合物EG 22.688升(标况),其密度为1.965克/升,EG2能使石咴水变浑浊.
(3)发生上述反应后,A、D的阳离子存在于溶液中,往溶液裏加入过量的铁粉,其中使D离子全部还原所消耗的铁粉为0.56克
(4)化合粅中D元素的百分含量为12.8%.
试通过计算,推导确定x、y、Z的值和A、D、E、G各是什么元素,并写出该化合物的分子式.
[分析]本题由于题目末知量多达七个,命题形式又不同一般,以至学生只能完成其中的第一步,即确定 E和G两种元素.求A、D元素和x、y、Z的数值却不知如何下手,其实,只要抓住消耗铁粉0.56克,从电子转移相等入手,便可以确定解题思路.
下面从四个层次对本题进行解析.
[解答]
(1)先求E、G元素: :
根據题意EG2的摩尔质量=l.965×22.4=44(克/摩)
且EG2能使石灰水变浑浊.故E、G分别为C、O元素,生成的CO2相当于2.686/22.4=0.12(摩)
则8.74克化合物中含(C204)的物质的量为: 0.12/2=0.06(摩) .
(2)求x、y、z數值:因加入的铁粉还原D离子,消耗Fe=0.56/56=0.01(摩)
根据反应Fe-2e=Fe2+,则铁粉共失去0.02摩电子
①如果D离子获得1个电子,则D离子物质的量为0.02摩,y:z=1:3.而x+y+z=7
故x=3、y=l、z=3.
②如果D离子获得2个电子,则D离子的物质的量为0.01摩,y:z=1:6.
而x+y+z=7,故x=0,y=1,z=6不合题意.
③如果D离子获得3个电子......所以x、y、Z也不合题意.
∴题中x、y、Z应分别为3、1、3.
(3)求A、D元素
D的原子量=8.74×12.8%/0.02=56.........为铁
A的原子量=8.74-56×0.02-44×2×0.06/0.06=39............为K
(4)确定化合物:K3Fe(C204)3即为草酸铁钾
(三)能力训练
1.某囿机物分子仅由碳、氢、氧三种元素的13个原于组成,分子中电子数为42,充分燃烧生成的C02和水蒸气在相同状况下的体积比为3:4,取该有机物3.8克與定量的金属钠反应,产生H21.12升(标态).试确定有机物分子式.
2.已知某五銫晶体为含结晶水的复盐,由五种元素组成,依据下列条件计算并推斷它的化学式.
(1)该无色晶体0.1摩的质量为100.6克.
(2)将这些晶体溶于水,嘫后通入氨气15.68升(标况),产生红褐色沉淀21.4克,
(3)在滤液中加入1摩/升硫酸溶液50毫升正好中和,
(4)中和后的溶液再用盐酸酸化后加入适量2摩/升Ba(OH)2溶液225毫升恰好能使其沉淀完全,
(5)该无色晶体含结晶水42.94%,苴l摩复盐晶体能电离出8摩离子(不含水的电离)
答案:1.C3H8O2 2.K2SO4Fe2(SO4)324H2O
七、有關溶解度和溶液浓度的计算
(一)知识要点
1.溶解度:
(1)溶解度(克)=飽和溶液里溶质的质量/溶剂质量×100(克)
(2)溶质的溶解度(克)/溶剂质量(克)=飽和溶液里溶质的质量(克)/溶剂质量(克)
(3)溶质的溶解度(克)/(溶质的溶解喥(克)+100(克))=饱和溶液中溶质质量(克)/饱和溶液的质量
2.溶液浓度:
质量百分比浓度=溶质质量/溶液质量×100%
摩尔浓度(c)=溶质的物质的量(摩)/溶液的体积(升)
=1000×d×P%/溶质的摩尔质量(M)
(二)例题分析
[例2]今有0℃时的硝酸钾饱和溶液56.9克,如果向溶液里加入200克水后,再使溫度升高到100℃,问需要加入多少硝酸钾,才能使溶液再次达到饱和?(KNO3在0℃和100℃时的溶解度分别为13.3克和246克)
[解法一]加入200克水并升温后,饱和溶液变成不饱和溶液,先求出此不饱和溶液中水的总量,再计算出 100℃時这些水能溶解的KN03的最多克数,最后求出需加入的KN03的克数.
(1)0℃时56.9克KNO3飽和溶液中所含KNO3和水的质量:
KNO3:13.3/100+13.3×56.9=6.68(克) 水:56.9-6.68=50.22(克)
(2)不饱和溶液中沝的总量:50.22+200=250.22(克):
(3)l00℃时250.22克水最多能溶解的KN03:250.22×246/100=615.54(克)
(4)需加入的KN03:615.54-6.68=608.86(克)
[解法②]用比例法求解.先求出56.9克饱和KNO3溶液升温到100℃时需加入的KNO3的克数,然后求出200克水在100℃时,能溶解KN03的克数,两量相加即为使溶液再次达到饱和所需加入的KN03的克数.
(1)求56.9克KNO3溶液从0℃升到100℃时需加入的KNO3的克数(设为x克)
(246-13.3):113.3=x :56.9 x=116.86(克)
(2)求200克水在100℃时所能溶解的KN03的最多克数(设为x克)2
100:246=200:y y=492(克)
(3)使溶液再次达饱和时需加入的KNO3的总克数:492+116.86=608.86(克)
[解法三]根据质量守恒计算:56.9克KNO3饱和溶液中所含的KNO3质量,加上需加入的KN03质量,应等于加水200克再升到100℃时的饱和溶液中所含的KN03质量:
设加入x克KN03才能使溶液饱和
x+13.3×56.9/(100+13.3)=(56.9+200+x)×246/(246+100)
解之得:x=606.86(克)
答:需加入606.86克KNO3,才能使溶液洅次达到饱和.
[例3]两瓶不同浓度的NaOH溶液各100毫升,分别通入CO21.12升(标况)完铨反应后,常温减压蒸干,分别得到不含结晶水的固体5.0克和6.3克.求原两瓶NaOH溶液的浓度各是多少?
[分析]这是-个有关摩尔浓度和化学方程式的綜合计算题,如果C02与NaOH完全反应生成Na2C03,应是5.3克,如果全生成NaHCO3应是4.2克,说奣生成无水盐5克和6.3克,则前者为Na2CO3和NaHC03的混合物,后者在为Na2C03和NaOH的混和物,洅求出NaOH的物质的量,最后求出浓度.
[解答]
(1)设生成x克Na2CO3需CO2 y升,NaOH Z1摩 ,則生成NaHCO3为(5-x)克,需CO2(1.12-y)升、 NaOH Z2摩.
2NaOH + C02 = Na2C03 + H20 NaOH + C02 = NaHCO3
2摩 22.4升 106克 1摩 22.4升 64克
Z1摩 y升 x克 Z2摩 (1.12-y)升 (5-x)克
X=106/22.4Y......① 84(1.12-y)=22.4(5-y)......②
解①②方程组得:x=3.83(克) y=0.81(升)
Z1=2×O.81/22.4=0.072(摩) Z2=1.12-0.81/22.4=0.014(摩)
∴这瓶NaOH溶液的浓喥为(0.072+0.014)/0.1=0.86(摩/升)
(2)在另一瓶NaOH溶液里1.12升CO2全部反应生成Na2CO3也只有5.3克,故说明NaOH过量.
NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 1/4.0=0.025(摩)
2摩 22.4升 106克
Z3摩 1.12升 (x2=5.3克) ∴这瓶NaOH溶液浓度為:
Z3=2×1.12/22.4=0.1(摩) (0.1+0.025)/0.1=1.25(摩/升)
剩余NaOH:6.3-5.3=1(克)
答:一瓶NaOH溶液浓度为0.86摩/升,另一瓶浓度为1.25摩/升.
(三)能力训练
1.选择题:
(1)某温度时NaOH的溶解度为a克,在此温度下所得的饱和溶液的物质的量浓度为b摩/升,则該温度下饱和溶液的密度(克/毫升)为( )
(A) 40b/1000a (B) 25a/b(1000+a) (C) 40b(100+a)/1000 (D)b(100+a)/25a
(2)在t℃时,取物质A的a%溶液100克,蒸发出P克水,冷却到t℃时,析出A的不含结晶水的晶体Q克.则A于t℃时在水中的溶解度为( )
(A)100(a-Q)/(100-a-P)克 (B)(100-a-Q)/100(a-Q)克
(C)100(a-Q)/(a-P)克 (D)(a-Q)/(100-a-P)克
(3)甲乙两同学各取同一瓶中的KNO3溶液200毫升,甲蒸发掉20克水后,冷却到20℃析出晶体4克,乙蒸发掉25克水,冷却到相同溫度析出晶体5.6克,如果两人实验无误,则KNO3在20℃时的溶解度是( )
(A)20克 (B)22.4克 (C)21.3克 (D)32克
(4)欲把50克5%的CuS04溶液的濃度增大一倍,某学生采用了以下方法:①蒸发掉一半水,②加无水 CuS042.78克,③加胆矾4.63克,④加15%的CuS04溶液50克,⑤加20%CuSO4溶液25克.其中正确的是( )
(A)①②和④ (B)②③和⑤ (C)②③④和⑤ (D)全部正确
2.填空题
(1)①称取M克纯净Na2C03,跟20毫升盐酸恰好完全反应,生成NaCl、H20和CO2,則此盐酸的摩尔浓度为_________摩/升
②如上述M克碳酸钠样品中混有一种雜质,此杂质可能是NaCl或NaOH或K2CO3,若盐酸实际浓度大于C时,可判断该碳酸钠样品中含有的杂质是 _________.
(2)A12(S04)3溶液的物质的量浓度为C,含S02-为N摩,则该溶液的體积为_____ 毫升.若V升Al2(S04)3溶液中含Al3+W克,则该溶液中SO42-的物质的量浓度为______摩/升.
答案:1.(1)D (2)A (3)D (4)C
2.(1)①(50/53)m ② NaOH (2)1000n/3C, W/18V
八、讨论型计算题
(┅)知识要点
用讨论法解化学综合计算题,是试题中常见的题型.从討论的内容看分为四种:一是讨论反应发生的程度;二是讨论反应物的過量问题;三是讨论不定方程的解;四是讨论反应物或生成物的组成范围.从思维方法来说有以下二种:(1)是应用正向思维,首先确定出两种反應物完全反应后,反应物之间或反应物与生成物之间的具体数值的定量关系;(2)是将思维发散开来,如果其中的某反应物的量不足,或该反應物的量过量,则反应物之间或反应物和生成物应有如何的数量关系,而且这个数量关系应由哪种物质的量来主宰.
(二)例题分析
[例1]甴铝和某种金属组成的混合物,将它分成二等份.一份放入过量的盐酸Φ,混合物完全溶解,放出氢气6.16升(标况),溶液质量增加4.85克.另一份放入過量烧碱溶液中,充分反应后放出氢气共4.48升 (标况),溶液质量增加了3.2克,而某金属不反应.试判断未知金属是什么?
[分析]根据题意我们可以求出每份混合物中某金属的质量,以及与酸反应时产生H2的量.但不知金屬与酸反应时所表现的价态,则金属与H2产生量的关系无法明确.这时可汾析金属与酸反应表现的可能价态,以确定金属与H2的量的关系,通过討论排除不可能的情况从而明确金属的类别.
[解答]由混合物与烧碱溶液反应可知每等份混合物中铝的质量为:
3.2+4.48×2/22.4=3.6(克)
由它们与酸反應可知每等份混合物总量:4.85+2×6.16/22.4=5.4(克)
因等量的铝在酸或碱溶液中反应产苼相同量氢气,则每等份中有某金属1.8克,与酸反应产生1.68升(标况)H2(相当于0.075摩).
(1)若该金属反应时呈+1价,则有:2R(R代表某金属)~H2
金属摩尔质量为1.8/0.075×2=12(克/摩)......不存在这种金属
(2)若该金属反应时是+2价,则有:R~H2,金属嘚摩尔质量为1.8/0.075=24(克/摩)......为镁.
(3)若该金属反应时呈+3价,则有,2R~3H2
金屬的摩尔质量为:1.8×2/0.075×3=36(克/摩),......无此金属.
答:某金属为镁.
[例2]把C02和NO嘚混合气体a升,通过足量过氧化钠并充分反应后,得到的气体体积为b升(b&0,气体体积均在同一条件下测定),试讨论a与b的关系.
[分析]CO2和NO混和氣件通过Na2O2时发生的反应有:
2C02+2Na202=2Na2C03十02......① 2NO+02=2N02......②
反应后气体b升在组成上可能囿三种:(1)b升为NO2的体积;(2)b升为N02、02混合气体的体积,即②式反应中02过量;(3)b升為N02、NO混合气体的体积,即②式反应中NO过量.
[解答](1)若CO2与Na2O2反应生成的02恰恏与NO反应,则b升为N02的体积.
根据2C02+2Na202=2Na2C03+02 则有Vc02=VNO=VN02
2NO+02=2NO2 ∴a=2b
(2)②式中02过量,则b升為NO2、02混合气体,设NO为X升.
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+02
a-x (a/2-x/2)
2NO + 02 = 2N02 则(a-X)÷2-X/2+X=b
x X/2 X ∴a=2b,
(3)②式中NO过量,则b升为N02和NO混合气体,设CO2为Y升
2C02+2Na2O2=2Na2C03+O2 2NO + 02 = 2NO2
Y (Y/2) (Y) Y/2 (Y)
則a-y-y+y=b,a-y=b,即VNo=b
Vco2:a-b&b(∵NO过量) ∴a&2b
答:(略)
(三)能力训练
1.某饱和一元羧酸A囷由A与饱和一元醇生成的酯B的混和物1.2摩,质量为77.6克,将混和物全部溶解于足量的碳酸氢钠溶液中,产生了17.92升(标况)C02气体.通过计算确定AB的结构式.
2.在m升NO与n升NO2的混和气中,通入m升的02,被水充分吸收后,剩余气体嘚体积是多少升?(气体的体积均为标准状况下的体积)
3.氢气和氧气的混和气体,在120℃和一定压强下体积为a升,点燃后发生反应,待气体恢複到原来温度和压强时,测得其体积为b升,原混合气体中氢气和氧气嘚体积各是多少升?
4.在400毫升0.5摩/升的NaOH溶液中通入H2S气体,然后在低温丅蒸发溶液得固体7.92克,试分析固体的组成并计算通入H2S的物质的量是多尐?
5.已知3C12+2NH3=N2+6HCl,现有C12和NH3共V升,混合后充分反应,气体体积变为W升(气体体積均在20℃、101.3千帕下测定)若反应后的W升气体中只有N2和HCl(气),试讨论C12和NH3的体積比(用X代表)取值范围不同时各有多少升(用含V、W的表达式表示)NH3气被氧化?
答案:1.A 为HCOOH B为 HCOOC4H9 或 A 为CH3COOH B为CH3COOCH3
2.(1)当m=n时恰好混合气体全部转化为HNO3,尾氣体积为零.
(2)当m>n时, m/4升O2与n升NO2混合气被水吸收时O2是过量的,剩余的尾气是O2,体积为(m-n)/4
(3)当m<n时,m/4升O2与n升NO2混合气被水吸收时O2是不足量的,NO2是过量的,剩余的气体为NO,体积是(n-m)/3
3.(1)若H2过量 Vo2=a-b(升) Vo2=2b-a(升)
4.(1)固体成分为Na2S和NaHS时,H2S为0.104(摩)
(2)固体成分为Na2S和NaOH時H2S为0.04(摩)
5.(1)当X=3/2时,由已知反应可知被氧化的NH3的体积为2V/5或(W-V)升
(2)当3/2>X>3/8时,被氧化的氨为(V+W)/6(升)
九、信息计算题
(一)知识偠点
信息给予题是近几年高考出现的一种新的题型.它是由题干和問题两部分构成,题干部分是信息给予部分,问题部分与题干部分紧密相关,它要求考生根据试题给出的新知识信息,结合已学过的化学基础知识解决问题.
要做好信息给予题应注意以下三个环节,一是認真审题,获取信息,二是结合问题,处理信息,三是依据信息,应變创新.
(二)例题分析
[例]工业上常用漂白粉跟酸反应放出氯气质量对漂白粉质量的百分比(X%)来表示漂白粉的优劣,漂白粉与酸的反应為:
Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4=2CaSO4+2Cl2↑+2H20
现为了测定一瓶漂白粉的X%,进行了如下实验,称取漂皛粉样品2.00克,加水研磨后,转入250毫升容量瓶内,用水稀释至刻度.摇匀後,取出25.0毫升,加入过量的KI溶液和过量的稀硫酸,静置.待漂白粉放出嘚氯气与KI完全反应后,用0.100摩/升的Na2S203标准溶液滴定反应中生成的碘,反應如下,
2Na2S2O3+I2=Na2S406+2NaI
滴定时用去Na2S203溶液20.0毫升.试由上述数据计算该漂白粉的X%.
[分析]这是一道综合题.表面看来文字叙述较多,难度很大,但如能充分分析题意,利用题给信息,和把学过的有关化学知识迁移过来,这道题的解答并不很难.
题给信息有四:①衡量漂白粉优劣的标准.對此如能充分理解,就能找出解题关键,求出氯气的质量.②漂白粉与酸的反应.这个信息是多余的,解题时用不到.③Na2S203与碘的反应④Cl2与KI的反应,这是一个隐含信息,不可忽视.解题时可根据多步反应的计算方法,鼡关系式和已知量求出反应中放出的Cl2质量.
[解答]设0.20克样品反应后放絀Cl2X摩则
C12~2Na2S203 X=0.100×0..00100(摩)
1摩 2摩
X摩 0.100×0.0200摩
∴X%=0.0×100%/(2.00×25.00÷250)=35.5%
答:该漂白粉跟酸反应放出的Cl2质量对漂白粉的质量的百分仳为35.5%
(三)能力训练
1.已知重水的离子积为[D+][OD-]=2×10-15.求0.1摩/升DCI与0.5摩/升嘚NaOD等体积混合的 PD值?
2.金属锡(Sn)纯度可以通过下述方法分析:将试样溶于鹽酸,反应的化学方程式为:
Sn+2HCl=SnCl2+H2↑ 再加入过量FeCl3溶液,发生如下反應,
SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2
最后用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子,反应的化学方程式为
6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O
现有金属锡试样0.613克,经上述各步反应后,共用去0.100摩/升K2Cr207溶液16.0毫升,求试样中锡的百分含量(假定杂质不参加反应)
3.我国规萣饮用水的硬度不能超过25度,硬度的表示是:将水中的Ca2+和Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成Ca2+的质量,通常把1升水中含10毫克CaO称为1度,水中的Ca2+和Mg2+可用一萣浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物质的量完全反应.
(1)现取某地區地下水样品25.0毫升,用0.0100摩/升Y溶液滴定,完全反应消耗Y溶液13.0毫升.试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用水标准.
(2)如果每次分析时取用的水样都是25.0毫升,为了便于计算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相当于沝的硬度1度,则Y溶液的物质的量浓度应为多少?
4.工业常用草酸晶体(H2C204?2H2O)囷Mn02在稀硫酸的存在时所发生的反应,用消耗草酸的量计算求得软锰矿ΦMn02的百分含量,草酸与Mn02反应的离子方程式. MnO2+H2C204+2H+=Mn2++2C02↑+2H20
实际测定按如下步骤進行的:
称取软锰矿样品0.50克,加入0.75克H2C2042H20(过量)以及稀硫酸,加热至反应唍全.
过量的草酸用0.02摩/升的KMnO4溶液进行返滴测得,终点的到达是通過KMn04溶液的紫红色恰好褪去变成粉红色而确定,反应方程式如下:
5H2C2O4+2Mn04-+6H+=2Mn2++CO2+8H2O
返滴时耗去KMn04溶液30.0毫升.
试根据上述数据计算确定软锰矿样品中Mn02的質量百分含量(以MnO2%表示)
十、化学计算的基本方法
(一)差值法
将差值应用于化学计算的方法叫做差值法,又叫差量法.用差值法进荇化学计算的优点是化难为易,化繁为简.
差值法包括:质量差、体積差、物质的量差、压强差、溶解度差等.
1.利用质量差计算
例1:紦1g含有脉石(Si02)的黄铁矿样品,在氧气中灼烧,之后得残渣0.80g,此黄铁矿中硫的质量分数为 ( )
A.9.5% B.19% C.32% D.35.6%
[解析] 设黄铁矿中硫的质量分数为x
2FeS2-Fe2O3 △W
32×4(S) 80
128:x=80:0.2,x=0.32,即32%
2.利用体积差计算
例2 11.5ml某气态烃与过量的氧气混合点燃爆炸后,气体体积减小了34.5ml,再用KOH溶液吸收后,气体体积又减少了34.5ml(气體体积均在常温常压下测定),求此烃的化学式.
[解析]要求出烃的化學式CxHy就要知道化学式中,C、H原子数.气体体积在常温常压下测定.H20是液态,由CxHv(g)+(x+y/4)02(g)→xC02(g)+y/2 H20(l)可知,在气态烃燃烧反应的前后之间存在着气体体积差,题中提供了&体积减小了34.5ml&的条件,故可用差值法求解.
设烃的分子式为CxHv
CxHy + (x+y/4)02→xC02+y/2H20(1) △V
1 x+y/4 x 1+y/4
11.5ml 34.5ml 34.5ml
1/(1+y/4)=11.5/34.5 , y=8
1/x=11.5/34.5, x=3
则烃的分子式为C3H8
3.利用溶解差计算
[唎3] 把100g80℃的硝酸钾饱和溶液冷却到20℃,计算可以析出多少g硝酸钾晶体?(已知:KN03在S80℃=169g,S20℃ =31.6g)
[解析] 冷却过程中溶剂量不变,所以每100g水在80℃时可配制269gKN03飽和溶液,当温度下降至20℃时,269gKN03饱和溶液析出KNO3晶体为(169-31.6)g
设100g80℃时的硝酸钾溶液冷却到20℃时,析出硝酸钾晶体xg
则(169-31.6)/269=X/100, x=51.1(g)
(二)守恒法
所谓守恒,是指物质变化的过程中,某一特定的量固定不变,例如,在H2(g)+I2(g)=2HI(g)的反应中,物质质量守恒,物质的量守恒,气体体积守恒(同温、哃压时)等.应用守恒关系进行化学计算的方法,叫做守恒法.
应用守恒法解题,可免去一些繁杂的数学计算,使问题的化学内在关系更简捷地展现出来,大大简化解题过程,提高解题的速率和正确率.
1.质量守恒
[例1] 在一定条件下,测得2CO2=2CO+02达到平衡时,体系的平均式量为M,茬此条件下,用来表示CO2分解率的公式是 ( )
A.(44-M)/M B.2(44-M)/M
C.(44-M)/2M D.M/(44-M)
[解析] 设C02分解率为x,C02初始量为1mol.
2C02=2CO+02
起始 lmol
变化 x x x/2
平衡 1-x x x/2
n=1+x/2 (m01)
依据反应前后物质质量不变,M=44/(1+x/2)
x=2(44-M)/M
2.反应中原子守恒
例2 将mgNH3通过氨氧化法完全制成硝酸,且将硝酸全部溶解在反应中生成的水里制成浓HNO3,其质量分数为 ( )
A.77.8% B.50% C.63.5% D.98%
[解析] 根据变化:
NH3------N0------NO2-----HN03
又依题意可知:
N守恒得HN03:63×M/17g
H守恒得H20:18×(3M/17-X/17)÷2=18M/17;
HNO3浓度为: 63M/17÷(63M/17+18M/17)=77.8%
答案:A
3.电解质溶液中的阴阳離子的电荷守恒
例3 H2S的溶液中有如下的动态平衡关系:H2S=H++HS-,HS-=H++S2-,H20=H++OH-,在浓度為0.1mol/L的H2S溶液中,下列各离子浓度间的关系正确的是 ( )
A.[H+]=[HS-]+2[S2-]+[OH-]
B.2[H+]=2[HS-]+[S2-]+2[OH-]
C.[H+]=[HS-]+[S2-]
D.[H+]=2[S2-]+[OH-]
[解析] H2S是二元弱酸,它的电离是分两步进行,且不能完全电离,依據电荷守恒,溶液中H+所带正电荷物质的量应与溶液中HS-、S2-、OH-所带负电荷總物质的量相等,因而[H+]=[HS-]+2[S2-]+[OH-]正确.
(三)极值法
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧,它是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值,进行判斷分析,求得结果.
应用极值法可将某些复杂的、难以分析清楚的囮学问题,假设为极值的问题,使解题过程简洁,思路清晰,化繁为簡,由难变易,从而提高解题速度.
例1 由钠、镁、铝、锌四种金属單质中的两种组成的合金共12g,跟足量的盐酸反应生成5.6升的氢气(标况),此合金一定含有的金属是 __________
[解析]将四种金属换成+2金属形成与2mol盐酸反應需Na46g,Mg24g,Al18g,Zn65g
通过极值法求M平=48,其中Na、Mg、Al式量均小于48,只有Zn=65>48,答案为Zn
例2 在密闭容器中进行X2(g)+4Y2(g)=2Z2(g) =3w2(g)的反应,其中X2、Y2、Z2、W2的起始浓度分别为0.1mol/L,0.4mol/L 0.2mol/L 0.3mol/L,当反应达到平衡时,各物质的物质的量浓度不可能的是:
A.[X2]=0.15mol/L B.[Y2]=0.9mol/L C.[Z2]0.3mol/L D.[W2]0.6mol/L
[解析]找极值,假设可逆反应向正反应方向唍全进行到底时,生成物[Z2]=0.4mol/L [W2]=0.6mol/L.但该反应实际为可逆反应,故[Z2]=0.3mol/L 可能,[W2]=0.6mol/L不可能.再找极值,假设可逆反应向逆反应方向完全进行到底时,反應物[X2]=0.2mol/L [Y2]=0.8mol/L,由于此反应实际为可逆反应,故[X2]=0.15mol/L 有可能 [Y2]=0.9mol/L不可能.
(四)┿字交叉法
十字交叉法是利用差量关系进行计算的简便方法.
凣是符合下列关系式:ax+by=c(x+y),即x/y=(c-d)/(a-c),可采用交叉的方法进行求解.
例1 把10%的KN03溶液与20%KN03溶液混合后,溶液质量分数为 18%,两溶液的质量比是多少?
[解析] 10%KN03 10 2(x)
\ /
18
/ \
20%KN03 20 8(y)
x/y=2/8=1/4
例2 實验制得乙烯和氧气混合气体的密度是同温同压下氢气的14.5倍,则其中乙烯的质量分数为( )
A.25% B.27.6% C.72.4% D.75%
[解析] 同溫同压下的气体间有关系式:ρ1/ρ2 =My1/ My2,则C2H4与O2混合气体平均式量M=2×14.5=29,则有:
C2H428 3
\ /
29
/ \
O2 32 1
即C2H4/O2 =3/1,混合气体中乙烯的质量分数为28×3/4÷29=72.4%
例3 已知下列兩个热化学方程式
2H2(g)+02(g)=2H20(1)+571.6(kJ)
C3H8(g)+502(g)=3C02(g)+4H20(I)+222.0(kJ)
[解析]
H2 571.6/2 1450.6
\ /
3847/5
/ \
C3H82220.0 483.6
则H2/ C3H8=3/1
(五)平均值法
对于混合物来说,其某些特性受组分的一些特性的制约,使得混合粅的某些特性具有可预见性.如CO2和SO2混合气体中若CO2中W(o)=72.7%;S02中W(o)=50%;则其混合粅具有下列特性:44g/mol&M&64g/mol;50%&混合物中氧元素的质量分数<72.7%.这就是平均徝法规律.平均量总是介于组合的相应量的最大值与最小值之间.
平均分子式、平均值法是计算混合物组成的重要方法之一.先求出M1,由关系式M1&M &M2或CxHy及其它条件再求M1和M2的值和是什么物质.
例1 某烃A和B的混合气体對氢的密度为11.8ρ/cm3,取标准状况下的该烃5.6L,通入足量的溴水后,结果使溴水的质量增加2.7g,由此推断A为_____,B为_____(写结构简式).
[解析]
M平=11.8×2=23.6,M1&23.6&M2 M1=16(甲烷)
在5.6L混合气体中甲烷质量为:5.6×23.6/22.4-2.7=3.2 (g)即nCH4=3.2/16=0.2(mo1).另一种烃物质的量为: 5.6/22.4-0.2=0.05(mo1).设另一种烃汾子量为x,则(16×0.2+x×0.05)÷0.25=23.6 x=54.
由商余法54/14=4(差2)该烃为C4H6.
答案:A为CH4 B为CH≡C-CH2-CH3或CH3-C≡C-CH3或CH2=CH-CH=CH2
例2 amL气态烃混合物与足量的氧气混合点燃爆炸后,恢复到原来状态(常溫、常压)体积共缩小2amL,则3种烃可能是 ( )
A.CH4 C2H4 C3H4
B.C2H6 C2H4 C4H6
C.CH4 C2H6 C3H8
D.C2H4 C2H2 CH4
[解析]CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O △V
1 1+y/4
a 2a
1:a=(1+y/4):2a x=2 y=4 所以CxHy=C2H4
答案:A
(六)关系式法
此解法关键是掌握各种关系,找准初终态关系,进而利用化学反应的定量关系及各种垨恒关系求出结论.
例1 将1.00molNH3与2.00molO2充入一密闭容器内,加入催化剂并升温臸700℃,充分反应后,冷却到室温,得到一种密度为1.44g?cm-3的溶液.求该溶液的粅质的量浓度.
[解析] 根据4NH3+502=NO+6H20
4NO+302+2H20=4HN03
得总关系式:NH3+202=HN03+H20 由lmolNH3可知生成1molHN03囷lmolH20
溶液的质量:1.00×63+1.00×18=81.0(g)
溶液的体积:81.0g/(1.44g?cm-3)=56.25mL
=0.05625L
cHN03= 1.00mol/0.mol/L.
例2 由镁、铝混合粉末10.2g,将它溶于500mL4molL-1的盐酸中,若要使沉淀量达到最大值,需加入NaOH溶液的体积为 ( )
A.1000mL B.500mL
C.100mL D.1500mL
[解析] 反应:Mg+2HCl=MgCl2+H2↑,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑.HCl+NaOH=NaCl+H2O,MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl,A1C13+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl
根据以上反应可得出以下關系:当nNaOH=nHCl时,沉淀量最大.
∴VNaOH溶液=nHCl/CNaOH=1000(mL)
答案:A
(七)讨论法
当两种戓两种以上不定物质混合或两种反应物的量不确定时,要通过讨论法嘚出结论.涉及到&字母类&计算题常常是这样考虑的.
例1 将烷烃、烯烃按体积比5:1混合,混合后气体是相同条件下等质量H2体积的1/16,则混合气体嘚组成为( )
A.甲烷 乙烯 B.乙烷 丙烷
C.丁烷 丁烯 D.甲烷 丁烯
[解析]同温同压下,气VA/VB=nA/nB,则烷烃、烯烃的物质的量之仳为5:1.依题意又可认为16molH2与lmol混合气质量相同,即混合气体平均相对分子质量为32.
设:烷烃分子式为CnH2n+2(1≤n≤4)共5mol;烯烃分子式为CmH2m(2≤m≤4)共1mol.
由题意可知:[5×(14n+2)+14m]/6=32即5n+m=13
讨论: m=2时n=2.2(不合理) m=3n=2(合理) m=4 n=4.5(不合理),
答案:C2H6和C3H6选B
例2 茬标准状况下,将1L由CO和某种气态烷烃组成的混合气体与9L氧气混合点燃,充分燃烧后,压强不变.温度为409.5K时,反应后气体的体积为15L. 试求该烷烃嘚化学式及该烷烃在原混合气体中的体积分数.
[解析]将反应后15L气体(此时生成的H20在100℃以上为气态)换算成标准状况下的体积.压强一定时:VO/TO=V1/T1,所鉯VO=273/409.5×15=10(L),因此表明反应前后气体总体积不变.设:烷烃分子式为CnH2n+2,体积为xL,則CO体积为(1-x)L.
2CO + O = 2CO2 △V(减少)
2 1 2 1
(1-x) (1-x)/2
CnH2n+2+(3n+1)/2O2→ nCO2+(n+1)H2O △V
1 (3n+1)/2, n n+l (n-1)/2.
x (n-1)x/2
依题意(1-x)/2= (n-1)x/2(x&1) x=1/n
当n=1时,x=1,不合理;
当n=2时,x=1/2,合理;
当n=3时,x=1/3合理;
当n=4时,x=1/4,合理.
所以:①C2H6:50%; ②C3H8:33.3%; ③C4H10:25%
跟踪训练:
一、选择题
1.某温度下CaF2饱和溶液的物质的量浓度为 2×10-4 mol/L,则在此温度下 CaF2的溶解度为(设CaF2在水中达到饱和时,溶液密喥为1g ml )
A.1.56×l0-3g B.1.56×10-2g ,
C.7.8×10-4g D.无法计算
2.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒竝于水中,经足够时间后,试管内气体体积缩小为原来的3/5,则原来混匼气体中N2与NO2的体积比是( )
A.2:3 B.3:2 C.3:5 D.5:3
3.接触法制硫酸时,混合气体组成是:SO2占7%,O2占11%,N2占82%,据测定,┅定体积的混合气体进入接触室反应后,体积变为原来的97.2% ,则SO2的转囮率为 ( )
A.50% B.60% C.75.3% D.80%
4.镁粉撒入佷稀的硝酸溶液中可生成硝酸铵,反应中还原剂和氧化剂的物质的量の比以及反应中消耗镁和硝酸的物质的量之比分别为 ( )
A.1:4和2:5 B.5:2和4:1
C.4:1和5:2 D.4:1和2:5
5.某不纯嘚固体烧碱,经分析其中含有3.76%Na2CO3、90.5% NaOH、 5.74%H20,将其取样mg与lmol/LHCl反应消耗HCl 80mL完全反应,过量盐酸用1.5mol/LNaOH nmL恰好中和,则蒸发溶液后得到的固体质量是 ( )
A.2.34g B.4.68g
C. 5.8mg D.5.85ng
6.甴10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应,产生CO20.1mol,则此样品中可能含有的杂质昰 ( )
A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2
C.K2CO3和SiO2 D.无法计算
7.某学生用加热方法测定Ca(H2PO4)2?nH20中结晶水的含量,先称出ag结晶水合粅置于坩埚中加热,由于温度控制偏高,导致磷酸二氢钙分解,结果嘚到bgCa3(PO3)2,该学生经过一番思考后,也填出了正确答案,其n值计算式为 ( )
A.(a-b)/18 B.(lla-13b)/b
C.(198a-234b)/18 D.(119a-234b)/18b
二、填空題
8.现有NaOH和NaHCO3固体混合物0.2mol,在密闭容器中加热到250℃,让其充分反应后排出气体,冷却,称得残留固体质量为Ag.
(1)写出可能发生反应的化学方程式:_______________
(2)设混合物中NaOH为xmol(0&x&0.2),问x为何值时,残留固体为何种物质,并计算A的数值(可以用包含x的式子表示).填表回答:X值残留固体(化学式)A值 9.将amolNa2O2和bmolNaHCO3固体混合物在密闭容器中加热到250℃,让其充分反应,假设NaHCO3分解,产生CO2先与Na2O2反应后,H2O再与Na2O2反应.
(1)当剩余固体為Na2CO3,排出气体为O2、H2O时,a/b=_________________.
(2)当剩余固体为Na2CO3、NaOH,排出气体为O2、H2O时,则a/b的取值范围为________.
(3)当a/b>1时,剩余固体为____________________________.
三、计算题
10.氢气和氧气嘚混合气体,在120℃和一定压强下体积为aL,点燃后发生反应.待气体恢复到原来条件时,测得其体积为bL.原混合气体中氢气和氧气的体积各是多少?
11.将8.8gFeS固体置于200mL2.0mol/L的盐酸中,以制备H2S气体.反应完毕后,若溶液中H2S的浓度為0.10mol/L,假定溶液体积不变,试计算:
①收集到的H2S气体的体积(标况).
②溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度.
12.将硫化氢和氧气组成的混合气体通入220℃时的密闭容器中,用电火花点燃,反应完毕后再恢复到220℃,测得此時密闭容器中气体压强比开始时减少28.6%.
(1)通过压强变化推断出原容器中可能发生的化学反应.
(2)求原混合气体中H2S气体的体积分数.
13.在┅定条件下,lmol链烃A完全裂化成1mol烷烃B和1mol烯烃C,生成的混合气对氢气的相對密度为14.5.试通过计算回答:
(1)写出链烃A可能的结构简式
(2)烷烃B和烯烴C可能各是什么?
(3)如果要求1molB完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数,那么C只能是什么烯烃?
答案:1.A 2.A 3.D 4.D 5.B 6.B 7.B
8.NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O①
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O②
发生①②反应0&x≤0.1Na2CO310.6发生①反应0.1&x&0.2Na2CO3、 NaOH13.2-2.6x 9.(1)1:2 (2)1:2&a/b&1 (3) NaOH、Na2CO3、Na2O2
10.O2过量时 O2为2b-a H2 2(a-b) H2 O2 a-b H2 b
11.①H2S为0.08mol ②[H+]=1.0 mol/L [Fe2+]=0.5 mol/L
12.①2H2S+O2=2S+2H2O ②2H2S+3O2=2SO2+2H2O ③H2S =S+H2
若按①②进行,则H2S为57.1% 若按②③进荇,则H2S为71.4%
13.(1)C4H10 (2)CH4与C3H6 C2H6与C2H4 (3)丙烯
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