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第一章 第5講 酸和堿之間的反應培優訓練
思維導圖
知識梳理
一、等量遷移法
由一個等量關系找到其他等量，將物質變化時相互關聯的等量關系用相關量代替，解決問題。
一般有利用質量守恒進行等量遷移、利用耗量相等進行等量遷移、利用價鍵守恒進行遷移等。
二、守恒法
1.定義：利用反應前后某些量之間的恒定或等價關系，推理得到正確答案。
2.原理：選擇化學式或溶液中某兩種數相等，或者幾個連續（或平行）方程式前后某些量保持不變為依據。
3.類型：
（1）質量（元素或原子）守恒：根據質量守恒定律，從宏觀上來看，化學反應前后質量相等；從微觀上看，反應前后原子的種類和數目不變。
（2）得失電子守恒
在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數=還原劑失電子總數。
電化學：負極（或陽極）失電子總數=正極（或陰極）得電子總數。
（3）電荷守恒
電解質溶液：陰離子所帶負電荷的總量=陽離子所帶正電荷的總量。
離子反應：生成符號兩邊離子所帶電性相同、電荷數相等。
三、極值法
“極值法”即“極端假設法”，是用數學方法解決化學問題的常用方法，一般解答有關混合物計算時采用。可分別假設原混合物是某一純凈物，進行計算，確定最大值、最小值，再進行分析、討論、得出結論。
四、差量法
1.定義：利用最終態（生成物）與起始態（反應物）的量的變化來求解的方法。
2.使用條件：差值與起始量或終態量存在比例關系，且化學計量的差值必須是同一物理量。
3.解題步驟：首先，準確寫出有關反應的化學方程式；其次，找出產生差量的“對象”和“理論差量”，這個量可以是質量、物質的量、氣體的體積、壓強等，且該差量的大小應與參加反應物質的有關量成正比；最后，根據反應方程式，從“實際差量”中尋找比例關系，列比例式求解。
4.類型：一定溫度和壓強下，反應前后氣體的體積差；反應前后固體（或氣體）物質的質量差等。
五、關系式法
1.定義：多步進行的連續反應，以中間產物為媒介，找出起始原料和最終產物的關系式，首尾列式，一步計算完成。
2.途徑：
（1）利用微粒守恒建立關系式；
（2）利用方程式之間的物質的量的關系建立關系式；
（3）利用方程式的加和性建立關系式。
3.類型：一種是微觀上，化學反應前后同種元素的原子必然相等；另一種是對于循環反應，將方程式相加，消去循環項。
六、討論法
1.特點：物質的變化因條件的不同有多種可能性，或變化的結果有多種可能性，或條件和結果均不確定，必須在一定范圍內加以確定，因此通過討論一一研究。
2.題型：討論反應發生的過程；討論反應物是否過量；討論反應物與生成物的組成和取值范圍。
3.解題步驟：首先，正確寫出兩種反應物以不同物質的量混合式，發生反應的化學方程式；
其次，依據不同的反應方程式，確定過量反應物的取值范圍，并確定取值范圍與發生的反應及生成產物的關系；
最后，在各取值范圍內，以不足量的反應物為基準，計算所得生成物的量。
例題精講
一、等量遷移法
【例1】將某溶液加入一定量的稀硫酸中，可恰好完全反應，濾出沉淀后的濾液與原溶液的質量相等。求所加硫酸溶液中溶質的質量分數。
【例2】若干克木炭一碳酸鈣混合物在空氣中受強熱后碳酸鈣可完全分解，木炭完全氧化。生成的氣體的質量等于原混合物的總質量。求原混合物中的木炭的質量分數。
【變式訓練1】充分煅燒某碳酸鎂和碳酸鈣混合物，可得到由兩種氧化物組成的固體殘留物。固體殘留物無損失，經稱量知其質量是原混合物質量的一半。求殘留物中鎂元素與鈣元素的最簡質量整數比。
【變式訓練2】向稀硫酸和硫酸銅混合液中加入足量的鐵粉，完全反應后剩余固體物質的質量與所加鐵粉的質量相等。求原混合液中硫酸和硫酸銅的質量比。
二、守恒法
【例1】某不純的燒堿樣品中含有3.8%、5.8%、NaOH90.4%。取M克樣品，溶于質量分數為18.25%的鹽酸溶液100克中，并用30%的NaOH溶液來中和剩余的鹽酸至中性。把反應后的溶液蒸干后可得到固體質量多少克？
【例2】向一定量的溶液中加入200克4.9%的硫酸充分反應后，向溶液中加入一定量的鐵正好完全反應，蒸發冷卻可得到晶體（不含結晶水）多少克？
【變式訓練1】現有不純的金屬M（含有不溶于水也不溶于酸的雜質），取該金屬樣品4.0克，投人19.45克20%的稀鹽酸中，恰好完全反應，測得該金屬與鹽酸生成的氯化物中含氯50%，則該金屬樣品中金屬M的質量分數為多少？
【變式訓練2】取鎂粉、鋁粉、鐵粉、鋅粉組成的混合物M克，跟一定量的溶質質量分數為30%的稀硫酸恰好完全反應，經蒸干水分后得到固體物質N克（不含結晶水），求生成氫氣多少克。
三、表格型一過量分析
【例1】甲、乙、丙、丁四位同學用鋅與稀硫酸反應，所得相關數據記錄如下（實驗中的誤差忽略不計）：
甲 乙 丙 丁
取用稀硫酸質量/g 100 100 100 200
加入金屬鋅質量/g x 1.25x 2x 2x
生成氫氣的質量/g 0.4 0.5 0.6 0.8
計算：（1）甲同學加入的金屬鋅質量x；
（2）稀硫酸中溶質的質量分數。
【例2】某同學用一定質量分數的稀硫酸做“氧化銅+硫酸→硫酸銅+水”的實驗，其五次實驗結果如下表所示：
實驗次數 氧化銅/g 硫酸溶液/g 硫酸銅/g
1 2.0 120 4.0
2 4.0 120 8.0
3 6.0 120 9.6
4 8.0 200 16.0
5 10.0 200 x
根據實驗結果填寫下列空格：
（1）哪幾次反應氧化銅有剩余________；
（2）哪幾次反應硫酸有剩余________；
（3）表中x的值是；________；
（4）硫酸溶液中溶質的質量分數為________。
【變式訓練1】實驗室有一瓶由碳酸鈣和氯化鈣粉末組成的均勻混合物，小科用相同溶質質量分數的稀鹽酸和該混合物反應（所得溶液均為不飽和溶液），四組實驗數據記錄如下表，請分析計算：
實驗組別 一 二 三 四
稀鹽酸質量/g 100.0 100.0 100.0 100.0
混合物質量/g 3.0 6.0 9.0 12.0
所得溶液質量/g 101.9 103.8 105.0 a
剩余固體質量/g 0 0 m n
（1）反應后稀鹽酸還有剩余的是第________組。
（2）求混合物中碳酸鈣和氯化鈣質量之比。
（3）表中a的值為________。
（4）求表中n的值。
【變式訓練2】實驗室有一份在空氣中潮解變質的氫氧化鈉樣品，質量為1.5g某實驗小組將這份樣品完全溶解，配成50g溶液，然后緩慢滴入7.3%的稀鹽酸，同時進行攪拌，使二氧化碳全部逸出。滴加過程中，多次測得溶液pH和溶液總質量，部分數據如下表所示：
測量次數 第1次 第6次 第16次 第21次 第26次
滴加的鹽酸總質量/g 0 5 15 20 25
溶液總質量/g 50 55 m 69.78 74.78
溶液pH 12.4 12.1 7.0 2.2 2.1
請分析計算：
（1）第________次測量時，溶液中只有一種溶質。
（2）表中________。
（3）樣品中碳酸鈉的質量分數。（計算結果精確到0.1%）
（4）1.5g樣品中氫氧化鈉固體的質量。
四、折線型
【例1】現有16g和CuO的混合物，進行如下實驗；把混合物全部加入100g足量的硫酸溶液中，完全溶解后，滴加溶質質量分數為16%的氫氧化鈉溶液，滴加氫氧化鈉溶液的質量與生成沉淀質量的關系如圖1所示，回答下列問題：
（1）當時，求CuO的質量；
（2）求所用硫酸溶液溶質的質量分數；
（3）求a的取值范圍。
【例2】在100mL稀鹽酸中加入混合均勻的和固體粉末，充分反應后使氣體全部逸出。圖2是加入粉末的質量與產生11.2（該狀況下，氣體的密度為1.964g/L）體積的關系。請計算：
（1）該鹽酸中HCl的質量。
（2）若該鹽酸為120mL時，加入粉末為58.5g，求產生的體積。
（3）若粉末的質量為xg，該鹽酸的體積為140mL，產生的體積為yL。試寫出粉末質量x（g）與產生體積y（L）之間的關系。
【變式訓練1】已知在不同的溫度下，CO與鐵的氧化物反應能生成另一種鐵的氧化物（或鐵單質）和。現利用圖3A的實驗裝置進行實驗，反應過程中管內的固體質量隨溫度的變化曲線如圖3B。
注：圖3A中的儀器甲是一種加熱儀器，圖3B中A、B點的固體組成分別是鐵的氧化物中的一種。
（1）查閱資料發現，酒精燈加熱時玻璃管的受熱溫度是400~500℃，酒精噴燈加熱時玻璃管的受熱溫度是800~1200℃。實驗室要利用圖3A來制取金屬鐵，儀器甲應選用的加熱儀器是________（填“酒精燈”或“酒精噴燈”）；若完全反應后圖3A中可以觀察到哪些現象________________、________________。圖3A裝置明顯存在的不足之處是________。
（2）利用圖3B顯示的相關信息，回答如下問題。
①在0~400℃溫度范圍內，管內固體質量不變，其原因是________________。
②圖中________g。
③試據圖計算并推斷A點固體的合理化學式（要求有計算過程）。
【變式訓練2】不同溫度下，草酸鈣分解的產物是否相同？
已知下列事實：
①草酸鈣高溫完全分解得到兩種氣態氧化物和一種固態氧化物。
②12.8g的草酸鈣分解過程中溫度與剩余固體的質量關系如圖4所示。
根據上述事實，回答下列問題：
（1）草酸鈣高溫完全分解的化學方程式為________________________。
（2）400~500℃之間發生反應的化學方程式是：________________________。700℃時剩余固體的成分是________。
五、關系式法
【例1】用含60%的黃鐵礦（主要成分為）800t，通過下列反應制取硫酸：
若在整個制取過程中損失硫元素7%，能制得98%的硫酸多少t？
【例2】向49克稀硫酸中加入50克20.8%的氯化鋇溶液，充分反應后，硫酸有剩余。濾出沉淀，向濾液中加入32克25%的氫氧化鈉溶液后，測得溶液正好呈中性，求硫酸的質量分數。
【例3】將一些氧化銅粉末加入100克14%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解。再向該藍色溶液中加入鐵粉16.8克，充分反應過濾，仍得到干燥后的固體物質16.8克。求：
（1）原加入的氧化銅質量是多少克。
（2）最后得到的溶液的質量分數是多少。
【變式訓練1】常溫下，在20g鹽酸和硫酸混合液中，逐滴加入17.1%的氫氧化鋇溶液。當堿液滴加至20g，硫酸鋇沉淀達到最大值；當堿液加至60g時，溶液。求：
（1）原混合液中硫酸的質量分數。
（2）當時溶液中溶質的質量。
【變式訓練2】有一放置在空氣中的KOH固體，經測定，其中含KOH84.9%，5.1%，2.38%，7.62%。將此樣品若干克投入98克10%的鹽酸中，待反應完全后，再需加入20克10%的KOH溶液方能恰好中和。求蒸發中和后的溶液可得固體多少克。
六、討論法
【例1】在天平的兩個托盤上分別放一個盛有等質量的、等質量分數的稀硫酸的燒杯，調節天平使其平衡，然后在一個燒杯中加入ag鐵粉，另一個燒杯中加入bg鎂粉，充分反應天平仍平衡。若知兩燒杯內都含有mg純硫酸，請用代數式表示下列各種情況下a與b的關系：①酸不足；②金屬不足；③Fe不足，Mg過量。
【例2】在托盤天平兩盤上，放上A、B兩個燒杯，燒杯內均盛有質量不同但都含有溶質為9.8克的稀硫酸，已知A燒杯比B燒杯重，現在向A、B兩燒杯中分別投入等質量的鐵和鋅，反應結束后，天平保持平衡，則反應前A、B燒杯最大質量差為多少？
【變式訓練1】為了測定某氫氧化鈉固體是否含有碳酸鈉（不含其他雜質），現用純氫氧化鈉與其進行對比實驗如下：
①稱取純氫氧化鈉和待測氫氧化鈉各mg分別配成25.0g溶液，均滴加酚酞試液2~3滴。
②把12.0%的鹽酸逐滴加入實驗①配成的兩種溶液中，當酚酞試液剛好由紅色變為無色（溶液呈中性）時，純氫氧化鈉配成的溶液消耗鹽酸，待測氫氧化鈉配成的溶液消耗鹽酸。
（1）若，，則待測氫氧化鈉配成的溶液中NaOH的質量分數是多少？
（2）若，，，則待測氫氧化鈉配成的溶液中NaOH的質量分數是多少？
【變式訓練2】某固體樣品中除了含有高溫不分解，也不與空氣成分反應的物質外，還可能含有、CaO中的一種或兩種。某化學興趣小組為探究該固體的成分，稱量樣品，經高溫充分煅燒并在干燥的保護氣中冷卻，至質量不再減輕為止，剩余固體的質量為。下列推斷不正確的是（ ）（多選）。
A.若，則原樣品中無
B.若，則原樣品中一定有
C.若，則原樣品中一定有CaO
D.若，則原樣品中一定無CaO
七、平均值法（極值法）
【例1】鎂鋁合金M克和足量的鹽酸反應生成0.1克，則M可能是（ ）。
A.0.8 B.1 C.1.5 D.無法確定
【例2】20克、混合氣體點燃充分燃燒生成18克水，則原混合氣體中氫氣和氧氣的質量比為（ ）。
A.1:4 B.1:1 C.9:1 D.2:3
【例3】將10克、的混合物裝入大試管中，加熱使之分解，冷卻向試管中加入4克水，振蕩后仍有4.24克未溶解。再加入2克水，振蕩后仍有3.28克固體未溶解，計算原混合物中氯酸鉀的質量分數。
【變式訓練1】鐵鋁合金M克和足量的硫酸反應生成2克，則M可能是（ ）。
A.15 B.75 C.30 D.58
【變式訓練2】（雙選）現有25克CO和的混合氣體充分燃燒，將生成的氣體通入足量的石灰水，發現燒杯內的物質增重22克，則原混合氣體中CO質量可能是（ ）。
A.17 B.14 C.8 D.22
【變式訓練3】將一定量的碳和氧氣放入一密閉的容器中，得到10克氣體，將氣體通過足量的石灰水后，氣體剩余5.6克，計算反應物中碳和氧氣的質量比。
【變式訓練4】某一氧化碳氣體中混有下列氣體中的一種氣體，經測定該混合氣體中氧的質量分數為55%，則其混雜的氣體可能是（ ）。
A. B. C. D.（氣體）
【變式訓練5】兩種金屬粉末的混合物30克，與足量的稀硫酸反應，只生成氫氣1克，則這種混合物中的兩種金屬可能是（ ）。
A.Mg Al B.Zn Fe C.Mg Fe D.Al Fe
八、差量法
【例1】用氫氣還原10克CuO，加熱片刻后，冷卻稱得剩余固體物質量為8.4克；則參加反應CuO的質量是多少克？
【例2】將CO和的混合氣體2.4克，通過足量的灼熱的CO后，得到的質量為3.2克，求原混合氣體中CO和的質量比。
【變式訓練1】已知同一狀態下，氣體分子間的分子個數比等于氣體間的體積比。把30mL甲烷和氧氣的混合氣體點燃，冷卻至常溫，測得氣體的體積為16mL，則原30mL中甲烷和氧氣的體積比為多少？
【變式訓練2】給45克銅和氧化銅的混合物通入一會氫氣后，加熱至完全反應，冷卻稱量固體質量為37克，求原混合物中銅元素的質量分數。
【變式訓練3】取氯酸鉀和二氧化錳的混合物15.50克，放入一個大試管中加熱，完全反應后冷卻到反應前的溫度，稱得殘余固體物質的質量為10.70克。
求：（1）生成氯化鉀和氧氣各多少克。
（2）原混合物中二氧化錳多少克。

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