資源簡介

2025屆高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義（26）
專題六 化學(xué)實驗和化學(xué)計算
6-3 化學(xué)計算（1課時）
【復(fù)習(xí)目標】
1．掌握把物質(zhì)性質(zhì)、實驗原理與化學(xué)計算有機融合，突出了化學(xué)計算綜合能力；
2．強化基本計算思想和方法，提高數(shù)學(xué)計算方法的運用能力。
【重點突破】 關(guān)系式法和守恒法。
【真題再現(xiàn)】
例1．(2023·江蘇高考)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率(FE%)隨電解電壓的變化如圖乙所示。
FE%＝×100%
其中，QX=nF，n表示電解生成還原產(chǎn)物X所轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。當電解電壓為U3V時，電解生成的C2H4和HCOO-的物質(zhì)的量之比為______（寫出計算過程）。
解析：當電解電壓為U3V時，電解過程中還原產(chǎn)物C2H4的FE%為24%，還原產(chǎn)物HCOO-的FE%為8%，每生成1molC2H4轉(zhuǎn)移12mole-，每生成1molHCOO-轉(zhuǎn)移2mole-，故電解生成的C2H4和HCOO-的物質(zhì)的量之比為∶=1∶2︰。
答案：1∶2
例2．（2022·江蘇高考）FeS2、FeS在空氣中易被氧化，將FeS2在空氣中氧化，測得氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始FeS2的質(zhì)量的比值隨溫度變化的曲線如圖所示。800℃時，F(xiàn)eS2氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物為_______(填化學(xué)式，寫出計算過程)。
解析：從上圖可知，800℃時，氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始FeS2的質(zhì)量的比值為66.7%，設(shè)FeS2氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物化學(xué)式為FeOx，M(FeS2)=120g mol 1，則M(FeOx)=120g mol 1×66.7%=80.04 g mol 1，56+16x=80.04，x= ，所以固體產(chǎn)物為Fe2O3。
答案：Fe2O3
例3．（2021·江蘇高考）準確量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準確量取20.00mL稀釋后的溶液于錐形瓶中，滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH=10，用0.0150mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點（滴定反應(yīng)為Zn2++Y4-=ZnY2-），平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。計算ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度 （寫出計算過程）。
解析：根據(jù)Zn2++Y4-=ZnY2-，可知20.00mL稀釋后的溶液中含ZnSO4的物質(zhì)的量為0.025L×0.015mol·L-1=3.75×10-4mol；ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為
；
答案：0.75 mol·L-1
例4．（2021·江蘇適應(yīng)卷）（3）通過下列方法測定產(chǎn)品純度：準確稱取0.5000g CuSO4·5H2O樣品，加適量水溶解，轉(zhuǎn)移至碘量瓶中，加過量KI溶液并用稀H2SO4酸化，以淀粉溶液為指示劑，用0.1000 mol L 1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3的溶液19.80mL。測定過程中發(fā)生下列反應(yīng)：2Cu2++4I－=2CuI↓+I2、2+I2=S4O62-+2I－。計算CuSO4·5H2O樣品的純度（寫出計算過程）：_______。
解析：根據(jù)題意得到關(guān)系式CuSO4·5H2O～Na2S2O3，樣品中CuSO4·5H2O物質(zhì)的量為0.1000 mol L 1×0.0198L=0.00198mol，則CuSO4·5H2O樣品的純度的純度。
答案：根據(jù)關(guān)系式CuSO4·5H2O～Na2S2O3
樣品中CuSO4·5H2O物質(zhì)的量為0.1000 mol L 1×0.0198L=0.00198mol，則CuSO4·5H2O樣品的純度的純度99.00%。
小結(jié)：基本的氧化還原關(guān)系式的計算要提高正確率。
例5．硫酸鎳銨[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于電鍍、印刷等領(lǐng)域。某同學(xué)為測定硫酸鎳銨的組成，進行如下實驗：
①準確稱取2.335 0 g樣品，配制成100.00 mL溶液A；
②準確量取25.00 mL溶液A，用0.040 00 mol·L-1 EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定其中的　Ni2+（離子方程式為Ni2++H2Y2-NiY2-+2H+），消耗EDTA標準溶液31.25 mL；
③另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加熱，生成NH356.00 mL（標準狀況）。
（1）25.00 mL溶液A中n(Ni2+)=　　　　、n(NH)= 。
　　（2）25.00 mL溶液A中n(SO)= 。
　　（3）0.58375 g(原樣品質(zhì)量的1/4)硫酸鎳銨中結(jié)晶水n(H2O)= 。
　　（4）硫酸鎳銨的化學(xué)式為 。
解析：（1）n(Ni2+)=n(EDTA)=0.04000mol·L-1×31.25×10-3L=1.250×10-3mol，
　　　　　n(NH)=n(NH3)= =2.500×10-3 mol。
　（2）根據(jù)電荷守恒，n(SO)=eq \f(2n(Ni2+)+ n(NH),2)=2.500×10-3 mol。
（3）m(Ni2+)=59 g·mol-1×1.250×10-3 mol=0.07375 g
m(NH) )=18 g·mol-1×2.500×10-3 mol=0.045 00 g
m(SO)=96 g·mol-1×2.500×10-3 mol=0.240 0 g
n(H2O)= 1.250×10-2 mol。
（4）x∶y∶m∶n= n(NH)∶n(Ni2+)∶m(SO)∶n(H2O)=2∶1∶2∶10，
　　　　硫酸鎳銨的化學(xué)式為(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O。
答案：（1）1.250×10-3 mol 2.500×10-3 mol
（2）2.500×10-3 mol
（3）1.250×10-2 mol
（4）(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O
小結(jié)：綜合運用電荷和質(zhì)量守恒進行計算。
【知能整合】
解化學(xué)計算題的關(guān)鍵是要能應(yīng)用化學(xué)知識，從定量的角度分析、解決化學(xué)實際問題。以考查計算能力為主的第16題，基本上是以中和滴定、氧化還原滴定、熱重分析等原理，利用電子守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒等方法對特定物質(zhì)的質(zhì)量、濃度、質(zhì)量分數(shù)、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)式、混合物成分、化學(xué)平衡常數(shù)、Ksp、pH等進行相關(guān)計算。計算題的情景一般符合客觀事實，具有真實性和一定的應(yīng)用價值，出現(xiàn)純計算的大題已經(jīng)很少了，一般穿插于實驗題、工業(yè)設(shè)計題中，均以小題的形式呈現(xiàn)。把物質(zhì)性質(zhì)、實驗操作與化學(xué)計算有機融合，突出了學(xué)科知識的綜合和化學(xué)計算的本質(zhì)，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科對化學(xué)計算的要求，首先是化學(xué)問題，其次才是考計算能力，計算具有應(yīng)用意義。解計算題目時要注意分析題中信息，弄清變化實質(zhì)，然后從量的角度，發(fā)現(xiàn)、找尋物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)變和聯(lián)系。化學(xué)計算不一再是全卷中的最難試題，化學(xué)計算實用性更明顯。
1．多步進行的連續(xù)反應(yīng)運用關(guān)系式法。關(guān)系式的建立：
（1）利用化學(xué)方程式之間的化學(xué)計量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式
（2）利用化學(xué)方程式的加合建立關(guān)系式
（3）利用微粒守恒建立關(guān)系式
2．化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒、元素守恒、得失電子守恒、能量守恒、電荷守恒。建立守恒關(guān)系，運用守恒解題是常用方法。關(guān)鍵在于建立守恒關(guān)系：
質(zhì)量守恒定律、微粒守恒
氧化還原反應(yīng)：得失電子守恒
化合物的化學(xué)式存在的-----正、負化合價總數(shù)相等
電解質(zhì)溶液中存在的-----陰、陽離子電荷守恒
3．化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的某些物理量發(fā)生的變化，如質(zhì)量、氣體物質(zhì)的體積、壓強、物質(zhì)的量、反應(yīng)過程中熱量的變化，它們的變化參與反應(yīng)的物質(zhì)的量也成正比。利用這個規(guī)律來行計算。
4．解計算題要注意規(guī)范，不規(guī)范的主要表現(xiàn)：
（1）不按照要求寫解題過程
（2）未注意溶液體積的變化，未注意溶液的部分取用等
（3）化學(xué)方程式寫錯（系數(shù)）
（4）相對分子質(zhì)量計算錯
（5）關(guān)系式看錯或數(shù)據(jù)引用看錯
（6）不注意有效數(shù)字的要求
（7）若無巧妙的解法，題給的所有數(shù)據(jù)基本都應(yīng)被用到。
【體系再構(gòu)】
【鞏固練習(xí)】
基礎(chǔ)訓(xùn)練
1．通過下列方法測定產(chǎn)品純度：準確稱取2.000 g NaHSO2·HCHO·2H2O樣品，完全溶于水配成100.00mL溶液，取20.00mL于碘量瓶中，加入50.00 mL 0.09000 mol·L-1 I2標準溶液，振蕩，于暗處充分反應(yīng)。以淀粉溶液為指示劑，用0.1000 mol·L-1Na2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液10.00mL.測定過程中發(fā)生下列反應(yīng)：
NaHSO2·HCHO·2H2O+2I2===NaHSO4+4HI+HCHO 2S2O32-+I2===S4O62-+2I-
計算NaHSO2·HCHO·2H2O樣品的純度 （寫出計算過程）。
2．三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體[K3Fe(C2O4)3·xH2O]是一種光敏材料。為測定其純度(雜質(zhì)不參加反應(yīng))進行如下實驗:
　　步驟一：稱取5.000 g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250.00 mL溶液。
步驟二：取25.00 mL溶液用酸性KMnO4溶液將C2O恰好全部氧化為二氧化碳，向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粉至黃色消失，過濾，洗滌，將濾液和洗滌液合并。
步驟三：用0.010 00 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定合并后的溶液至終點，消耗KMnO4溶液20.00 mL。
步驟四：另取5.000 g三草酸合鐵酸鉀晶體，在110 ℃下加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體質(zhì)量為4.460 g。
已知：酸性條件下MnO被還原成Mn2+。
（1）加入鋅粉的目的是　 。
（2）步驟二中C2O發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ，在步驟二中，若加入的KMnO4溶液的量不足，則測得的鐵含量　　 （填“偏低”“偏高”或“不變”）。
（3）步驟三滴定終點的現(xiàn)象為 。
（4）計算該三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體的純度，寫出計算過程。
拓展訓(xùn)練
3．用硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]為原料通過下列流程可以制備晶體A。
已知：25 ℃時，[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O(aq)，K=10-16
（1）寫出步驟Ⅰ生成黃色沉淀(FeC2O4·2H2O)的化學(xué)方程式：　　　　　　　　　。
（2）步驟Ⅱ水浴加熱需控制40 ℃的理由是 。
（3）某研究小組同學(xué)欲檢驗晶體A中含有三價鐵，取少量晶體放入試管中，用蒸餾水充分溶解，向試管中滴入幾滴0.1mol·L-1KSCN溶液。請判斷上述實驗方案是否可行并說明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）某研究小組通過如下實驗步驟測定晶體A的化學(xué)式：
步驟1：準確稱取A樣品4.9100 g，干燥脫水至恒重，殘留物質(zhì)量為4.3700 g。
步驟2：準確稱取A樣品4.9100 g置于錐形瓶中，加入足量的3.000 mol·L-1 H2SO4溶液和適量蒸餾水，用0.5000 mol·L-1 KMnO4溶液滴定，當MnO恰好完全被還原為Mn2+時，消耗KMnO4溶液的體積為24.00 mL。
步驟3：將步驟1所得固體溶于水，加入鐵粉0.2800 g，恰好完全反應(yīng)。
通過計算確定晶體A的化學(xué)式（寫出計算過程）。
4．以軟錳礦（主要成分為MnO2）和硫錳礦（主要成分為MnS）為原料制備硫酸錳晶體的工藝流程如下：
（1）濾渣中存在一種非金屬單質(zhì)，則酸浸過程中的化學(xué)方程式為 。
（2）實驗室常用氧化還原法測定MnSO4·H2O晶體的純度，原理如下：
2Mn2++NO+4PO+2H+===2[Mn(PO4)2]3-+NO+H2O NH+ NO===N2↑+2H2O
[Mn(PO4)2]3-+Fe2+===Mn2++[Fe(PO4)2]3-
稱取MnSO4·H2O樣品1.0000 g，溶于適量水，以磷酸作配位劑，加入過量硝酸銨，在220～240℃下充分反應(yīng)。然后以N—苯代鄰氨基苯甲酸作指示劑，用0.1000 mol·L-1硫酸亞鐵銨標準溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3-至終點。重復(fù)操作3次，記錄數(shù)據(jù)如下表：
滴定次數(shù) 0.100 0 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液讀數(shù)/mL
滴定前 滴定后
1 0.10 20.20
2 1.32 21.32
3 1.05 20.95
①已知：Fe2++ NO+2H+===Fe3++NO↑+H2O。測定過程中，加入過量硝酸銨的作用是 和　 　。
② 若滴定過程中標準溶液硫酸亞鐵銨不是新配制的，所測定的MnSO4·H2O晶體的純度將會 （填“偏低”“偏高”或“不變”）。
③ 計算樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分數(shù)（寫出計算過程）。
【鞏固練習(xí)】答案
1．77.00%
2．（1）將Fe3+還原為Fe2+
（2）2 MnO+5 C2O+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O　偏高
（3）錐形瓶內(nèi)溶液變淺紅色且半分鐘內(nèi)不消失
（4）5Fe2++ MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
n(Fe2+)=5n(MnO)=5×20.00×10-3 L×0.010 00 mol·L-1×10=1.000×10-2 mol
n(H2O)==3.000×10-2 mol
1∶x=1.000×10-2 mol∶3.000×10-2 mol x=3
晶體化學(xué)式為K3Fe(C2O4)3·3H2O
晶體純度=×100%=98.20%
3．（1）(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O+H2C2O4===H2SO4+FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+4H2O
（2）溫度太高，H2O2分解;溫度太低，F(xiàn)e2+氧化速度太慢
（3）不可行，因為[Fe(C2O4)3]3-轉(zhuǎn)化為[Fe(SCN)]2+反應(yīng)的平衡常數(shù)較小，離子濃度太小，觀察不到明顯現(xiàn)象，所以無法檢驗
（4）n(H2O)= =0.0300 mol
2Fe3++Fe===3Fe2+
n(Fe3+)=2n(Fe)= mol=0.0100 mol
由方程式2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可知:
n(C2O)=2.5n(KMnO4)=2.5×0.5000 mol·L-1×0.024 L=0.0300 mol
根據(jù)離子電荷守恒:n(K+)+3n(Fe3+)=2n(C2O)，n(K+)=0.0300 mol，
n(K+)∶n(Fe3+)∶n(C2O)∶n(H2O)
=0.0300mol∶0.0100mol∶0.0300mol∶0.0300 mol=3∶1∶3∶3
所以A為K3Fe(C2O4)3·3H2O
4．（1）MnO2+MnS+2H2SO4===2MnSO4+S+2H2O
（2） ①將試樣中的二價錳定量氧化成三價錳　與產(chǎn)生的亞硝酸鹽反應(yīng)消除對滴定的影響　
②偏高 ③消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液平均值為20.00 mL
　 2MnSO4·H2O－2[Mn(PO4)2]3-－2Fe2+
n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00×10-3 L×0.1000 mol·L-1=2×10-3 mol
樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分數(shù)為×100%=33.8%
【課后作業(yè)】
1．高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800 g樣品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.2000 mol·L-1的H2C2O4標準溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48mL，該樣品的純度為________（列出計算式即可，已知2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O）。
2．“灼燒”時，Sc2(C2O4)3·6H2O[摩爾質(zhì)量為462 g·mol-1]在空氣中分解得到Sc2O3，實驗測得灼燒過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖3所示，500 K時，固體的主要成分是________（寫出計算過程）。
3．聚合硫酸鐵[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO4·7H2O為原料，經(jīng)溶解、氧化、水解聚合等步驟，可制備聚合硫酸鐵。
（1）將一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在約70 ℃下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液，繼續(xù)反應(yīng)一段時間，得到紅棕色黏稠液體。H2O2氧化Fe2+的離子方程式為 ；水解聚合反應(yīng)會導(dǎo)致溶液的pH 　　 。
（2）測定聚合硫酸鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)：準確稱取液態(tài)樣品3.000 g，置于250 mL錐形瓶中，加入適量稀鹽酸，加熱，滴加稍過量的SnCl2溶液（Sn2+將Fe3+還原為Fe2+），充分反應(yīng)后，除去過量的Sn2+。用5.000×10 2 mol·L-1 K2Cr2O7溶液滴定至終點（滴定過程中Cr2O與Fe2+反應(yīng)生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
①上述實驗中若不除去過量的Sn2+，樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)的測定結(jié)果將 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）。
②計算該樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)。
4．工廠化驗員檢驗?zāi)澈蠯BrO3、KBr及惰性物的樣品。化驗員稱取了該固體樣品1.000 g，加水溶解后配成100 mL溶液X。
Ⅰ. 取25.00 mL溶液X，加入稀硫酸，然后用Na2SO3將BrO還原為Br－；
Ⅱ. 去除過量的SO后調(diào)至中性；
Ⅲ. 加入K2CrO4作指示劑，用0.100 0 mol·L－1AgNO3標準溶液滴定Br－至終點，消耗 AgNO3標準溶液11.25 mL；
Ⅳ. 另取25.00 mL溶液X，酸化后加熱，再用堿液調(diào)至中性，測定過剩Br－，消耗上述AgNO3標準溶液3.75 mL。
已知：①25 ℃時，Ag2CrO4（磚紅色）Ksp＝1.12×10-12，AgBr（淺黃色）的Ksp＝5.0×10-15；②Ⅳ中酸化時發(fā)生反應(yīng)：BrO＋5Br－＋6H＋=== 3Br2＋3H2O
請回答：
（1）步驟Ⅰ中，反應(yīng)的離子方程式為________________________________。
（2）步驟Ⅲ中，滴定終點的現(xiàn)象為__________________________________________。
（3）步驟Ⅳ中，加熱的目的是________________________。
（4）計算試樣中KBrO3質(zhì)量分數(shù)。(寫出計算過程，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
【課后作業(yè)】答案
1．根據(jù)新信息反應(yīng)式或得失電子守恒計算高錳酸鉀產(chǎn)品純度，注意配制溶液體積與取用量之間的轉(zhuǎn)化問題。草酸中碳元素為＋3價，氧化產(chǎn)物為CO2，高錳酸鉀被還原為＋2價錳離子，根據(jù)得失電子守恒知，5n(KMnO4)＝2n(H2C2O4)，
w(KMnO4)＝eq \f(20.00×10-3L×0.2000 mol·L-1×××158g·mol-1,1.080g)×100%
2．設(shè)初始時為1 mol Sc2(C2O4)3·6H2O，m[Sc2(C2O4)3·6H2O]＝1 mol×462 g·mol-1＝462 g。500 K時，剩余固體質(zhì)量＝1 mol×462 g·mol-1×76.62%≈354 g，固體質(zhì)量減少Δm＝462 g-354 g＝108 g，減少的質(zhì)量為6 mol H2O的質(zhì)量，故500 K時固體成分為Sc2(C2O4)3。
3．（1）2Fe2++ H2O2+2H+===2Fe3++2H2O 減小
（2）①偏大
②n(Cr2O)=5.000×10 2 mol·L 1×22.00 mL×10 3 L·mL 1=1.100×10 3 mol
由滴定時Cr2O→Cr3+和Fe2+→Fe3+，根據(jù)電子得失守恒可得微粒的關(guān)系式：
Cr2O~6Fe2+
（或Cr2O+14H++6Fe2+===6Fe3++2Cr3++7H2O）
則n(Fe2+)=6n(Cr2O)=6×1.100×10 3 mol=6.600×10 3 mol
樣品中鐵元素的質(zhì)量：
m(Fe)=6.600×10 3 mol×56 g·mol 1=0.3696 g
樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)：w(Fe)=×100%=12.32%
4．（1） 3SO＋BrO===Br－＋3SO
（2）當?shù)稳胱詈笠坏蜛gNO3溶液時，產(chǎn)生磚紅色沉淀
（3）除去溶解在溶液中的Br2（或使Br2揮發(fā)）
（4） w(KBrO3)＝8.35%
第一次所取25.00 mL溶液中：
n(Br－)總＝n(AgBr)＝0.1000 mol·L-1×11.25×10-3 L＝1.125×10-3 mol
所以，n(BrO)＋n(Br－)＝n(Br－)總＝1.125×10-3 mol
第二次所取25.00 mL溶液，加酸反應(yīng)后：
n(Br－)余＝0.1000mol·L-1× 3.75×10-3L＝3.75×10-4 mol
由步驟Ⅳ可知：BrO～5Br－
所以，n(BrO)＝×[n(Br－)總－n(Br－)余]
＝×(1.125×10-3 mol－3.75×10-4 mol)＝1.25×10-4 mol
由1 g樣品配成100 mL溶液，且每次實驗取的是25 mL
所以，w(KBrO3)＝×100%＝8.35%。

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