資源簡介

[熱點題空]　第5練　關系式法、 守恒法在化學計算中的應用
題組一　守恒法應用
1.(2分)“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)。
2.(2分)某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產品m2 kg，產率為　　　　　　　　。
3.(3分)將a g Fe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的100 mL 0.05 mol·L-1鹽酸中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+剛好完全沉淀，消耗NaOH溶液100 mL，則NaOH溶液的濃度為　　　　。
4.(5分)[2024·江蘇，14(3)]回收磁性合金釹鐵硼(Nd2Fe14B)可制備半導體材料鐵酸鉍和光學材料氧化釹。凈化后的NdCl3溶液通過沉釹、焙燒得到Nd2O3。
①向NdCl3溶液中加入CO3溶液，Nd3+可轉化為Nd(OH)CO3沉淀。該反應的離子方程式為　　　　。
②將8.84 mg Nd(OH)CO3(摩爾質量為221 g·mol-1)在氮氣氛圍中焙燒，剩余固體質量隨溫度變化曲線如圖所示。550~600 ℃時，所得固體產物可表示為NdaOb(CO3)c，通過以上實驗數據確定該產物中n(Nd3+)∶n()的比值　　　　　　　(寫出計算過程)。
題組二　關系式法的應用
5.(9分)(2023· 湖北，18改編)測定一種銅的氧化物樣品X組成的方法如下：
(1)提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，m g X完全分解為n g黑色氧化物Y，=。X的化學式為　　　　　　　　。
(2)稱取粗品X 0.050 0 g(雜質不參加反應)與過量的酸性KI完全反應后，調節溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol·L-1Na2S2O3標準溶液滴定，滴定終點時消耗Na2S2O3標準溶液15.00 mL。(已知：2Cu2++4I-===2CuI↓+I2，I2+2S2===2I-+S4)標志滴定終點的現象是　　　　　　　，粗品中X的相對含量為　　　　。
6.(5分)[2019·全國卷Ⅱ，26(3)]立德粉(ZnS·BaSO4)成品中S2-的含量可以用“碘量法”測得。稱取m g樣品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應5 min，有單質硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定，反應式為I2+2S2===2I-+S4。測定時消耗Na2S2O3溶液的體積為V mL。終點顏色變化為　　　　　　　　，樣品中S2-的含量為　　　　(寫出表達式)。
7.(3分)通過下列方法測定產品純度：準確稱取1.250 g K3[Fe(C2O4)3]·3H2O樣品，加入適量水溶解并用稀硫酸酸化，加熱至80 ℃，趁熱用0.150 0 mol·L-1 KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗KMnO4標準溶液18.30 mL。測定過程中發生的反應為2Mn+5C2+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O，計算樣品的純度(精確到小數點后兩位，寫出計算過程)。
題組三　綜合強化
8.(9分)[2022·北京，16(3)(4)]煤中硫的存在形態分為有機硫和無機硫(CaSO4、硫化物及微量單質硫等)。庫侖滴定法是常用的快捷檢測煤中全硫含量的方法。其主要過程如圖所示。
(3)通過干燥裝置后，待測氣體進入庫侖測硫儀進行測定。
已知：庫侖測硫儀中電解原理示意圖如圖。檢測前，電解質溶液中保持定值時，電解池不工作。待測氣體進入電解池后，SO2溶解并將還原，測硫儀便立即自動進行電解到又回到原定值，測定結束。通過測定電解消耗的電量可以求得煤中含硫量。
①SO2在電解池中發生反應的離子方程式為　　　　　　　。
②測硫儀工作時電解池的陽極反應式為　　　　　　　。
(4)煤樣為a g，電解消耗的電量為x庫侖，煤樣中硫的質量分數為　　　　。已知：電解中轉移1 mol電子所消耗的電量為96 500庫侖。
9.(6分)銀銅合金廣泛用于航空工業，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如下：
注：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450 ℃和80 ℃。
若銀銅合金中銅(M=63.5 g·mol-1)的質量分數為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉化為　　　　mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液　　　L。
10.(6分)某種礦石中鐵元素以氧化物FemOn形式存在，現進行如下實驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0 g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0 g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定，至終點時消耗KMnO4溶液體積為25.0 mL。
提示：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+，8H++Mn+5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O。
(1)計算該鐵礦石中鐵元素的質量分數：　　　。
(2)計算氧化物FemOn的化學式：　　　　　　(m、n為正整數)。
答案精析
1.1.57
2.×100%
3.0.05 mol·L-1
解析　n(HCl)=0.05 mol·L-1×0.1 L=0.005 mol，加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+剛好完全沉淀時，溶液中的溶質只有NaCl，根據氯原子守恒，n(NaCl)=n(HCl)=0.005 mol，則n(NaOH)=n(NaCl)=0.005 mol，所以c(NaOH)==0.05 mol·L-1。
4.①Nd3++2C+H2O===Nd(OH)CO3↓+HC
②n[Nd(OH)CO3]==4×10-5mol，n(Nd3+)=4×10-5mol，550~600 ℃時，產物為NdaOb，固體質量減少1.24 mg，其中m(H2O)=4×10-5 mol××18×103 mg·mol-1=0.36 mg，則m(CO2)=1.24 mg-0.36 mg=0.88 mg，則生成CO2的物質的量為n(CO2)==2×10-5mol，依據C元素守恒可知：分解后剩余的的物質的量為4×10-5 mol-2×10-5 mol=2×10-5 mol，n(Nd3+)∶n()==2∶1
解析　②8.84 mg Nd(OH)CO3的物質的量為=4×10-5 mol，其在氮氣氛圍中焙燒后，金屬元素的質量和化合價均保持不變，因此，n(Nd3+)=4×10-5 mol；550~600 ℃時剩余固體的質量為7.60 mg，固體減少的質量為1.24 mg，由于堿式鹽在受熱分解時易變為正鹽，氫氧化物分解得到氧化物和H2O，碳酸鹽分解得到氧化物和CO2，因此，可以推測固體變為NdaOb時失去的質量是生成的H2O和CO2的質量；根據H元素守恒可知，固體分解時生成H2O的質量為4×10-5mol××18×103 mg·mol-1=0.36 mg，則生成CO2的質量為1.24 mg-0.36 mg=0.88 mg，則生成CO2的物質的量為=2×10-5 mol，由C元素守恒可知，分解后剩余的的物質的量為4×10-5 mol-2×10-5 mol=2×10-5 mol，因此可以確定該產物中n(Nd3+)∶n()的比值為=2∶1。
5.(1)CuO2　(2)滴入最后半滴 Na2S2O3 標準溶液時， 溶液藍色褪去， 且半分鐘內不恢復原來的顏色　96 %
解析　(1)X為銅的氧化物，設X的化學式為CuOx，其在惰性氛圍下分解生成黑色氧化物(CuO)，則：
CuOxCuO+O2↑
64+16x　　80
m　　　　　n
則=，又=，解得x=2，則X的化學式為CuO2。(2)滴定結束時，單質碘消耗完，則標志滴定終點的現象是溶液藍色消失，且半分鐘內不恢復原來的顏色；在CuO2中銅為+2價，氧為-1價，根據2CuO2+8I-+8H+===2CuI+3I2+4H2O，I2+2S2===2I-+S4，可以得到關系式：2CuO2~3I2~6S2，則n(CuO2)=×0.100 0 mol·L-1×0.015 L=0.000 5 mol，粗品中X的相對含量為×100%=96%。
6.淺藍色至無色　×100%
解析　達到滴定終點時I2完全反應，可觀察到溶液顏色由淺藍色變成無色，且半分鐘內顏色不再發生變化；根據滴定過量的I2消耗Na2S2O3溶液的體積和關系式I2~2S2，可得n(I2)過量=×0.100 0V×10-3mol，再根據關系式S2-~I2可知，n(S2-)=0.100 0×25.00×10-3 mol-×0.100 0V×10-3mol=(25.00-)×0.100 0×10-3mol，則樣品中S2-的含量為×100%。
7.根據反應方程式2Mn+5C2+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O得關系式2Mn~5C2，即n(C2)=n(KMnO4)=×18.30×10-3 L×0.150 0 mol·L-1=6.862 5×10-3 mol，n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}==2.287 5×10-3 mol，w{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}=×100%≈89.85%。
8.(3)①SO2++2H2O===3I-+S+4H+
②3I--2e-===　(4)%
解析　(3)①由題意可知，二氧化硫在電解池中與溶液中的反應生成碘離子、硫酸根離子和氫離子，離子方程式為SO2++2H2O===3I-+S+4H+。②由題意可知，測硫儀工作時，I-在陽極失去電子發生氧化反應生成，電極反應式為3I--2e-===。(4)由題意可得關系：S~SO2~~2e-，電解消耗的電量為x庫侖，則煤樣中硫的質量分數為×100%=%。
9.50　25.0
解析　5.0 kg銀銅合金中銅的物質的量為n(Cu)==50 mol，
由Cu、Al兩種元素守恒得如下關系式：
Cu　　~　　CuAlO2　　~　　 Al2(SO4)3
1　　　　　　　1　　　 　　　　
50 mol　　　　50 mol　　　　　25 mol
至少需要Al2(SO4)3溶液的體積為=25.0 L。
10.(1)56%　(2)Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)
解析　(1)樣品中的鐵元素在加入銅粉后全部轉化為Fe2+，Fe2+再用酸性KMnO4溶液滴定。由反應方程式得5Fe2+~Mn，則n(Fe2+)=5×0.025 L×2 mol·L-1=0.25 mol，故樣品中鐵元素的質量分數為×100%=56%。
(2)反應消耗銅的物質的量n(Cu)==0.1 mol，由2Fe3+~Cu可得n(Fe3+)=0.2 mol，根據鐵原子守恒得礦石中n(Fe2+)=0.25 mol-0.2 mol=0.05 mol，n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶4，所以該氧化物的化學式可表示為Fe5O7或FeO·2Fe2O3。(共26張PPT)
[熱點題空]
專題一　第5練　
關系式法、 守恒法在
化學計算中的應用
氯氣、亞氯酸鈉的最終還原產物均為氯離子。根據：
NaClO2 Cl-，Cl2 2Cl-，得電子數相等時，存在：NaClO2~2Cl2，故亞氯酸鈉的有效氯含量為≈1.57。
題組一　守恒法應用
1.“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)。
1.57
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由Cr元素質量守恒可知：Cr2O3~K2Cr2O7，則理論產生K2Cr2O7的質量
為(×294) g，而實際產量為1 000m2 g，則產率=
×100%=×100%。
2.某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產品m2 kg，
產率為　　　　　　 。
×100%
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n(HCl)=0.05 mol·L-1×0.1 L=0.005 mol，加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+剛好完全沉淀時，溶液中的溶質只有NaCl，根據氯原子守恒，n(NaCl)=
n(HCl)=0.005 mol，則n(NaOH)=n(NaCl)=0.005 mol，所以c(NaOH)=
=0.05 mol·L-1。
3.將a g Fe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的100 mL 0.05 mol·L-1鹽酸中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+剛好完全沉淀，消耗NaOH溶液100 mL，則NaOH溶液的濃度為　　 　　。
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0.05 mol·L-1
4.[2024·江蘇，14(3)]回收磁性合金釹鐵硼(Nd2Fe14B)可制備半導體材料鐵酸鉍和光學材料氧化釹。凈化后的NdCl3溶液通過沉釹、焙燒得到Nd2O3。
①向NdCl3溶液中加入CO3溶液，Nd3+可轉化為Nd(OH)CO3沉淀。該反應的離子方程式為______________________
　　　　 。
②將8.84 mg Nd(OH)CO3(摩爾質量為221 g·mol-1)
在氮氣氛圍中焙燒，剩余固體質量隨溫度變化曲
線如圖所示。550~600 ℃時，所得固體產物可表
示為NdaOb(CO3)c，通過以上實驗數據確定該產物
中n(Nd3+)∶n()的比值　　　(寫出計算過程)。
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Nd3++2C+H2O===
Nd(OH)CO3↓
答案　n[Nd(OH)CO3]==4×10-5mol，n(Nd3+)=4×10-5mol，550~600 ℃時，產物為NdaOb，固體質量減少1.24 mg，其中m(H2O)=4×10-5 mol××18×103 mg·mol-1=0.36 mg，則m(CO2)=1.24 mg-0.36 mg=0.88 mg，則生成CO2的物質的量為n(CO2)==2×10-5mol，依據C元素守恒可知：分解后剩余的的物質的量為4×10-5 mol-2×
10-5 mol=2×10-5 mol，n(Nd3+)∶n()==2∶1
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8.84 mg Nd(OH)CO3的物質的量為=4×10-5 mol，其在氮氣氛圍中焙燒后，金屬元素的質量和化合價均保持不變，因此，n(Nd3+)=
4×10-5 mol；550~600 ℃時剩余固體的質量為7.60 mg，固體減少的質量為1.24 mg，由于堿式鹽在受熱分解時易變為正鹽，氫氧化物分解得到氧化物和H2O，碳酸鹽分解得到氧化物和
CO2，因此，可以推測固體變為NdaOb
時失去的質量是生成的H2O和CO2的質量；
根據H元素守恒可知，固體分解時生成H2O的
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質量為4×10-5mol××18×103 mg·mol-1=0.36 mg，則生成CO2的質量
為1.24 mg-0.36 mg=0.88 mg，則生成CO2的物質的量為=2×
10-5 mol，由C元素守恒可知，分解后剩余的
的物質的量為4×10-5 mol-2×10-5 mol=
2×10-5 mol，因此可以確定該產物中n(Nd3+)
∶n(=2∶1。
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題組二　關系式法的應用
5.(2023· 湖北，18改編)測定一種銅的氧化物樣品X組成的方法如下：
(1)提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，m g X完全分解為n g黑色氧化物Y，=。X的化學式為　　　。
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CuO2
X為銅的氧化物，設X的化學式為CuOx，其在惰性氛圍下分解生成黑色氧化物(CuO)，則：
CuOx CuO+O2↑
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則==，解得x=2，則X的化學式為CuO2。
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(2)稱取粗品X 0.050 0 g(雜質不參加反應)與過量的酸性KI完全反應后，調節溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol·L-1Na2S2O3標準溶液滴定，滴定終點時消耗Na2S2O3標準溶液15.00 mL。(已知：2Cu2++4I-===2CuI↓+I2，I2+2S2===2I-+S4)標志滴定終點的現象是________
__________________________________________________________________，粗品中X的相對含量為　　　。
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滴入最后
半滴 Na2S2O3 標準溶液時， 溶液藍色褪去， 且半分鐘內不恢復原來的顏色
96 %
滴定結束時，單質碘消耗完，則標志滴定終點的現象是溶液藍色消失，且半分鐘內不恢復原來的顏色；在CuO2中銅為+2價，氧為-1價，根據2CuO2+8I-+8H+===2CuI+3I2+4H2O，I2+2S2===2I-+S4，可以得
到關系式：2CuO2~3I2~6S2，則n(CuO2)=×0.100 0 mol·L-1×0.015 L
=0.000 5 mol，粗品中X的相對含量為×100%=96%。
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6.[2019·全國卷Ⅱ，26(3)]立德粉(ZnS·BaSO4)成品中S2-的含量可以用“碘量法”測得。稱取m g樣品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol·
L-1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應5 min，有單質硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定，反應式為I2+2S2===2I-+S4。測定時消耗Na2S2O3溶液的體積
為V mL。終點顏色變化為　　　　　 　 ，樣品中S2-的含量為
　　 　　 (寫出表達式)。
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淺藍色至無色
×100%
達到滴定終點時I2完全反應，可觀察到溶液顏色由淺藍色變成無色，且半分鐘內顏色不再發生變化；根據滴定過量的I2消耗Na2S2O3溶液的體積和關系式I2~2S2，可得n(I2)過量=×0.100 0V×10-3mol，再
根據關系式S2-~I2可知，n(S2-)=0.100 0×25.00×10-3 mol-×0.100 0V
×10-3mol=(25.00-)×0.100 0×10-3mol，則樣品中S2-的含量為×100%。
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7.通過下列方法測定產品純度：準確稱取1.250 g K3[Fe(C2O4)3]·3H2O樣品，加入適量水溶解并用稀硫酸酸化，加熱至80 ℃，趁熱用0.150 0 mol·L-1 KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗KMnO4標準溶液18.30 mL。測定過程中發生的反應為2Mn+5C2+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O，計算樣品的純度(精確到小數點后兩位，寫出計算過程)。
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答案　根據反應方程式2Mn+5C2+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O得關系式2Mn~5C2，即n(C2)=n(KMnO4)=×18.30×10-3 L×
0.150 0 mol·L-1=6.862 5×10-3 mol，n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}=
=2.287 5×10-3 mol，w{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}=
×100%≈89.85%。
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題組三　綜合強化
8.[2022·北京，16(3)(4)]煤中硫的存在形態分為有機硫和無機硫(CaSO4、硫化物及微量單質硫等)。庫侖滴定法是常用的快捷檢測煤中全硫含量的方法。其主要過程如圖所示。
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(3)通過干燥裝置后，待測氣體進入庫侖測硫儀進行測定。
已知：庫侖測硫儀中電解原理示意圖如圖。檢測
前，電解質溶液中保持定值時，電解池不工
作。待測氣體進入電解池后，SO2溶解并將還原，
測硫儀便立即自動進行電解到又回到原定值，
測定結束。通過測定電解消耗的電量可以求得煤
中含硫量。
①SO2在電解池中發生反應的離子方程式為　　 　　　　　。
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SO2++2H2O===3I-+S+4H+
由題意可知，二氧化硫在電解池中與溶液中的反應生成碘離子、硫酸根離子和氫離子，離子方程式為SO2++2H2O===3I-+S+4H+。
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由題意可知，測硫儀工作時，I-在陽極失去電子發生氧化反應生成，電極反應式為3I--2e-===。
②測硫儀工作時電解池的陽極反應式為　　　　　　　。
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3I--2e-===
由題意可得關系：S~SO2~~2e-，電解消耗的電量為x庫侖，則煤樣中硫的質量分數為×100%=%。
(4)煤樣為a g，電解消耗的電量為x庫侖，煤樣中硫的質量分數為　　　。已知：電解中轉移1 mol電子所消耗的電量為96 500庫侖。
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9.銀銅合金廣泛用于航空工業，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如下：
注：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分
解的溫度分別為450 ℃和80 ℃。
若銀銅合金中銅(M=63.5 g·mol-1)
的質量分數為63.5%，理論上
5.0 kg廢料中的銅可完全轉化為　　　mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液　　　L。
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5.0 kg銀銅合金中銅的物質的量為n(Cu)==50 mol，
由Cu、Al兩種元素守恒得如下關系式：
Cu　~　CuAlO2　~　 Al2(SO4)3
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50 mol　50 mol　　　　25 mol
至少需要Al2(SO4)3溶液的體積為=25.0 L。
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10.某種礦石中鐵元素以氧化物FemOn形式存在，現進行如下實驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0 g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0 g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定，至終點時消耗KMnO4溶液體積為25.0 mL。
提示：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+，8H++Mn+5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O。
(1)計算該鐵礦石中鐵元素的質量分數：　　　。
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56%
樣品中的鐵元素在加入銅粉后全部轉化為Fe2+，Fe2+再用酸性KMnO4溶液滴定。由反應方程式得5Fe2+~Mn，則n(Fe2+)=5×0.025 L×
2 mol·L-1=0.25 mol，故樣品中鐵元素的質量分數為×
100%=56%。
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(2)計算氧化物FemOn的化學式：　 　　　　　(m、n為正整數)。
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Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)
反應消耗銅的物質的量n(Cu)==0.1 mol，由2Fe3+~Cu可得n(Fe3+)=0.2 mol，根據鐵原子守恒得礦石中n(Fe2+)=0.25 mol-0.2 mol=
0.05 mol，n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶4，所以該氧化物的化學式可表示為Fe5O7或FeO·2Fe2O3。

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