資源簡介

(共22張PPT)
模塊一　
化學基本概念與計算
主題3　化學計算
第10講　利用守恒法的計算
配套練習
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一、 選擇題(每小題只有一個選項符合題意)
答案：B
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2 銅和鎂的合金4.6 g完全溶于濃硝酸，若還原產物只有4 480 mL NO2和336 mL的N2O4(已折算到標準狀況)，在反應后的溶液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的質量為 (　　)
A. 9.02 g B. 8.51 g
C. 8.26 g D. 7.04 g
答案：B
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3 某KOH樣品中含水7.62%、K2CO3 2.38%、KOH 90%，現有1.00 g樣品加入46.00 mL 1.00 mol/L的鹽酸中，過量的酸用1.07 mol/L的KOH溶液中和，蒸發溶液得到固體的質量為(　　)
A. 3.00 g B. 3.43 g
C. 4.50 g D. 無法計算
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答案：B
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4 將一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 1.8 mol/L HNO3溶液中，當固體混合物完全溶解后，在標準狀況下生成1.12 L NO(HNO3的還原產物僅此一種)，再向反應后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，若要使鐵元素完全沉淀下來，所加入的NaOH溶液體積最少應為(　　)
A. 300 mL B. 400 mL
C. 450 mL D. 500 mL
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答案：B
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5 部分氧化的Fe－Cu合金樣品(氧化產物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經如下處理：
下列說法正確的是(　　)
A. 濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋
B. 樣品中Fe元素的質量為2.24 g
C. 樣品中CuO的質量為4.0 g
D. V＝896
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答案：B
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二、 非選擇題
6 黃鐵礬法是硫酸體系中除鐵的常用方法，黃銨鐵礬是黃鐵礬中的一種[化學式可表示為(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩爾質量為480 g/mol]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2＋，可向溶液中加入MnO2，充分攪拌，然后用氨水調節溶液的pH為 1～3，升溫到95 ℃，靜置即可形成黃銨鐵礬沉淀。MnO2氧化Fe2＋的離子方程式為_______________________
_____________________，靜置形成黃銨鐵礬過程中溶液的pH______(填“增大”“減小”或“不變”)。
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MnO2＋4H＋＋2Fe2＋===
Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
減小
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(2) 依據下列實驗和數據可確定黃銨鐵礬的化學式。
Ⅰ. 稱取黃銨鐵礬2.400 g，加入足量NaOH溶液充分反應后過濾，向濾液中加入足量鹽酸酸化的BaCl2溶液，得到沉淀2.330 g。
Ⅱ. 科學家曾對黃銨鐵礬進行熱分解實驗，其結果可用下圖熱重曲線表示(已知：黃銨鐵礬在300 ℃前分解釋放的物質為H2O,300～575 ℃之間只有NH3·H2O放出，此時殘留固體只存在Fe、O、S三種元素，670 ℃以上得到的是純凈的紅棕色粉末)。
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根據以上實驗及圖中數據確定黃銨鐵礬的化學式(寫出計算過程)。
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7 硫酸鎳銨[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于電鍍、印刷等領域。某同學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 的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NH3 56.00 mL(標準狀況)。
(1) 若滴定管在使用前未用EDTA 標準溶液潤洗，測得的Ni2＋含量將_____(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
(2) 氨氣常用___________________檢驗，現象是_________________。
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偏高
濕潤的紅色石蕊試紙
試紙顏色由紅變藍
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(3) 通過計算確定硫酸鎳銨的化學式(Ni—59，寫出計算過程)。
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8 [2023南通一模]為測定某V2O5樣品的純度，進行如下實驗：稱取2.000 g樣品，用稀硫酸溶解、定容得100 mL (VO2)2SO4溶液。量取20.00 mL溶液放入錐形瓶中，加入10.00 mL 0.500 0 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(過量)，再用0.010 00 mol/L KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液24.00 mL。 滴定過程中發生如下反應(均未配平)：
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9 [2023南通如皋適應考]Co3O4在一定條件下可制取LiCoO2粗品，LiCoO2粗品中混有少量含Co2＋的雜質。為測定Co2＋的質量分數，現進行如下實驗：準確稱取1.000 g LiCoO2粗品于錐形瓶中，加入過量鹽酸充分反應后，固體完全溶解后鈷元素均轉化為Co2＋，加入指示劑，用0.500 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應為Co2＋＋Y4－===CoY2－)，消耗EDTA溶液20.40 mL。準確稱取1.000 g LiCoO2粗品于錐形瓶中，加入H2SO4和H3PO4的混合溶液，加入22.00 mL 1.000 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液，待樣品完全溶解后，加入指示劑，用0.100 mol/L K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2＋，達到滴定終點時消耗K2Cr2O7溶液20.00 mL。實驗過程中LiCoO2、K2Cr2O7可發生如下轉化。
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計算樣品中Co2＋的質量分數(Co—59，寫出計算過程)。
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答案：n(K2Cr2O7)＝0.100 mol/L×20.00 mL ×10－3 L/mL＝2×10－3 mol
根據電子得失守恒可得：與K2Cr2O7反應的n(Fe2＋)＝6n(K2Cr2O7)＝6×2×10－3 mol＝0.012 mol
與LiCoO2反應的n(Fe2＋)＝1.000 mol/L×22.00 mL×10－3 L/mL－0.012 mol＝0.01 mol
根據電子得失守恒可得：n(LiCoO2)＝0.01 mol
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Co的總物質的量n(Co)總＝n(EDTA)＝0.500 mol/L×20.40 mL×10－3 L/mL＝0.010 2 mol
原LiCoO2粗品中含n(Co2＋)＝0.010 2 mol－0.01 mol＝2×10－4 mol
m(Co2＋)＝2×10－4 mol×59 g/mol＝0.011 8 g
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10 堿式氧化鎳(NiOOH)可用作鎳氫電池的正極材料。以含鎳(Ni2＋)廢液為原料生產NiOOH的一種工藝流程如下：
(1) 加入Na2CO3溶液時，確認Ni2＋已經完全沉淀的實驗方法是_____
_______________________________________________________________
__________________。
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靜置，
取上層清液于試管中，滴加1～2滴Na2CO3溶液，若無沉淀生成，則表明Ni2＋已沉淀完全
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(2) 已知常溫下Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15，欲使NiSO4溶液中殘留c(Ni2＋)
≤2×10－5 mol/L，調節pH的范圍是________。
(3) 寫出在空氣中加熱Ni(OH)2制取NiOOH的化學方程式：________
__________________________。
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pH≥9
4Ni(OH)2
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(4) 若加熱不充分，制得的NiOOH中會混有Ni(OH)2，其組成可表示為xNiOOH·yNi(OH)2。現稱取9.18 g樣品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.000 0 mol/L Fe2＋標準溶液，攪拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用 0.010 0 mol/L KMnO4標準溶液滴定，用去KMnO4標準溶液20.00 mL，試通過計算確定x、y的值(Ni—58.7，寫出計算過程)。涉及的反應如下：
NiOOH＋Fe2＋＋3H＋===Ni2＋＋Fe3＋＋2H2O；
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謝謝觀看
Thank you for watching第10講　利用守恒法的計算
一、 選擇題(每小題只有一個選項符合題意)
1 某溶液可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3+、Al3+和K＋。取該溶液100 mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02 mol氣體，同時產生紅褐色沉淀；過濾、洗滌、灼燒，得到 1.6 g固體；向上述濾液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于鹽酸的沉淀。由此可知原溶液中(　　)
A. 至少存在5種離子
B. Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4 mol/L　
C. SO、NH一定存在，Cl－可能不存在
D. CO、Al3+一定不存在，K＋可能存在
2 銅和鎂的合金4.6 g完全溶于濃硝酸，若還原產物只有4 480 mL NO2和336 mL的N2O4(已折算到標準狀況)，在反應后的溶液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的質量為 (　　)
A. 9.02 g B. 8.51 g C. 8.26 g D. 7.04 g
3 某KOH樣品中含水7.62%、K2CO3 2.38%、KOH 90%，現有1.00 g樣品加入46.00 mL 1.00 mol/L的鹽酸中，過量的酸用1.07 mol/L的KOH溶液中和，蒸發溶液得到固體的質量為 (　　)
A. 3.00 g B. 3.43 g
C. 4.50 g D. 無法計算
4 將一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 1.8 mol/L HNO3溶液中，當固體混合物完全溶解后，在標準狀況下生成1.12 L NO(HNO3的還原產物僅此一種)，再向反應后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，若要使鐵元素完全沉淀下來，所加入的NaOH溶液體積最少應為 (　　)
A. 300 mL B. 400 mL C. 450 mL D. 500 mL
5 部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經如下處理：
下列說法正確的是(　　)
A. 濾液A中的陽離子為Fe2+、Fe3+、H＋
B. 樣品中Fe元素的質量為2.24 g
C. 樣品中CuO的質量為4.0 g
D. V＝896
二、 非選擇題
6 黃鐵礬法是硫酸體系中除鐵的常用方法，黃銨鐵礬是黃鐵礬中的一種[化學式可表示為(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩爾質量為480 g/mol]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2+，可向溶液中加入MnO2，充分攪拌，然后用氨水調節溶液的pH為 1～3，升溫到95 ℃，靜置即可形成黃銨鐵礬沉淀。MnO2氧化Fe2+的離子方程式為____________________________________，靜置形成黃銨鐵礬過程中溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2) 依據下列實驗和數據可確定黃銨鐵礬的化學式。
Ⅰ. 稱取黃銨鐵礬2.400 g，加入足量NaOH溶液充分反應后過濾，向濾液中加入足量鹽酸酸化的BaCl2溶液，得到沉淀2.330 g。
Ⅱ. 科學家曾對黃銨鐵礬進行熱分解實驗，其結果可用下圖熱重曲線表示(已知：黃銨鐵礬在300 ℃前分解釋放的物質為H2O，300～575 ℃之間只有NH3·H2O放出，此時殘留固體只存在Fe、O、S三種元素，670 ℃以上得到的是純凈的紅棕色粉末)。
根據以上實驗及圖中數據確定黃銨鐵礬的化學式(寫出計算過程)。
7 硫酸鎳銨[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于電鍍、印刷等領域。某同學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 的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NH3 56.00 mL(標準狀況)。
(1) 若滴定管在使用前未用EDTA 標準溶液潤洗，測得的Ni2+含量將_______
(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
(2) 氨氣常用____________________________檢驗，現象是_______________
________________________________________________________。
(3) 通過計算確定硫酸鎳銨的化學式(Ni—59，寫出計算過程)。
8 [2023南通一模]為測定某V2O5樣品的純度，進行如下實驗：稱取2.000 g樣品，用稀硫酸溶解、定容得100 mL (VO2)2SO4溶液。量取20.00 mL溶液放入錐形瓶中，加入10.00 mL 0.500 0 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(過量)，再用0.010 00 mol/L KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液24.00 mL。 滴定過程中發生如下反應(均未配平)：
VO＋Fe2+＋H＋―→VO2+＋Fe3+＋H2O；
MnO＋Fe2+＋H＋―→Mn2+＋Fe3+＋H2O。
計算V2O5樣品的純度(V—51，寫出計算過程)。
9 [2023南通如皋適應考]Co3O4在一定條件下可制取LiCoO2粗品，LiCoO2粗品中混有少量含Co2+的雜質。為測定Co2+的質量分數，現進行如下實驗：準確稱取1.000 g LiCoO2粗品于錐形瓶中，加入過量鹽酸充分反應后，固體完全溶解后鈷元素均轉化為Co2+，加入指示劑，用0.500 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應為Co2+＋Y4-===CoY2-)，消耗EDTA溶液20.40 mL。 準確稱取1.000 g LiCoO2粗品于錐形瓶中，加入H2SO4和H3PO4的混合溶液，加入22.00 mL 1.000 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液，待樣品完全溶解后，加入指示劑，用0.100 mol/L K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+，達到滴定終點時消耗K2Cr2O7溶液20.00 mL。實驗過程中LiCoO2、K2Cr2O7可發生如下轉化。
LiCoO2Co2+　Cr2OCr3+
計算樣品中Co2+的質量分數(Co—59，寫出計算過程)。
10 堿式氧化鎳(NiOOH)可用作鎳氫電池的正極材料。以含鎳(Ni2+)廢液為原料生產NiOOH的一種工藝流程如下：
(1) 加入Na2CO3溶液時，確認Ni2+已經完全沉淀的實驗方法是____________
______________________________________________________________________。
(2) 已知常溫下Ksp[Ni(OH)2]＝2×10-15，欲使NiSO4溶液中殘留c(Ni2+)≤2×10-5 mol/L，調節pH的范圍是________。
(3) 寫出在空氣中加熱Ni(OH)2制取NiOOH的化學方程式：______________
________________________________________。
(4) 若加熱不充分，制得的NiOOH中會混有Ni(OH)2，其組成可表示為xNiOOH·yNi(OH)2。現稱取9.18 g樣品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.000 0 mol/L Fe2+標準溶液，攪拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用 0.010 0 mol/L KMnO4標準溶液滴定，用去KMnO4標準溶液20.00 mL，試通過計算確定x、y的值(Ni—58.7，寫出計算過程)。涉及的反應如下：
NiOOH＋Fe2+＋3H＋===Ni2+＋Fe3+＋2H2O；
5Fe2+＋MnO＋8H＋===5Fe3+＋4H2O＋Mn2+。
第10講　利用守恒法的計算
1 B　2 B　3 B　4 B　5 B
6 (1) MnO2＋4H＋＋2Fe2+===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O　減小
(2) 由z＝＝2，y＝×2＝3，
18 g/mol×x＋56 g/mol×3＋96 g/mol×2＋17 g/mol×w＝480 g/mol，
由化合價代數和為零：x×(＋1)＋3×(＋3)＋2×(－2)＋w×(－1)＝0，解得：x＝1，w＝6，
黃銨鐵礬的化學式為NH4Fe3(SO4)2(OH)6。
7 (1) 偏高　(2) 濕潤的紅色石蕊試紙　試紙顏色由紅變藍
(3) n(Ni2+)＝0.040 00 mol/L×31.25 mL×10-3 L/mL＝1.250×10-3 mol，
n(NH)＝＝2.500×10-3 mol，
n(SO)＝ eq \f(2n(Ni2+)＋n（NH）,2)
＝＝2.500×10-3mol，
m(Ni2+)＝59 g/mol×1.250×10-3 mol＝0.073 75 g，
m(NH)＝18 g/mol×2.500×10-3 mol＝0.045 00 g，
m(SO)＝96 g/mol×2.500×10-3 mol＝0.240 0 g，
n(H2O)＝×(2.335 0 g×－0.073 75 g－0.045 00 g－0.240 0 g)＝1.250×10-2 mol，x∶y∶m∶n＝n(NH)∶n(Ni2+)∶n(SO)∶n(H2O)＝(2.500×10-3 mol)∶(1.250×10-3 mol)∶(2.500×10-3 mol)∶(1.250×10-2 mol)＝2∶1∶2∶10，硫酸鎳銨的化學式為(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O 。
8 根據得失電子守恒可得：n(Fe2+)＝2n(V2O5)＋5n(MnO)
n(V2O5)＝ eq \f(n(Fe2+)－5n（MnO）,2)＝(0.500 0 mol/L×10.00 mL×10-3 L/mL－5×0.010 00 mol/L×24.00 mL×10-3 L/mL)××＝9.500×10-3 mol，
m(V2O5)＝182 g/mol×9.500×10-3 mol＝1.729 g，
w＝×100%＝×100%＝86.45%
9 n(K2Cr2O7)＝0.100 mol/L×20.00 mL ×10-3 L/mL＝2×10-3 mol
根據電子得失守恒可得：與K2Cr2O7反應的n(Fe2+)＝6n(K2Cr2O7)＝6×2×10-3 mol＝0.012 mol
與LiCoO2反應的n(Fe2+)＝1.000 mol/L×22.00 mL×10-3 L/mL－0.012 mol＝0.01 mol
根據電子得失守恒可得：n(LiCoO2)＝0.01 mol
Co的總物質的量n(Co)總＝n(EDTA)＝0.500 mol/L×20.40 mL×10-3 L/mL＝0.010 2 mol
原LiCoO2粗品中含n(Co2+)＝0.010 2 mol－0.01 mol＝2×10-4 mol
m(Co2+)＝2×10-4 mol×59 g/mol＝0.011 8 g
原LiCoO2粗品中Co2+的質量分數＝×100%＝1.18%
10 (1) 靜置，取上層清液于試管中，滴加1～2滴Na2CO3溶液，若無沉淀生成，則表明Ni2+已沉淀完全　(2) pH≥9
(3) 4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O
(4) n(Fe2+)＝0.100 L×1.000 0 mol/L＝0.100 0 mol，
n(KMnO4) ＝0.010 mol/L×0.020 0 L＝ 2.000×10-4 mol，
MnO～5Fe2+，20.00 mL溶液中與KMnO4反應的n(Fe2+) ＝5n(KMnO4)＝5×2.000×10-4 mol＝1.000×10-3 mol，
NiOOH～Fe2+，n(NiOOH)＝0.100 mol－1.000×10-3 mol×＝0.090 0 mol，
n[Ni(OH)2]＝＝0.010 0 mol，
x∶y＝n(NiOOH)∶n[Ni(OH)2]＝0.090 0 mol∶0.010 0 mol＝9∶1，即x＝9，y＝1。

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