湖南省永州市2019年高考化学二轮复习 课时13、14 化学计算专题学案.doc

化学计算【明确考纲】1.对相对原子质量、相对分子质量进行计算（含摩尔质量、平均摩尔质量）；2.根据化学方程式、离子方程式进行计算；3.根据微粒的m、n、N、V进行计算；4.计算溶液中的溶质质量分数、物质的量浓度、溶液pH的计算；5.掌握氧化还原反应的有关计算；6.运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算；7.有关反应速率（）、转化率（）、产率、平衡常数（Kc、Kp）、电离平衡常数（Ka、Kb）、水解平衡常数（Kh）溶度积（Ksp）等计算。【高考分析】年份考查形式及分值（不含选修2、选修3内容）2016年全国卷27题（2）K计算（3）Ksp计算 28题（4）（5）氧化还原反应有关计算，均以填空形式考查，共约10分。2017年全国卷26题（5）质量分数、样品纯度计算 27题（5）Ksp计算 28题（3）平衡转化率、K计算，均以填空形式考查，共约10分。2018年全国卷27（4）滴定中物质残留量的计算 28题（2）化学反应中H，P、v、Kp计算，均以填空形式考查，共约10分。（1） 从分析统计可知，高考中的化学计算题有以下特点： 近年高考对化学计算有所加大，考查角度较广，但难度不大，运算量不会太大。（二）复习准备：（1）平时注重常规计算，掌握基本方法。（2）务必重视概念理解和化学过程分析。（3）针对试题特点，建议采用分散复习的方式。【课前真题】1.（2017天津卷节选）已知25，NH3H2O的Kb=1.8105，H2SO3的Ka1=1.3102，Ka2=6.2108。若氨水的浓度为2.0 molL-1，溶液中的c(OH)=_molL1。将SO2通入该氨水中，当c(OH)降至1.0107 molL1时，溶液中的c()/c()=_。答案：6.010-3 0.622.(2017江苏高考节选)碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成 100.00 mL 溶液A；取25.00 mL 溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；另取 25.00 mL溶液A，调节pH 45，用浓度为0.080 00 molL1的EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2(离子方程式为Cu2H2Y2=CuY22H)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。解析：由中生成AgCl的质量，可计算出1.116 0 g样品中Cl的物质的量n(Cl)；由可计算出1.116 0 g样品中Cu2的物质的量n(Cu2)，依电荷守恒：n(OH)n(Cl)2n(Cu2)，得出n(OH)，最后由质量守恒得出n(H2O)；由四种粒子的物质的量，可确定样品的化学式。计算时要留意溶液配了多少，使用了多少！【解析及答案】n(Cl)n(AgCl)4.800103 moln(Cu2)n(EDTA)0.080 00 molL130.00 mL103 LmL19.600103 moln(OH)2n(Cu2)n(Cl)29.600103 mol4.800103 mol1.440102 molm(Cl)4.800103 mol35.5 gmol10.170 4 gm(Cu2)9.600103 mol64 gmol10.614 4 gm(OH)1.440102 mol17 gmol10.244 8 gn(H2O)4.800103 molabcxn(Cu2)n(OH)n(Cl)n(H2O)2311所以，化学式为Cu2(OH)3ClH2O课堂精讲【考点归类】高考中对计算能力的考查，不会以大题出现，可融于各类题型中。主要可分为两类，一类以物质的量为核心的计算、一类计算各类平衡常数。题型一：以物质的量为核心的计算核心知识必备：对物质的量、阿伏加德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、 摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等各个物理量的符号、单位要牢记于心，对它们之间的转化关系及计算应十分熟悉，同时会应用极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等计算方法去求算物质含量、确定物质化学式，以及进行氧化还原、酸碱中和滴定计算和电化学计算等。【典例剖析】向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 molL1 的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是()。ACu与Cu2O的物质的量之比为21B硝酸的物质的量浓度为2.6 molL1C产生的NO在标准状况下的体积为4.48 LDCu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol【解析】设原混合物中铜、氧化亚铜(Cu2O)物质的量分别为xmol、ymol依据质量关系可列： 64x+144y=27.2 由铜元素守恒可列： x+2y =39.298 求得x=0.2 y=0.1 A项正确由得失电子守恒可求得n(NO)=(0.22+0.121)3=0.2mol，则产生NO在标准状况下的体积为4.48L，C正确最终结合溶液显中性，由电荷守恒可知溶液中n(NO3)=1.0mol，则加入的硝酸的物质的量为：n(HNO3)=0.2+1.0=1.2mol，其物质的量浓度为2.4 molL1，B项错误由氮元素守恒可求未参加反应的硝酸物质的量为：n(总硝酸)n(硝酸铜中的氮)n(NO)=1.2(0.22+0.122)0.2mol =0.2mol ，D项正确【方法指导】守恒思想贯穿中学化学始终，守恒法的灵活运用能够简化解题过程，从而快速准确地解答习题。解题时应挖掘题中隐含的各种信息，采用相应的守恒关系列式计算。（1）质量守恒：反应前后原子的种类和个数均不改变，总质量保持不变，便可列式求算。（2）电子守恒：n(氧化剂)每摩氧化剂得电子数 = n(还原剂)每摩还原剂失电子数（3）电荷守恒：溶液中，阳离子所带正电荷总数 = 阴离子所带负电荷总数特别提醒：在考试中常是多种守恒关系结合使用，以快速解答相关习题。【变式训练】铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应，生成的盐只有硫酸铜，同时生成的两种气体均由表中两种元素组成，气体的相对分子质量都小于50。为防止污染，将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐，消耗1 L 2.2 molL1 NaOH溶液和1 mol O2，则两种气体的分子式及物质的量分别为_，生成硫酸铜物质的量为_。 答案：NO 1.3mol NO2 0.9mol CuSO4 2mol 【典例剖析】CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O42H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 及以上所得固体均为钴氧化物。(1)通过计算确定C点剩余固体的化学成分为_(填化学式)。写出B点对应的物质与O2在225300 发生反应的化学方程式：_。(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为2、3)，用480 mL 5 molL1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比(写出计算过程)。【答案】(1)Co3O4(写成CoOCo2O3亦可) 3CoC2O42O2Co3O46CO2(2)由得失电子守恒有n(Co3)2n(Cl2)20.4 mol由元素守恒和电荷守恒有n(Co)总n(Co2)溶液0.5n(Cl)0.50.48 L5 molL121 mol，所以钴氧化物中n(Co2)1 mol0.4 mol0.6 mol根据钴氧化物中元素化合价代数和为0有n(O)1.2 mol故n(Co)n(O)1 mol1.2 mol56【解析】由题图可知，起始时加入二水合草酸钴物质的量为0.1mol，受热分解至C点时，固体钴氧化物质量为8.03g，设其化学式为CoOx，则8.03（59+16x）=0.1，求得x=4/3，所得固体的化学成分为Co3O4(或写成CoOCo2O3)。【方法指导】热重曲线计算时：一般设晶体为1mol；失重一般是先失结晶水，再失非金属氧化物；计算每步的m余， 100%=固体残留率；晶体中金属质量不减少，仍在m余中；失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)：n(O)，可求出失重后物质的化学式。特别提醒：固体物质在空气中加热时可能氧气会参与反应，尤其是有变价元素的物质。【变式训练】硫酸铜是一种重要的化工原料。已知硫酸铜晶体受热可以逐步失去结晶水，温度升高还可以分解生成铜的氧化物。现取25.0g CuSO45H2O晶体均匀受热，缓慢升温至1200并恒温1小时，实验测得固体残留率（剩余固体的质量原始固体质量）与温度的关系如下图所示：在110时所得固体的成分为；在1200并恒温1小时，反应所得气态产物除去水后，物质的量为。（填字母） A0 mol B0.1mol C0.125mol D大于0.125mol 答案：CuSO43H2O， D【典例剖析】（2018全国卷，28节选）K3Fe(C2O4)33H2O（三草酸合铁酸钾）为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V ml。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。【解析】KMnO4溶液将草酸根离子氧化完全后，因其溶液显红色，故滴入最后一滴标准液时，溶液出现粉红色，且30s内不褪色，即为滴定终点。Zn把Fe3+还原成Fe2+，酸性KMnO4溶液又把Fe2+氧化成Fe3+，反应中消耗KMnO4为0.001cVmol，Mn元素从+7价降到+2价，依得失电子守恒可知铁离子的物质的量为0.005cVmol，则晶体中铁的质量分数的表达式为 = 【答案】溶液变为粉红色【方法指导】氧化还原滴定计算实际上是方程式中物质的量的计算，若出现多步氧化还原反应，主要是为了把待测物质转化为便于用氧化还原滴定的物质，常需要通过原子守恒找出物质间的关系，用关系式法进行求算。【变式训练】水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液（含有KI）混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。.酸化，滴定将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I还原为Mn2+，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2（2 S2O32+I2=2I+ S4O62）。回答下列问题：（1）“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。（2）取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用amolL1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为_；若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL，则水样中溶解氧的含量为_mgL1。【答案】（1）2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2（2）蓝色褪成无色；80ab【课后巩固】1某铁的氧化物（FexO）1.52g，溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112LCl2，恰好将Fe2+离子完全氧化。x值为 。 【答案】0.82已知过氧化钙加热至350 左右开始分解放出氧气。将过氧化钙晶体(CaO28H2O)在坩埚中加热逐渐升高温度，测得样品质量随温度的变化如图所示，则350 左右所得固体物质的化学式为_。【答案】CaO3为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，样品的固体残留率（固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量100%）随温度的变化如图所示：300时残留固体的成分为 ，900时残留固体的成分为 。通过计算求出500时固体的成分及质量。【答案】CaC2O4；CaO；500时固体的成分为：12.8gCaC2O4和15.0gCaCO34已知：2Fe2+Br2=2Fe3+2Br， 2Fe3+2I=2Fe2+I2。向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示。下列有关说法中，不正确的是A还原性：IFe2+BrB原混合溶液中FeBr2的物质的量为6 molC当通入2 mol Cl2时，溶液中已发生的离子反应可表示为：2Fe2+2I+2Cl2=2Fe3+I2+4ClD原溶液中：n(Fe2+)n(I)n(Br)213【答案】B【解析】向溶液中通入氯气，各种离子反应的先后顺序为：I-、Fe2+、Br-，所以先减少的是碘离子，其物质的量是2mol，第二种减少的是Fe2+，其物质的量是4mol，综合FeI2、FeBr2的组成可知原混合溶液中FeBr2的物质的量为3mol。5称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g，加入含0.1 mol NaOH的溶液，完全反应，生成NH31792 mL（标准状况），则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为A1:1 B1:2 C1.87:1 D3.65:1【答案】C【解析】利用极值法分析，可知0.1molNaOH不足，故先将NH4HSO4反应完，再反应(NH4)2SO4，因共生成NH30.08mol，故与H+反应的NaOH为0.02mol，则可知道NH4HSO4为0.02mol，则共质量为7.24g-115g/mol0.02mol=4.94g，则(NH4)2SO4的物质的量为4.94g132g/mol=0.0374mol。因此，(NH4)2SO4与NH4HSO4物质的量之比为：1.87：1。6镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。将燃烧后的产物溶解在60毫升浓度为2.0mol/L的盐酸中，再用20mol 0.5mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加过量的碱，把氨全部蒸出来，用稀HCl吸收，稀HCl增重0.17g，求镁带的质量。【答案】镁带的质量为1.2g【解析】先画出该题系列变化的图示：MgMgOMg3N2空气+HCl+NaOHMgCl2NH4ClNaCl+NaOHNH3+HClNH4Cl(A)(B)(C)在图（B）中，根据电荷守恒，有下列关系：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)2n(Mg2+)+0.1717+0.52010-3 = 26010-3 n(Mg2+)=0.05mol依镁元素守恒可知，原m(Mg)=0.05mol 24g/mol=1.2g7用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I)，实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。准备标准溶液a准确称取AgNO3基准物4.2468 g（0.0250 mol）后，配制成250 mL标准溶液，放在棕色试剂瓶中避光保存，备用。b配制并标定100 mL 0.1000 molL1 NH4SCN标准溶液，备用。滴定的主要步骤a取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。b加入25.00 mL 0.1000 molL1 AgNO3溶液（过量），使I完全转化为AgI沉淀。c加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。d用0.1000 molL1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+，使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后，体系出现淡红色，停止滴定。e重复上述操作两次。三次测定数据如下表：实验序号123消耗NH4SCN标准溶液体积/mL10.2410.029.98f数据处理。回答下列问题：（1）将称得的AgNO3配制成标准溶液，所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有_。（2）AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是_。（3）滴定应在pH0.5的条件下进行，其原因是_。（4）b和c两步操作是否可以颠倒_，说明理由_。（5）所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为_mL，测得c(I-)=_molL-1。【答案】（1）250 mL（棕色）容量瓶、胶头滴管（2）避免AgNO3见光分解（3）防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断（或抑制Fe3+的水解）（4）否（或不能） 若颠倒，Fe3+与I-反应，指示剂耗尽，无法判断滴定终点（5）10.00 0.0600题型二： 计算各类平衡常数核心知识必备：理解并掌握盖斯定律求算反应热，会熟练利用“三段式”求算反应速率、转化率及各类平衡常数（Ka、Kb、Kh、Kc、Kp、Ksp）。Kp仅适用于气相发生的反应。当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压平衡时某物质的分压=P总(该物质的体积分数)表示时，就可得到该反应的平衡常数Kp。平衡常数的计算通常需要通过图像、表格找出平衡体系中相关成分的浓度，或利用“三段式”求出相关成分的浓度，再通过平衡常数的表达式计算出结果。Ksp的计算比较单一，通常是根据给出的Ksp数据计算离子的浓度，或者根据给出的离子浓度判断沉淀是否发生。盐的水解平衡常数Kh=Kw/Kb(强酸弱碱盐) Kh=Kw/Ka(强碱弱酸盐)，此常数可借助于水的离子积与弱酸弱碱的电离常数加以求算。【典例剖析】(2016四川卷，节选)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其简化流程如下：已知：Ca5(PO4)3F在950不分解；4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C 2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题：（6）在一定条件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:5，达平衡时，CO转化了5/6 。若a kg含Ca5(PO4)3F（相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4，将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:3混合，则相同条件下达平衡时能产生H2_kg。【答案】（6）【解析】（6）根据题给数据利用三段式分析。设CO的起始浓度为1 mol/L，则水蒸气的起始浓度为5 mol/LCO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始浓度（mol/L）1 5 0 0转化浓度（mol/L）5/6 5/6 5/6 5/6平衡浓度（mol/L）1/6 25/6 5/6 5/6则K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同条件下当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:3，平衡常数不变，设转化的CO为x mol。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始浓度（mol/L）1 3 0 0转化浓度（mol/L）x x x x平衡浓度（mol/L）(1-x) (3-x) x x则x2/(1-x)(3-x)=1,解得x=3/4，即达平衡时，CO转化了3/4 mol。转化为P4的Ca5(PO4)3F质量为a10%b%kg，根据反应4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的质量为（3028a10%b%）/（4504）kg，则转化的CO的质量为3/4（3028a10%b%）/（4504）kg，根据反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)知相同条件下达平衡时能产生H2的质量为3/42/28(3028a10%b%）/（4504）kg= kg。【变式训练】已知K、Ka、Kb、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、弱碱的电离平衡常数、水的离子积常数、难溶电解质的溶度积常数。(1)25时，将a molL1的氨水与0.01molL1的盐酸等体积混合，所得溶液中c(NH) c(Cl)，则溶液显 (填“酸”、“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3H2O的电离平衡常数Kb 。cNH4+cOH-cNH3H2O【答案】中 ； 【解析】写出化学反应式：NH3H2ONH + OH-；平衡常数Kb 。结合题意得知：c(NH)c(Cl) =0.005molL1 ;此时溶液显中性c(OH)=10-7 molL1；c(NH3H2O)=(a/2 -0.005) molL1；代入平衡常数表达式就能得出答案。(2)25时，H2SO3HSO3-H的电离常数Ka1102molL1，则该温度下pH3、c(HSO3-)0.1 molL1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)_。【答案】0.01 mol/L【解析】由H2SO3的Ka=c(HSO3-)c(H+)/c(H2SO3)代入数据可得c(H2SO3)0.01 mol/L。(3)高炉炼铁中发生的反应有：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0该反应的平衡常数表达式K ；已知1100时，K0.25，则平衡时CO的转化率为 ；在该温度下，若测得高炉中c(CO2)0.020molL1，c(CO)0.1molL1，则此时反应速率是v正 (填“”、“”或“”)v逆。答案：，20%，。解析：写出化学反应式：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)；平衡常数表达式中不考虑固体物质。起始浓度 c 0 转化浓度 x xx (c-x) x c 0.2c c 平衡浓度 (c-x) x0.02 0.1 代入平衡常数表达式K = 0.25，x=0.2c；转化率 100% 100%= 20%。 某时该，Qc= = = 0.2 0T1温度下的部分实验数据如下表：t/s05001 0001 500c(N2O5)/(molL1)5.003.522.502.50下列说法不正确的是()A500 s内N2O5的分解速率为2.96103 molL1s1BT1温度下的平衡常数K1125,1000 s时转化率为50%C其他条件不变时，T2温度下反应平衡时测得N2O5(g)浓度为2.98 molL1，则T1K3，则T1T3【答案】C【解析】v(N2O5)2.96103molL1s1，A正确；1 000 s后N2O5的浓度不