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高考化学热点知识训练3化学计算一、知识结构由于化学计算涉及的知识面广，对学生综合能力的考查最为明显，所以也是高考考查的热点 。化学计算要掌握的技能和技巧如下：1.握有关化学量和化学式等基础知识的计算，并能熟练运用化学计算中的有关技能和技巧。2.掌握化学基本概念、基本理论及元素的单位和其重要的化合物、有机化学基础、化学实验等知识内容中，具有计算因素的各类问题的综合运用能力。3.从定量的角度上和在较高的深度上，来考查学生的思维品质，即思维的敏捷性、思维的严密性、思维的整体性和思维的创造性等。4.考查学生对相关学科知识的运用能力及将中学各科知识形成网络和体系的能力。二、例题解析例1 现有Na2SO4和H2SO4的混合溶液100 mL，其中Na2SO4的浓度为0.5 mol/L ，H2 SO4的浓度为1 mol/L。现要将上述混合溶液中Na2SO4的浓度改为0.2 mol/L,H2SO4的浓度改为2 mol/L，应加入98%(密度为1.84 g/cm3)的浓H2SO4多少毫升?然后加水 稀释到多少毫升?【解析】加98%H2SO4溶液和水稀释前后，溶质Na2SO4量不变则设加水稀释到V mL有关系：0.51000.2V V250 mL需加纯硫酸n(H2SO4)0.252-0.110.4 mol折算成98%(密度1.84 g/cm3)的硫酸体积为V最后加水稀释至250 mL。例2 已知常温时反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2在水溶液中能发生，将22. 4 g由铜和三氧化二铁组成的混合粉末加入到浓度为1 mol/L的硫酸中，使之发生反应。(1)若固体恰好全部溶解，消耗硫酸的体积为V，求V的取值范围。(2)若硫酸溶液过量，反应后溶液的体积为1 L，测得此溶液中Fe2浓度为0.1 mol/L, 求原混合物中含铜多少克?【解析】在有并列反应或连续反应的情况下，如果用字母表示反应物的用量，则需要进行多种情况的过量关系计算。一般来说，首先判断可能发生的反应，寻找界点，确定区域，然后在各个界点和区域范围内讨论求解。(1)固体全部溶解，涉及的反应有：Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)4+3H2O Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4可通过恰好反应的极端情况，寻找界点，假设固体中只有Fe2O3，反应仅按式进行， 显然恰好反应时，应满足：1V322.4/160，解得V0.42假设固体是Cu和Fe2O3的混合物，反应按、两式进行，若要固体恰好溶解，物质的 量应满足：n(Cu)nFe2(SO4)3n(Fe2O3)x mol依题意：64x+160x22.4，解得x0.1由反应式可得关系式 1V30.1，V0.3所以V的取值范围是：0.3V0.42(2)溶液中n(Fe2)0.1 mol，它是由反应式生成的，因为Fe2(SO4)3和Cu谁过量，题目中不明确，故需要加以讨论。若Cu过量，则n(Fe2O3)nFe2(SO4)3n(FeSO4) 0.05 mol,Cu的质量为：22.4-n(Fe2O3)22.4-0.0516014.4(g)若Fe2(SO4)3过量，则n(Cu)n(FeSO4)0.05 mol,Cu的质 量为：0.05643.2 (g)综上讨论，原混合物中铜的质量为14.4g或3.2 g。例3 把物质的量为a mol NH3、O2组成的混合气体，导入密闭反应器中，在催化剂存在下发生化学反应，若NH3、O2混合气中的O2为x mol，生成的HNO3为y mol。试确定x 在不同取值范围的yf(x)函数表达式，并画出相应的函数图像。【解析】氨气、氧气的混合气体在催化剂存在下发生反应的化学方程式是： 4NH3+5O24NO+6H2O 当氧气过量时，反应生成的一氧化氮又可继续氧化为二氧化氮：2NO+O22NO2 二氧化氮、氧气的混合气又可跟水反应，生成硝酸：4NO+O2+2H2O4HNO3 把上述反应相加，可以得到氨气与氧气反应生成硝酸的化学方程式：NH3+2O2HNO3+H2O 分析上述 、 两个化学方程式，可以得知NH3与O2这两种反应物，在不同的物质的量之比时，发生的两个不同反应。(1)当x5a/9时，按反应 进行，NH3只能氧化至一氧化氮，没有硝酸生成，此时y0。 (2)当x2a/3时，按反应进行，(a-x)mol NH3可以全部转化为硝酸：NH3+2O2HNO3+H2Oa-x (a-x) 所得硝酸的物质的量为：ya-x当x2a/3mol时，生成HNO3的物质的量最大，其数值为a/3mol。(3)当5a/9x2a/3时，反应按 进行。设按反应被氧化的NH3为b mol，按反应被氧化的NH3为y mol 两个反应消耗NH3的物质的量之和为：b+ya-x 两个反应消耗O2的物质的量之和为：5a/4+2yx解以上两方程组可得HNO3的函数表达式：y3x-5a/3(4)有关函数图像：能力训练1、把100g10%的Na2SO4溶液的质量分数增加到20%,可采取的方法是（ ）蒸发掉45g水蒸发掉50g 水加入10g Na2SO4固体加入12.5gNa2SO4固体A B C D2、t时，物质的量浓度相等的两份NaCl溶液，一份蒸发掉x g水，冷却到原温度，析出a gNaCl晶体；另一份蒸发掉y g水，冷却到原温度，析出b gNaCl晶体。则t时NaCl的溶解度一定是（ ）A100 g B g C100 g D100 g3、在某温度下，将200gKNO3溶液蒸发掉10g水或向其中加入10gKNO3固体，均可使溶液达到饱和，则该温度下KNO3饱和溶液中溶质的质量分数是（ ） A20.6% B47.5% C50.0% D52.8%4、某盐在不同温度下的溶解度如下表。若把质量分数为15.8%的该盐溶液由50逐渐冷却,开始析出晶体的温度范围是（ ）A010 B1020 C2030 D30405一定的条件下， 4g某“水”完全分解产生氧气3.2g，此“水”是（ ）A1H216O B2H216O C1H218O D2H218O6相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是（ ）AAl BAl2O3 CAl Cl3 DAl(OH)37锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为（ ）A2mol B1 mol C0.5mol D0.25mol8有BaCl2和NaCl的混合溶液aL，将它均分成两份。一份滴加稀硫酸，使Ba2+离子完全沉淀；另一份滴加AgNO3溶液，使Cl离子完全沉淀。反应中消耗xmol H2SO4、ymol AgNO3。据此得知原混合溶液中的c(Na+)/ molL-1为（ ）Ay-2x）/aB(y-x)/aC(2y-2x)/a D(2y-4x)/a9在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合物溶液中加入b molBaCl2，恰好使溶液中的离子完全沉淀；如加入足量强碱并加热可得到c molNH3气，则原溶液中的Al3+离子浓度为（ ）mol/LA B C D10某同学拟用“甲醛法”测定工业产品中氯化铵的纯度(假定杂质不与甲醛反应)反应为：4NH4Cl+6HCHO(CH2)6N4+4HCl+6H2O，称取15g该样品溶于水，加入足量的甲醛并加水配成100mL溶液。从中取出10mL，滴入酚酞再用01molL的NaOH溶液滴定，到滴定终点时消耗NaOH溶液2500mL，该样品中氯化铵的质量分数为 ( )A8.92B85.6C89.2D92.311.下图是几种盐的溶解度曲线。下列说法正确的是( )A.40时，将35 g食盐溶于100 g水中，降温至0时，可析出氯化钠晶体B.20 时，硝酸钾饱和溶液的质量分数是31.6%C.60时，200 g水中溶解80 g硫酸铜达饱和。当降温至30时，可析出30g硫酸铜晶体D.30时，将35 g硝酸钾和35 g食盐同时溶于100 g水中，蒸发时先析出的是氯化钠12.下图为X、Y两种物质饱和溶液的质量分数随温度变化的曲线，现在各150 g水中分别加入60g X和80g Y，加热使它们完全溶解，并蒸发除去50 g水后，将温度冷却到t。关于这一实验的下列叙述中正确的是( )A.t时溶液中X、Y的质量分数相等B.t时溶液中X的质量分数比Y的质量分数小C.t时析出固体XD.t时析出固体Y1376.8mg铜与适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，如果NO3离子减少2103mol（不考虑水解），则溶液中H离子同时下降（ ）A 4.0103mol B4.4103mol C3.2103mol D2.2103mol141mol CH4气体完全燃烧放出的热量为802kJ，但当不完全燃烧仅生成CO和H2O时，放出的热量为519kJ，如果1mol CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2和H2O，并释放出731.25kJ的热量，则这一定量O2量的质量为（ ）A48g B56g C60g D64g15工业上以CaO和HNO3为原料制备Ca(NO3)24H2O晶体。为确保制备过程中既不补充水分，也无多余的水分，所用硝酸溶液中溶质的质量分数应为（ ）A70.0% B69.5% C63.6% D53.8%16向200mL 0.1mol/L Fe(NO3)2溶液中加入适量NaOH，使Fe2恰好完全沉淀，小心加热此混合物，直到水分蒸干，然后灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为( )A 4.36g B5.54g C4.84g D5.00g17由锌、铁、钠、镁四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为6.72L，则混合物中一定含有的金属是（ ）A锌 B铁 C钠 D镁18在一个密闭容器中，用等物质的量的A和B发生反应：A(g)+2B(g) 2C(g)。当反应达到平衡时，如果混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则此时A的转化率为（ ）A 30 % B40% C50% D60%19将5.6 g Fe投入浓硝酸溶液，产生红棕色气体A，把所得溶液减压蒸干，得到20g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物，将该固体在高温下加热，得到红褐色的Fe2O3和气体B，A、B气体混合通入水中，剩余气体的体积为（ ）mLA1120 B2240 C360 D448020将7.0g纯铁条投入某200mL稀HNO3溶液中，铁条逐渐溶解，并产生大量无色气泡；一段时间后，气泡已逐渐消失，但铁条还在溶解，并最终溶解完全；同时将先前产生的无色气泡通入某装有2.4g O2和液态水的密闭容器中，振动容器后发现里面气体的压强几钠乎为零。则原溶液中HNO3物质的量的浓度是（ ）mol/LA1 B1.5 C2 D321.下图表示在已平衡的天平两托盘上，在一边A g Mg，另一边加B g Al,要维持天平仍平衡 ，问A、B的关系及各自的取值范围。22.充分燃烧50g黄铁矿粉末，然后将生成的SO2跟24gO2混合并在一定条件下发生反应，将反应后的气体先用冰水冷却，得40g无色晶体，剩余气体再与氢硫酸充分反应生成44g淡黄色沉淀。问：(1)SO2的转化率为多少?(2)黄铁矿含硫的百分率是多少?23.有一包固体混合物，其中含硝酸钠和不溶性杂质。在其中加入一定量水，使其充分溶解 ，其溶解情况如下：温度/102030剩余固体/g20113272试通过计算回答：(1)此实验所加水的质量为多少克?(2)原混合物中硝酸钠质量为多少克?(3)欲完全溶解混合物中的硝酸钠，所需最低温度是多少?硝酸钠溶解度表温度/102540505560657080溶解度/g819210411411712413015016624.参照物质的溶解度，用NaOH(s)、水、CaCO3(s)、盐酸为原料制取33 g纯NaHCO3 物质NaHCO3Na2CO3NaOH25的溶解度/g933110(1)若用水100 g，则制取时需用NaOH g。(2)若用NaOH(s)17.86 g，则需用水 g。25.将过量Mg粉溶于100 mL 1.5 mol/L 稀H2SO4中，反应结束后，滤去多余Mg粉，滤液在t下蒸发，当滤液质量为63 g时开始析出MgSO4xH2O晶体，当析出晶体13.47 g时，剩下滤液40 g。求(1)生成MgSO4的物质的量；(2)t时该晶体的溶解度；(3)MgSO4 xH2O中的x值。26.常温下，将20.0 g 14.0%的NaCl溶液跟30.0 g 24.0%的NaCl溶液混合，得到密度为1.15 g/mL 的混合溶液。计算：(1)该混合溶液中溶质的质量分数；(2)该溶液的物质的量浓度；(3)在1000 g水中需溶入多少摩NaCl，才能使其浓度恰与上述混合溶液的浓度相等?27.有氯化亚铁、氯化铜混合溶液400 mL，经测定其中Cl浓度是a mol/L。投入过量的锌粉b g,充分反应后过滤，洗涤所得固体残渣并干燥，称知质量为c g(1)求原混合溶液Fe2、Cu2的物质的量浓度 ；(2)b的数值应 a g，其计算式如下： ；(3)c的数值越大，说明混合溶液中氯化铜含量 ，c的最大值(以a、b表示)应 g。28.将某种碳酸钠晶体(Na2CO3nH2O)和碳酸氢钠的混合物10.4 g加热到质量不再减 少时 还剩下残渣7.95 g。加热时产生的气体依次通过浓H2SO4与NaOH溶液，使NaOH溶液增重1 .1 g(假设气体全部被吸收)。求：(1)混合物中NaHCO3质量分数；(2)Na2CO3nH2O中n的值。29.现有一份CuO和Cu2O混合物，用H2还原法测定其中CuO的质量 x(g)，实验中可以测 定如 下数据：W为混合物的质量(g)，W(H2O)为生成H2O的质量(g)，W(Cu)为生成Cu的质量(g )，V(H2)为消耗的H2标准状况下的体积(L)(1)为了计算x，至少需要测定上述四个数据中的 个，这几个数据的组合共有 种，请将这些组合一一填入下表空格中。说明： 选用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具体计算式。 每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。(2)从上述组合中选写一个含W的求x的计算式：x 。30.(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体，NiO(氧化镍)晶 体的结构与NaCl相同，Ni2与最邻近O2的核间距离为a108cm，计算 NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所 示的缺陷：一个Ni2空缺，另两个Ni2被两个Ni3所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值都发生了变化。某氧化镍样品组成为NiO，试计算该晶体中Ni3与Ni2的离子数之比。31.向100 mL某二价金属M的氢氧化物澄清溶液中加入过量的NaHCO3溶液，生成了MCO3 沉淀，过滤，将沉淀置于足量的盐酸溶液中，在标准状况下收集到了4.48 L气体。将滤液加水稀释至250 mL，取出25 mL恰好与20 mL盐酸完全反应，在标准状况下收集到了1.12L气体。(1)M的氢氧化物澄清溶液与NaHCO3溶液反应的化学方程式为 。(2)要计算金属M的相对原子质量，你认为还必需要下列哪项数据(填选项数字)? M的氢氧化物溶液的物质的量浓度(设为2 mol/L) M的碳酸盐的质量(设为39.4 g) 与M的碳酸盐反应的盐酸的物质的量浓度(设为0.1 mol/L) 题设条件充足，不需要补充数据(3)根据你的选择，试计算金属M的相对原子质量和加入的NaHCO3溶液中所含NaHCO3的质 量。32.本案相对分子质量用以下数据：H2O18.0 CaO56.0 CaO272.0过氧化钙是一种完全无毒的氧化物，通常含有部分CaO,且带有数量不等的结晶水。为分析某 过氧化钙样品的组成，进行了如下实验： 称取0.270 g样品，灼热使之完全分解，生成CaO、O2和H2O，得到的O2在标准状况下体积为33.6 mL。 另取0.120 g样品，溶于稀盐酸，加热煮沸，使生成的H2O2完全分解。然后将溶液中的Ca2完全转化为CaC2O4沉淀，经过滤洗涤后，将沉淀溶于热的稀硫酸，用0.02 00 mol/L KMnO4溶液滴定，共用去31.0 mL KMnO4溶液。化学方程式如下：5CaC2O4+2KMnO4+8H2SO4K2SO4+2MnSO4+5CaSO4+10CO2+8H2O(1)写出CaO2受热分解的化学方程式。(2)计算样品中CaO2的质量分数。(3)计算样品中CaO2xH2O的x值。33.(1)邻苯二甲酸氢钾(相对分子质量为204.2)可以用于标定NaOH溶液的浓度，反应如下：KHC8H4O4+NaOHKNaC8H4O4+H2O。准确称取KHC8H4O4晶体0.5105g，溶于水后加 入酚酞指示剂，用NaOH溶液滴定至溶液呈淡红色消耗NaOH20.00mL。计算NaOH溶液的物质的量浓度(结果保留4位有效数字)。(2)食醋中除醋酸外，还含有其他有机酸，食醋的总酸度以每1000mL食醋中含醋酸(其他酸也 折算作醋酸)的质量(g)表示，通常写作CH3COOH%。用移液管移取市售食醋50.00mL，置于2 50mL容量瓶中，用水稀释至刻度。再从中移取25.00mL，用上小题已知浓度的NaOH溶液滴定 ，消耗碱液体积为V(mL)，写出CH3COOH%的计算式。(3)已知0.1mol/L邻苯二甲酸溶液的pH大于1，取等体积的邻苯二甲酸溶液和某KOH溶液混合，测得混合溶液的pH等于7，则碱与酸的浓度比值(x)为 (选填下列选项编号)。A.x2 B.x=2 C.2x1 D.x=1 E.1x F.x=34.为除去火力发电站的废气中的二氧化硫，可用碳酸钙或氢氧化钙的悬浊水溶液洗涤，反应产物为石膏(CaSO42H2O)。(1)写出上述两个反应的化学方程式。(2)设废气10000m3/h，含二氧化硫0.150%(0，1.01105Pa),二氧化硫的净化率为95%，问一昼夜需要多少kg碳酸钙?(3)在2题的条件下每天得到多少kg石膏?35.如下图为电解NaOH溶液的示意图：(1)在图中标出钠离子和氢氧根离子的运动方向。(2)已知电流表的读数是0.6A，则一秒钟通过溶液截面的阴、阳离子数分别为 ， 。(3)写出电解氢氧化钠水溶液的化学反应方程式：(4)从能量转化的角度看，通电时能量由 能转化为 能与 能。在上述电路中，若电源电动势为，内阻为r ，电解槽中溶液的等效电阻为R，电流表的读数为I，电解时间为t，则这段时间内转化为化 学能的能量为 。(5)将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1L(密度为1.06gcm3)用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010(1.0%)时停止电解。则电解后 溶液中所含溶质的质量分数为 。 阳极上析出物质的物质的量为 。(6)已知铅蓄电池充、放电的总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O上题(5)NaOH溶液电解时若使用铅蓄电池作电源，电解过程中蓄电池内消耗硫酸的物质的量 至少为 。21.MgH2，酸足量时1 ，酸不足时 1A-1。AlH2，碱足量时2，碱不足时2B-3. 酸碱均过量时，要使天平平衡需12，有的关系，取值范围0A12是对的。0B27是不对的，因为产生等量H2时 耗Al量比Mg少，故应由B12.3 75，得0B12.375. 酸碱均不足时，并非AB12，应是A-1B-3，即AB-2，这是关 键，取值范围B27，A25而无上限(只需符合AB-2)。 酸对Mg不足，碱对Al有余时，应为A-1。取值范围怎样?酸对Mg不足，当然需A12，这时B应由A-1算式而定，将A12代入知B12.375，故B的取值范围为27B1 2.375.而Mg是否为27A12?不是的。当B27时，A应由A-1决 定，即A-1得A25，令B27，则A25，A的取值范围为12A25。 酸对Mg有余，碱对Al不足时，应有B-3，而A12，B27，可见这种情况是不可能的。22.(1)80% (2)40%23.(1)因为在10、40、75时剩余固体量依次减少，所以说明10和40时溶液一定是 饱和的。设加入的水为x.(104-81)100(201-132)x，解得x300 g(2)在75时，混合物中硝酸钠是否全部溶解了?设40到70时，在300g水中又溶解了y g 硝酸钠。(150-104)100y300，解得y138 g(132-72) g说明硝酸钠在70之前就已全部溶解了。设10时300 g水中溶解了zg硝酸钠。81100z300， z243 g从10到75又溶解的硝酸钠：201-72129(g)混合物中总共含硝酸钠：243+129372(g)。(3)设t时硝酸钠恰好溶解在300 g水中，此时硝酸钠的溶解度为S g。S100372300， S124 g查硝酸钠溶解度表可得温度为60。故完全溶解混合物中硝酸钠所需最低温度为60。24.(1)20 (2)50 25.(1)0.15 mol (2)141.4 g (3)726.(1)20% (2)3.93 mol/L (3)4.27 mol27.有关反应的化学方程式：Zn+FeCl2Fe+ZnCl2Zn+CuCl2Cu+ZnCl2(1)根据溶液Cl的物质的量和反应前后固体的质量变化两关系可求得Fe2和Cu2的量。设FeCl2 x mol,CuCl2y mol，则有解得：x,则Cu2，Fe2。(2)由于x+y0.2a mol，且b g Zn粉为过量，则b0.2a65 g，即b13a g。(3)在Cl的总量一定的情况下，溶液中Cu2和Fe2总量也一定，消耗的Zn的总量也不变，所以滤液c的质量越大，则生成的Cu越多，原溶液中CuCl2的含量越大；当原溶液中只含CuCl2时，滤渣c的质量最大。即Fe20，有b-0.2a-c0，cb-0.2a。28.40.4% (12)n1 29.(1)2，5W、W(H2O)W、W(Cu)W、V(H2)W(H2O)、W(Cu)W(Cu)、V(H2)(2)30.(1)1cm3中阴、阳离子总数=()31cm3中Ni2O2离子对数=()3密度=(2)解法：设1 mol中含Ni3x mol, Ni2