高考化学二轮复习-专题8-利用三段式、转化率、产率计算及利用方程式关系式计算、原子守恒计算导学案

1 利用三段式 转化率 产率计算及利用方程式关系式计算 原子守利用三段式 转化率 产率计算及利用方程式关系式计算 原子守 恒计算恒计算 学习目标学习目标 1 掌握 三段式 计算方法 能够利用三段式计算平衡常数 转化率 产率等 2 培养化学反应中守恒的核心思想 能够利用关系式 原子守恒等快准计算 一 三段式解答平衡常数 转化率 产率等的计算一 三段式解答平衡常数 转化率 产率等的计算 例题 2013 广州一模 节选 亚磷酸 H3PO3 是二元酸 H3PO3溶液存在电离平衡 H3PO3H H2PO3 某温度下 0 10 mol L 1的 H3PO3溶液 pH 的读数为 1 6 即此时 溶液中 c H 2 7 10 2 mol L 1 求该温度下上述电离平衡的平衡常数K 写出计算 过程 H3PO3第二步电离忽略不计 结果保留两位有效数字 解 H3PO3 H H2PO3 起始时各物质的浓度 mol L 1 0 10 0 0 转化的各物质的浓度 mol L 1 2 5 10 2 2 5 10 2 2 5 10 2 平衡时各物质的浓度 mol L 1 0 10 2 5 10 2 2 5 10 2 2 5 10 2 3 2 22 33 32 103 8 105 210 0 105 2105 2 POHc POHcHc K mol L 1 方法归纳 1 写出有关化学反应方程式 2 确定各物质的起始 转化 平衡 或某一时刻 时的物质的量 物质的量浓度 3 根据已知条件建立等式关系并做解答 说明 三段式是梳理化学反应各物质量的变化的好工具 这个工具使用的对象是任意 一个反应 可以是可逆的 也可以是不可逆的 可以是反应开始直到平衡的 也可以是反 应到某一时刻的 甚至可以是从一个时间点到下一个时间点的 梳理完了 该算什 么就算什么 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比 计算平衡常数 一定要代入平衡时各物质的物质的量浓度 转化率 反应物起始的浓度 反应物转化的浓度 100 产率 100 理论产量 实际产量 巩固练习 1 1 2014 广东高考 节选 用 CaSO4代替 O2与燃料 CO 反应 既可提高燃 2 烧效率 又能得到高纯 CO2 是一种高效 清洁 经济的新型燃烧技术 反应 为主反应 反应 和 为副反应 1 4CaSO4 s CO g 1 4CaS s CO2 g H1 47 3kJ mol 1 CaSO4 s CO g CaO s CO2 g SO2 g H2 210 5kJ mol 1 CO g 1 2C s 1 2CO2 g H3 86 2kJ mol 1 3 向盛有 CaSO4的真空恒容密闭容器中充入 CO 反应 于 900 达到平衡 c平衡 CO 8 0X10 5 mol L 1 计算 CO 的转化率 忽略副反应 结果保留两位有效数字 巩固练习 1 2 2014 天津理综 节选 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破 图 a 表 示 500 60 0 MPa 条件下 原料气投料比与平衡时 NH3体积分数的关系 根据图中 a 点 数据计算 N2的平衡体积分数 二 利用方程式关系式计算二 利用方程式关系式计算 例题 氯化亚铜 CuCl 是重要的化工原料 国家标准 规定合格 CuCl 产品的主要质量指标为 CuCl 的质量分数大于 96 50 准确称 0 2500g CuCl 样品置于一定量的 0 5mol L 1FeCl3溶液中 待样品完全溶解后 加水 20mL 用 0 1000mol L 1的 Ce SO4 2溶液滴定到终点 消耗 24 60mL Ce SO4 2溶液 有关化学反应 为 Fe3 CuCl Fe2 Cu2 Cl Ce4 Fe2 Fe3 Ce3 通过计算说明上述样品中 CuCl 的质量分 数是否符合标准 解 由方程式可得关系式为 CuCl Fe2 Ge4 即 n CuCl n Ce SO4 2 0 1000mol L 1 24 60 10 3 L 0 00246mol 故 CuCl 的质量分数为 9 97 100 2500 0 5 9900246 0 g molgmol 符合标准 3 方法归纳 关系式法解题的核心思想是化学反应中质量守恒 各反应物与生成物之间存 在着最基本的比例 数量 关系 是多个互相联系的化学式或多步反应计算的常用方法 其 关键是根据有关化学式或反应式及物质间转化的定量关系 找出关系式和关系量 能简化 解题步骤 准确快速将题解出 巩固练习 2 1 2012 上海高考 节选 回收得到的 SeO2的含量 可以通过下面的方 法测定 SeO2 KI HNO3 Se I2 KNO3 H2O I2 2Na2S2O3 Na2S4O6 2NaI 配平方程式 标出电子转移的方向和数目 实验中 准确称量 SeO2样品 0 1500g 消耗了 0 2000 mol L 的 Na2S2O3溶液 25 00 mL 所测定的样品中 SeO2的质量分数为 巩固练习 2 2 2014 广州一模 节选 Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂 测定其 浓度的过程如下 准确称取a g KIO3 化学式量 214 固体配成溶液 加入过量 KI 固体 和 H2SO4溶液 滴加指示剂 用 Na2S2O3溶液滴定至终点 消耗 Na2S2O3溶液的体积为 V mL 则c Na2S2O3 mol L 1 只列出算式 不作运算 已知 IO3 5I 6H 3I2 3H2O 2S2O32 I2 S4O62 2I 三 利用原子守恒计算三 利用原子守恒计算 例题 2013 东高考 节选 银铜合金广泛用于航空工业 从切割废料中回收银并制备 铜化工产品的工艺如下的 注 Al OH 3和 Cu OH 2开始分解的温度分别为 450 和 80 3 完成煅烧过程中一个反应的化学方程式 CuO Al2O3 CuAlO2 4 若银铜合金中铜的质量分数为 63 5 理论上 5 0kg 废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2 至少需要 1 0mol L 1的 Al2 SO4 3溶液 L 4 分析 3 根据氧化还原反应的特征推断 铜元素由 2 价降为 1 价 铝元素化合价不变 由此推断反应前后升价元素一定是氧 化合价由 2 升为 0 即缺少的生成物为 O2 根据化 合价升降配平可得 CuO 2Al2O34CuAlO2 O2 4 m Cu 5 0 103g 63 5 则 n Cu 5 0 103g 63 5 63 5g mol 50 0mol 根据铜守恒可得转化关系式 Cu CuAlO2 则 n CuAlO2 n Cu 50 0mol 根据铝守恒可得转化关系式 Al2 SO4 3 2CuAlO2 则 n Al2 SO4 3 2 1 n CuAlO2 25 0mol V Al2 SO4 3 L mol mol c n 0 25 0 1 0 25 SOAl SOAl 1 342 342 方法归纳 化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量 质量 气体体积 之间的数量关系 就必然能反映出化学反应前后原子个数 电荷数 得失电子数 总质量 等都是守恒的 巧用守恒规律 常能简化解题步骤 准确快速将题解出 巩固练习 3 1 已知氮的氧化物和 NaOH 溶液发生的化学反应如下 3NO2 2NaOH 2NaNO3 NO H2O NO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2O 现有 m molNO2和 n molNO 组成的混合气体 要用 NaOH 溶液使其完全吸收无气体剩余 则 需浓度为 a mol L 的 NaOH 溶液 的体积为 巩固练习 3 2 2014 四川理综 节选 污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造 福人类的重要研究课题 某化学研究小组利用软锰矿 主要成分为 MnO2 另含有少量头铁 铝 铜 镍等金属化合物 作脱硫剂 通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的 SO2 又制 得电池材料 MnO2 反应条件已略去 请回答下列问题 6 假设脱除的 SO2只与软锰矿浆中的 MnO2反应 按照图示流程 将 a m3 标准状况 含 SO2的体积分数为 b 的尾气通入矿浆 若 SO2的脱除率为 89 6 最终得到 MnO2的质量为 c kg 则除去铁 铝 铜 镍等杂质时 所引入的锰元素相当于 MnO2 kg 8 8 利用三段式计算平衡常数 转化率 产率及利用关系式 原子守恒快准计算 利用三段式计算平衡常数 转化率 产率及利用关系式 原子守恒快准计算 巩固 练习 参考答案或解析 5 1 1 1 1 由图 18 查得反应 在 900 时 lgK 2 平衡常数 K 102 100 设容器容积为 VL 反应 达到平衡时 CO 的浓度减少 Xmol L 1 4CaSO4 s CO g 1 4CaS s CO2 g 起始时物质的量浓度 mol L 8 0 10 5 0 转化的物质的量浓度 mol L X X 平衡时物质的量浓度 mol L 8 0 10 5 X 100 100 8 5 2 x COc COc K 平衡 平衡 X 100 8 0 10 5 8 0 10 3 99 100 100 8100 8 100 8 5 3 5 V V CO 转化率 1 1 2 2 由图中看出当 N2与 H2物质的量比为 1 3 时 NH3的平衡体积分数最大 为 42 设平衡时转化的 N2的物质的量为x mol 由三段式 N2 3H2 2NH3 起始时物质的量 mol 1 3 0 转化物质的量 mol x 3x 2x 平衡时物质的量 mol 1 x 3 3x 2x 42 100 2331 2 xxx x 则x 0 59 则平衡时 N2的体积分数为 5 14 100 59 0 24 59 0 1 2 2 1 1 利用前面配平的方程式可得关系式 SeO2 2I2 4Na2S2O3 则样品中 SeO2的质量分数为 100 1500 0 111 4 0 025LL0 2000mol 1 g molg 92 5 2 2 2 2 6000a 214V 或 3000a 107V 其它正确答案也给分 3 3 1 1 观察给定的反应 N 最终全部转化为 NaNO3和 NaNO2 n Na 与 n N 都是 1 1 的关系 即 n NaOH n NO2 n NO m n mol 故 V NaOH m n a L 3