2020届高考化学难点点点过专题01物质的量与化学计算（含解析）.docx

物质的量与化学计算【考情分析】化学计算贯穿于高中化学始终，是每年高考的必考内容。近几年高考试卷中的化学计算在命题立意、情景创设、设问角度及表达方式上基本保持科学、规范、简洁、灵活的特色，并有所突破、创新。化学计算主要考查学生知识建构的整体性和灵活应用的能力，综合性较强，试题整体的计算量不大，更多的是对化学基本概念、理论和性质的理解，突出对思维品质和化学思维方法的考查。选题背景与实际问题紧密结合，把物质性质、实验操作与化学计算有机融合，突出了化学计算的本质，体现化学学科对计算的要求，更体现对计算综合能力的考查。化学计算的关键是对概念的正确理解，在教学中要加强概念间的联系，认识概念间量的关系，把概念定律联系起来，在讲解化学概念的化学涵义的同时要讲解清楚它的数学涵义，以及建立知识点、线与面之间的关系（建构知识的体系结构）。高考中化学计算常考的计算方法有关系式法和守恒法等。【考点归纳】1.与化学反应有关的计算（1）解题方法：根据化学方程式的计算，多以物质的量为核心，考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系，以及反应物的转化率或产物的产率的计算，同时还可以融入多种化学解题思想，比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等。公式法：应用从化学原理和化学定律总结归纳的一般公式进行解题的一种方法。公式法的优点是思维推理过程有据可循，并能迅速地列出具体解题算式。公式法在解决有关溶液的计算时应用比较广泛，应用此法必须注重公式的推导和应用范围，及公式中各文字所代表的意义，只有这样才能灵活运用公式，避免生搬硬套。关系式法：关系式法也叫比例法，就是根据物质组成、化学反应中有关物质数量间的关系建立未知量和已知量之间的关系，根据关系式确定的数量关系，进行化学计算的方法。用关系式法解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：利用物料守恒关系建立关系式、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式、利用方程式的加合建立关系式。利用关系式法可以省去不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。涉及到多步反应体系的计算，往往依据若个化学反应方程式的关系式或原子个数守恒，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解。关系式法解题的答题思路：分析题中反应写出各步反应方程式根据反应中各物质的计量数关系确定已知物质与待求物质的物质的量关系列比例求算或分析题中反应根据某元素原子守恒确定关系式列比例求解。守恒法：“守恒法”是中学化学经常采用的技巧性解题方法之一，是高考中常用的一种解题方法和解题技巧。本质上守恒法不外乎质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。化学反应的实质是原子间的重新结合，所以一切化学反应都存在着物料守恒（质量守恒，微粒个数守恒）；宏观上各元素质量反应前后相等即质量守恒，微观上任一微观粒子（如原子、分子、离子等）反应前后个数相等。运用质量守恒的关键：准确判断在整个反应过程中哪一种元素的原子的个数或物质的量不发生改变，淡化中间过程，快速解题。得失电子守恒是针对氧化还原反应，氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等。转移电子守恒法解题步骤：找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物(谁变价)；确定一个原子或离子得失电子数(变几价)；根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式(几个变)；对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。电荷守恒一般是指在电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等，溶液呈电中性。电荷守恒的解题依据是：电解质溶液中不论存在多少种离子，溶液都是呈电中性的，即阴离子所带电荷总数和阳离子所带电荷总数相等。解题的关键是：找全离子，离子带几个电荷乘几。一般情况下，能用“守恒法”解答的题目也能用其它方法解决，但较费时且易出错。而“守恒法”则是利用物质变化过程中某一特定量固定不变来解决问题，其特点是不纠缠于细枝末节，只关注始态和终态，寻找变化前后特有的守恒因素，快速建立等式关系，巧妙作答，可节省做题时间，能提高解题速率和准确率。（2）解题步骤：设所求物质的物质的量为n；写出有关的化学方程式；找出相关物质对应的化学计量数，从而找出相关物质的物质的量之比；将有关的四个量列出比例式；根据比例式求出n，再求m、V或c；写出简明答案。2.氧化还原反应的相关计算氧化还原反应计算是历次考试的重要考点，往往与阿伏伽德罗常数、物质的量等结合在一起考查，掌握正确的解题思路和技巧一般难度不大。(1)基本方法：对于氧化还原反应的计算，关键是根据氧化还原反应的实质得失电子守恒，列出守恒关系式求解，即n(氧化剂) 变价原子个数化合价变化值n(还原剂)变价原子个数化合价变化值。（2）解题步骤：找出氧化剂、还原剂及对应产物；准确找出一个微粒（原子、离子或分子）对应的得失电子数目；设未知数、依据电子守恒列出关系式、计算出未知量。(3)特殊题型：对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子无损耗，可直接根据起始物和最终产物得失电子相等，删去中间产物，建立二者之间的守恒关系，迅速求解。例如：CuNOxHNO3，则Cu失去电子的物质的量等于H2O2得电子的物质的量，忽略HNO3参与反应过程。【过关练习】1.一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 gcm3)，其浓度为_ molL1。2.高锰酸钾纯度的测定：称取1.080 0 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.200 0 molL1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，该样品的纯度为_(列出计算式即可，已知2MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O)。3.盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，定义式为B (n为物质的量)。为测量样品的B值，取样品m g，准确加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水。以酚酞为指示剂，用c molL1的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去，已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按上述步骤做空白对照试验，消耗NaOH溶液V0 mL。已知该样品中Fe质量分数w，则B的表达式为_。4水中溶解氧的测定方法如下：向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液，生成MnO(OH)2沉淀，密封静置；加入适量稀H2SO4，待MnO(OH)2与I完全反应生成Mn2和I2后，以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下，取加过一定量CaO28H2O的池塘水样100.00 mL，按上述方法测定水中溶解氧量，消耗0.010 00 molL1 Na2S2O3标准溶液13.50 mL。计算该水样中的溶解氧为_mgL1。O2MnO(OH)2I2S4O5.某种矿石中铁元素以氧化物FemOn形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取25.0 g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 molL1的酸性KMnO4滴定，至终点时消耗KMnO4溶液体积为 25.0 mL。该铁矿石中铁元素的质量分数为 ，氧化物FemOn的化学式为 (m、n为正整数)。(提示：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，8HMnO5Fe2=Mn25Fe34H2O。)6. 聚合硫酸铁的化学式可表示为Fea(OH)b(SO4)cm。取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，将所得溶液平均分为两等份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.747 5 g。另一份溶液，加热煮沸后，滴加稍过量SnCl2溶液，使Fe3还原为Fe2，用甲基橙除去过量SnCl2；然后用0.020 00 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定，到达滴定终点时共用去K2Cr2O7标准溶液50.00 mL。计算聚合硫酸铁晶体中a、b、c的最简整数比。(已知：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O)7.高锰酸钾纯度的测定：称取1.080 0 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.200 0 molL1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL。该样品的纯度为_(列出计算式即可，已知2MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O)。8.铬元素总浓度的测定：准确移取25.00 mL 含Cr2O和Cr3的酸性废水，向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液将Cr3氧化成Cr2O，煮沸除去过量的(NH4)2S2O8；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015 molL1的Na2S2O3标准溶液，终点时消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。废水中铬元素总浓度 mgL1。已知沉淀过程中发生的反应如下：2Cr33S2O7H2O=Cr2O6SO14HCr2O6I14H=2Cr33I27H2OI22S2O=2IS2O9.将500 mL(标准状况)含有CO的某气体样品通过盛有足量I2O5的干燥管，170 下充分反应，用水乙醇混合液充分溶解产物I2，定容到100 mL。取25.00 mL，用0.0100 molL1 Na2S2O3标准溶液滴定，消耗标准溶液20.00 mL，则样品气中CO的体积分数为_。(已知：气体样品中其他成分与I2O5不反应；2Na2S2O3I2=2NaINa2S4O6)10.高铁酸盐也是常用的水处理剂。高铁酸钠(Na2FeO4)可用如下反应制备：2FeSO46Na2O2=2Na2FeO42Na2O2Na2SO4O2，若生成2 mol Na2FeO4，则反应中电子转移的物质的量为_mol。高铁酸盐可将水体中的Mn2氧化为MnO2进行除去，若氧化含Mn21 mg的水体样本，需要1.2 mgL1高铁酸钾_ L。11.某厂废水中含1.00103molL1的Cr2O，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4 (Cr的化合价为3，Fe的化合价依次为3、2)。欲使1 L该废水中的Cr2O完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。理论上需要加入_ g FeSO47H2O。12.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4，方法如下：高温下使软锰矿与过量KOH(s)和KClO3(s)反应，生成K2MnO4(锰酸钾)和KCl；用水溶解，滤去残渣；酸化滤液，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；再滤去沉淀MnO2，浓缩结晶得到KMnO4晶体。K2MnO4转化为KMnO4的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。生成0.1 mol还原产物时转移电子_个。KMnO4能与热的Na2C2O4(aq，硫酸酸化)反应生成Mn2和CO2。若取用软锰矿制得的KMnO4产品 0.165 g，能与0.335 g Na2C2O4恰好完全反应(假设杂质均不能参与反应)，该产品中KMnO4的纯度为_。13.“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)14.欲使3 mol的VO2变成VO，则需要氧化剂KClO3至少_ mol。15.NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理：NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl，NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。已知HCN(Ki6.31010)有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。处理100 m3含NaCN 10.3 mg/L的废水，实际至少需NaClO_g(实际用量应为理论值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5 mg/L，达到排放标准。16.为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3的主要反应为：FeS27Fe2(SO4)38H2O=15FeSO48H2SO4，不考虑其它反应。假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3_kg。【过关练习参考答案】1.【解析】根据物质的量浓度与质量分数的换算公式，得c8.9 (molL1)。【答案】8.92.【解析】根据新信息反应式或得失电子守恒计算高锰酸钾产品纯度，注意配制溶液体积与取用量之间的转化问题。草酸中碳元素为3价，氧化产物为CO2，高锰酸钾被还原为2价锰离子，根据得失电子守恒知，5n(KMnO4)2n(H2C2O4)，w(KMnO4)。【答案】3.【解析】根据题意，m g样品消耗的HCl的物质的量为103c(V0V) mol，则样品中n(OH)103c(V0V) mol。根据盐基度的定义得：B。【答案】4.【解析】在100.00 mL水样中，发生如下反应：O22Mn24OH=MnO(OH)2，I22S2O=2IS4O，则n(I2)= =6.750105mol，由方程式化学计量数可得nMnO(OH)2=n(I2)=6.750105mol，n(O2)=nMnO(OH)2=6.750105mol=3.375105mol，故水中溶解氧=10.80 mgL1。【答案】10.805.【解析】样品中的铁元素，在加入铜粉后全部转变为Fe2，Fe2再被酸性KMnO4滴定。依据方程式8HMnO5Fe2=Mn25Fe34H2O可得关系式，解关系式得n(Fe2)50.025 L2 molL10.25 mol，故样品中铁元素的质量分数为100%56%。反应的铜的物质的量n(Cu)0.1 mol，依据方程式2Fe3Cu=2Fe2Cu2得关系式，解关系式得n(Fe3)20.1 mol 0.2 mol，根据元素守恒得n(Fe2)0.25 mol0.2 mol0.05 mol，n(Fe2)n(Fe3)14，所以该氧化物的化学式可表示为Fe5O7(或FeO2Fe2O3)。【答案】56%Fe5O7(或FeO2Fe2O3)6.【解析】依据方程式Ba2SO=BaSO4可得n(SO) mol0.007 5 mol；由题意n(Cr2O)0.05 L0.020 00 molL10.001 mol，依据方程式Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O可得n(Fe2)n(Cr2O)60.001 mol60.006 mol。根据电荷守恒：n(OH)n(SO)2n(Fe3)3，n(OH)0.006 mol30.0075 mol20.003 mol，则abc0.006 mol0.003 mol0.007 5 mol425。【答案】abc4257.【解析】先求出H2C2O4的物质的量，n(H2C2O4)20.00103 L0.200 0 molL1，再根据化学方程式求出24.48 mL溶液中MnO的物质的量，n(MnO)n(H2C2O4)，然后转化为100 mL溶液中MnO的物质的量，乘以KMnO4的摩尔质量(158 gmol1)，得出样品中含有KMnO4的质量，用KMnO4的质量除以样品的质量即为该样品的纯度。【答案】100%8.【解析】由离子方程式得关系式：Cr2O3I26S2O，依据关系式的计算式cmolL10.002 molL1，则铬元素总浓度208 mgL1。【答案】2089.【解析】由信息可知5COI2O55CO2I2，所以5COI22Na2S2O3,5CO2Na2S2O3，n(CO)n(Na2S2O3)410n(Na2S2O3)10(0.010 0 molL10.02 L)2103mol，V(CO)2103 mol22.4 Lmol11 000 mLL144.8 mL。故样品中CO的体积分数100%8.96%(三位有效数字)。【答案】8.96%10.【解析】在该反应中，Fe由2价升到6价，氧由1价升到0价。所以当生成2 mol Na2FeO4时，应转移电子10 mol。根据电子守恒得关系式： 23，解得x2 L。【答案】10 mol 2 L11.【解析】Cr2O的物质的量n（Cr2O）1.00103 molL11 L1.00103 mol，生成Cr0.5Fe1.5FeO4的物质的量为4.00103mol，根据元素守恒，需要FeSO47H2O的物质的量为：(1.51)4.00103 mol0.01 mol，m(FeSO47H2O)2.78 g。【答案】2.7812.【解析】利用电子守恒配平得3MnO4H=MnO22MnO2H2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为12，则生成0.1 mol还原产物时转移电子0.2NA个。设KMn