江苏高考化学计算题专题复习_[苏教版]

1、高考化学计算题专题复习 一、涉及化工生产流程的计算题型特点:以常见化工生产流程图为背景,根据不同反应步骤中反应物的利用率计算反应物的投料比或产率。解题方法:以化学方程式为基础,应用守恒理论,对多个相关联的化学方程式进行简约(叠加,找出分散在不同化学反应中的不同物质之间的化学计量数关系,以此计量关系进行计算。1.(08南通一检某化肥厂以氨和空气(其中氧气的体积分数为0.2为原料生产硝酸铵过程如下: 其中反应为4NH 3+5O 24NO +6H 2O 步骤中发生了两个反应,将这两个化学方程式合并为一个化学方程式,可表示为_。若不考虑副反应且各步反应均完全,为使生产过程中不再补充空气,则原料气中氨(

2、包括第步被硝酸吸收的氨的体积分数最大值为_。假设实际生产中,反应、中含氮物质的利用率分别为a 、b ,反应中氨的利用率为c 、硝酸的利用率为100%,则合成硝酸铵的整个流程中,氨的总利用率是多少?解析:(14NO+3O 2+2H 2O =4HNO 3 (2、步反应叠加4NH 3+5O 4NO +6H 2O 4NO +3O 2+2H 2O =4HNO 3 4NH 3+4HNO 3=4NH 4NO 34NH 3+4O 2+H 2O=2NH 4NO 3+3H 2O NH 3%=4/(4+4/0.2=1/6(或16.7%(3解法一:假设消耗NH 3的总物质的量为1mol ,其中用于制取HNO 3的NH

3、 3的物质的量为x mol ,被HNO 3吸收的NH 3的物质的量为y mol ,则有:x +y =1、abx =cy 。 解得:x =cab c +y =cab ab +氨的总利用率=(xab +yc /1=cab abc+2解法二:假设第步参加反应的氨气的物质的量为4mol ,则: 生成硝酸的物质的量4ab mol ;第步需要氨气的物质的量为cab4mol ; 氨的总利用率=cab ab ab 4444+=c ab abc+2解法三: 假设生成NH 4NO 3共1mol则生成1molHNO 3消耗的NH 3的物质的量为1/ab,与HNO 3反应的NH 3的物质的量为1/c ,则氨的总利用率

4、为2.(苏北三市一检现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS 通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和足量焦炭混合,在鼓风炉中加热至13731573K ,使锌蒸馏出来。主要反应为:焙烧炉中:2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中:2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g (1 若保持温度不变,在鼓风炉中增大CO 的浓度,K 值 (填“增大”、“减小”或“不变”;(2 已知:该温度时,化学平衡常数K =1.0,则表中 c 1= (写出计算过程(3 假设通过改变反应条件,若使焙烧炉中反应的ZnO 几乎完全被CO

5、还原,焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比不超过 。(4 若起始浓度不变,通过改变反应条件,达平衡时鼓风炉中反应CO 的转化率为80%,此时该反应的平衡常数K = ,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比大于 解析:(1 不变(1分; (2 0.01 mol/L(4分,解:由表中数据分析可知,反应进行至30 min 时,反应达到平衡状态;故c 1浓度为CO 的平衡浓度。设:从起始到平衡CO 的浓度变化为x mol·L -1 ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g 起始: 0.11 0 0 变化: x x x 平衡: (0.11-x x x21c +1ab cab abc+

6、2 则该温度下反应的平衡常数 即:x 2+x -0.11=0(x +1.1·(x -0.1=0 x =0.1 mol·L -1所以c 1=0.01 mol·L -1(3 焙烧炉中: 2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中:2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g +×2=2ZnS +3O 2+2C +O 2=2Zn +2CO 2 则焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体积比不超过3:1 (4 0.352 (1分;12:5或2.4(2分 平衡时鼓风炉中反应CO 的转化率为80%,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O 2的体

7、积比为:3/(1/0.8=2.4 3、(04江苏高考石油化工是江苏省的支柱产业之一。聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品,某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯:CH 2=CH 2+Cl 2CH 2CI CH 2C1 CH 2Cl CH 2C1CH 2=CHCl +HCl 请回答以下问题:(1已知反应中二氯乙烷的产率产率=理论产量实际产量×100%为98%,反应中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%,则2.8t 乙烯可制得氯乙烯t ,同时得到副产物氯化氢 t 。(计算结果保留1位小数(2为充分利用副产物氯化氢,该工厂后来将下列反应运用于生产: 2CH 2=CH 2+4HCl +O

8、22CH 2Cl -CH 2Cl +2H 2O 由反应、获得二氯乙烷,再将二氯乙烷通过反应得到氯乙烯和副产物氯化氢,副产物氯化氢供反应使用,形成了新的工艺。由于副反应的存在,生产中投入的乙烯全部被消耗时,反应、中二氯乙烷的产率依次为a%、c%;二氯乙烷全部被消耗时,反应中氯化氢的产率为b%。试计算:反应、中乙烯的投料比为多少时,新工艺既不需要购进氯化氢为原料,又没有副产物氯化氢剩余(假设在发生的副反应中既不生成氯化氢,也不消耗氯化氢。 解析: (1CH 2Cl -CH 2Cl CH 2=CHCl 2862.5HClm 1m 2CH 2=CH 2解得: m 1=5.8t m 2=3.4t(2设投

9、入反应、的乙烯物质的量分别为x 、y ,则: 由反应生成的二氯乙烷为x ·a%, 由反应生成的二氯乙烷为y ·c%,K=(0.11×0.820.11×0.2=0.352ZnO (s+CO (g+CO2 (g起始:变化:则由反应、共制得二氯乙烷的物质的量为(x a%+y c%,通过反应可获得HCl 的物质的量为(x a%+y c%·b%。据题意,反应消耗的HCl 为2y c%,则: 2y c %=(x a%+y c%b% 解得:y x =abbc c -200 反应、中乙烯的投料比应为abbcc -200。4、工业生产粗硅的主要原理为:SiO 2

10、+2C Si(粗+2CO (1若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且生成的硅和碳化硅的物质的量之比为51,则参加反应的C 和SiO 2的质量比为 (2工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅:Si(粗SiCl 4(l提纯+氢气(纯若上述反应中Si (粗和SiCl 4的利用率均为80%,制粗硅时有10%的SiO 2的SiO 2转化为SiC ,则生产100.8t 纯硅需纯度为75%的石英砂多少吨?(3工业上还可以通过下图所示的流程来制取纯硅: 反应:Si(粗+3HCl (g SiHCl 3(l+H 2(g 反应:SiHCl 3+H 2纯+3HCl假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应中HCl

11、的利用率为75%,反应中H 2的利用率为80%,则在下轮次的生产中,需补充投入HCl 和H 2的体积比为多少?解析:(1SiO 2+2C Si(粗+2CO 5mol 10mol 5molSiO 2 + 3C = SiC +2CO 1mol 3mol 1molm(碳:m(SiO 2=(13×12:(6×60=13:30 (2SiO 2粗SiCl 4(l+氢气(纯 6028m×75%×90%×80%×80%100.8t3273K23273K解得:m=500t(3反应:Si(粗+3HCl(gSiHCl3(l+H2(g553-573K反应:S

12、iHCl3+H2纯+3HCl如果HCl、H2利用率为100%,则HCl、H2可以循环使用,现需要补充的HCl、H2相当于是反应中损失的,则n(HCl=3mol÷75%×25%=1moln(H2=1mol÷80%×20%=1/4 mol所以:n(HCl:n(H2=4:1二、有关物质纯度的检验题型特点:以某种物质纯度或某种元素的含量检验(定量实验为背景,根据氧化还原滴定原理进行计算。解题方法:找出氧化还原反应过程中相关物质的量关系,进行定量计算。5、(07天津高考.黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000g样品在空气中充分灼烧

13、,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO43溶液完全反应后,用浓度为0.02000mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00mL。已知:SO2+2Fe3+2H2O=SO2-+2Fe2+4H+Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O(1样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应。(2若灼烧6g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出13.03kJ热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式:。(3煅烧10t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况为L,制得

14、98%的硫酸质量为t,SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是kJ。解析:(11FeS22SO24Fe3+2/3 Cr2O72-120 2/3m 0.02mol/L×0.025Lm=0.09g FeS2%=90%(22SO2(g+O2(g=2SO3(g H=-196.6kJ/molSO3(g+H2O(l=H2SO4(l;H=-130.3kJ/mol(31FeS2 2SO2 2H2SO4120g 2×22.4L 2×9810×106×90% V m×98%V=3.36×106m=15tQ= 10×106×9

15、0%÷120×2×(196.6/2 +130.3=3.429×107kJ6、(07江苏高考.钢铁工业是国家工业的基础。2006年我国粗钢产量突破4亿吨,居世界首位。某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研,对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算： （1）将 6.62g 铁矿石样品投入适量的盐酸中（充分反应），过滤，然后在滤液中加过量的中 NaOH 溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得 4.80g Fe2O3。现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素 损失 4，计算每生产 1.00t 生

16、铁（含铁 96），至少需要这种铁矿石多少吨?（保留两位小数） （2）取某钢样粉末 28.12g（假设只含 Fe 和 C），在氧气流中充分反应，得到 CO2 气体 224Ml（标 准状况）。 计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。 再取三份不同质量的钢样粉末分别加到 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中，充分反应后，测得的 实验数据如下表所示： 实验序号 加入钢样粉末的质量/g 生成气体的体积/L（标准状况） 2.812 1.120 5.624 2.240 8.436 2.800 计算硫酸溶液的物质的量 若在实验中继续加入 mg 钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少?（用含 m 的

17、代数 式表示） 解析：（1）解：6.62g 铁矿石中铁的质量为 m(Fe4.80g× 112 3.36g 160 6.62 g 3.36 g 1.97t 1.00t ´ 96% ´ 生产 1.00t 生铁需铁矿石的质量为：m(铁矿石 答：至少需要这种铁矿石 1.97t （2）n(C 1 - 4% 0.224L 0.010mol 22.4L × mol -1 m(C0.010mol×l2g· mol 10.12g n ( Fe ) n (C ) ( 28.12 g - 0.12 g ) 56 g × mol -1 0.010m

18、ol 50 1 答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为 501 根据实验可得： FeH2SO4FeSO4H2 1 mol 22.4L n(H2SO4 2.800L n(H2SO40.125mol c(H2SO4 0.125mol 1.25mol· L 0.1L 1 答：硫酸溶液的物质的量浓度为 1.25mol· 1。 L 当钢样粉末中的铁未全部溶解时（m1.406g）， 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中可以完全溶解的固体质量为 2.8/22.4 × 56÷(28/28.12=7.03g 7.03g-5.624g=1.406g 剩余的固体质量为：

19、(5.624gmg0.125mol× 56g· mol 1(m1.376g 当钢样粉末中的铁全部溶解时（m1.406g）， 剩余的固体质量为：(5.624mg× 0.12 g 28.12 g 答：当铁未完全溶解时，剩余固体的质量为（m1.376）g；当铁完全溶解时，剩余固体的质量为 ( 5.624 + m ) ´ 0.12 g 。 28.12 6 三、有关物质组成的计算 7、超细硅酸铝具有极好的悬浮性和纯白外观，与颜料配合使用能明显地改进涂料的白度。其样品化学 式可表示为 AlxSi35Oy·zH2O,企业标准规定超细硅酸铝中含水量 7%10%

20、为优良级。某化学兴趣小组为 测定该样品的组成，按如下步骤实验： 步骤一：准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，充分加热至不再分解为止，冷却、称量，得固体 9.216g。 步骤二：另准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，加足量盐酸，充分反应后，过滤，洗涤，烘干得 SiO2 固 体 8.400g。 (1计算该超细硅酸铝样品是否为优良级。 (2求该样品的化学式。 解析： (1m(H2O=9.936g9.216g=0.720g w(H2O=0.720g/9.936g × 100%=7.246% 为优良级 (2n(H2O=0.72/18 mol=0.04mol n(SiO2=8.4/60

21、mol=0.14mol n(Al2O3=(9.9368.4000.72/102 mol=0.008mol n(Al2O3n(SiO2n(H2O=23510 故该样品化学式为：Al4Si35O76·10H2O 8、(盐城一检为研究水滑石的组成、结构和性质，某校研究性学习小组取得了二种牌号的水滑石样品拟 进行探究，请你参与探究并回答相关问题。 （1）甲同学取天然水滑石样品进行恒重分析，已知天然 水滑石 的化学式可表示 6MgO·Al2O3·CO2·12H2O，取 0.1mol 水滑石 进行加热时，温度与剩余固体质量的关系如下图,平行线 上的数 字表示残留固体

22、的质量。 当温度在 0280质量不变，是什么原 因： 。 AB 减少的物质及其物质的量为： ； CD 减少的物质及其物质的量为： ； D 处化学组成为： 。 （2）乙组取的 CA（美国化学文摘）登记号为 12304-65-3 的合成水滑石样品，现只知其化学式为： MgaAlb(OHC(CO3d， a+b+c+d=25, a、b、c、d 为正整数。取该水滑石样品 0.1mol,用 1mol/L 盐酸使其 完全溶解。 消耗盐酸的体积至少为： L（用字母表示）； 若参加反应的盐酸的物质的量与生成 CO2 的物质的量之比为 181，则该水滑石的化学式为： 。 解析： 0.4molH2O 0.8molH

23、2O 0.1molCO2 7 0.6molMgO (1天然水滑石在温度低于 280是稳定的；0.4molH2O；0.1molCO2；6MgO·Al2O3； (20.1c+0.2d 或 0.2a+0.3b；Mg6Al2(OH16CO3 9、(07 无锡期中某结晶水合物中有两种阳离子和一种阴离子，其所含元素均为短周期元素，为确定其 组成，某同学进行了如下实验：称取两份质量均为 45.3g 的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份 逐滴加入 NaOH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺 激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到 2.

24、24L 该气体（标准状况）；最后白色 沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入 Ba（OH）2 溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过 滤，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 46.6g。 (1该结晶水合物中含有的两种阳离子是 和 ，阴离子是 。 (2试通过计算确定该结晶水合物的化学式。 (3假设过程中向该溶液中加入的 NaOH 溶液的物质的量浓度为 5mol· -1，请在右图中画出生成沉淀的物 L 质的量与加入 NaOH 溶液体积的关系示意图。 解析：（1）NH4+ （2） n( SO42- = A13+ SO42- 46.6 g = 0.2mol 233 g / mol n( NH 4+ = 22.4 g = 0.1mol 22.4L / mol 根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理： n( NH 4+ + 3n( A13+ = 2n(SO42- 可得： 1 n( A13+ = (2 ´ 0.2mol - 0.1mol = 0.1mol 3 n( H 2 O = 45.3g - 0.1mol ´ 27 g / mol - 0.1´ 18 g / mol - 0.2mo