第8讲　化学计算常用方法

1/1第8讲化学计算常用方法1.理解物质的量在化学计算中的“桥梁”作用。2.了解化学计算的常用方法，初步建立化学计算的思维模型。考点一关系式法必备知识1.应用原理关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。2.解题步骤关键能力1.（2025·江苏期末）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，将生成的SO2气体与足量Fe2（SO4）3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2OSO42－＋2Fe2＋＋4H＋；Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋（1）样品中FeS2的质量分数是（假设杂质不参加反应）。（2）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98％的硫酸质量为t。2.六氯化钨（WCl6）可用作有机合成催化剂，利用碘量法测定WCl6产品纯度，实验如下：将mgWCl6转化为可溶的Na2WO4，通过IO3－离子交换柱发生反应：WO42－＋Ba（IO3）2BaWO4＋2IO3－；交换结束后，向所得含IO3－的溶液中加入适量酸化的KI溶液，发生反应：IO3－＋5I－＋6H＋3I2＋3H2O；反应完全后，用Na2S2O3标准溶液滴定，发生反应：I2＋2S2O32－2I－＋S4O62－。滴定达终点时消耗cmol·L－1的Na2S2O33.（2025·湖南模拟节选）取制得的NaBiO3粗产品mg，加入足量的稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应，生成Bi3＋，溶液变为紫红色。将反应后的溶液准确配制成100mL溶液，取25.00mL用nmol·L－1的H2C2O4标准溶液滴定，到达滴定终点时消耗H2C2O4溶液VmL。该产品的纯度是（用含n、m、V的代数式表示）。考点二守恒法必备知识1.所谓“守恒”就是物质在发生“变化”的过程中某些量的总量保持“不变”。守恒法是一种思维方法，运用守恒定律，不必纠结过程细节，只考虑反应体系中研究对象化学量的始态和终态，仔细挖掘题目中隐含的等量关系是守恒法解题的关键。常考的有以下三种守恒。（1）元素守恒化学反应的实质是原子的重新组合，反应前后各元素原子的种类和数目保持不变。（2）电荷守恒电解质溶液中，阴、阳离子所带电荷总数相等。如：Na2SO4溶液中：c（Na＋）＋c（H＋）＝2c（SO42－）＋c（OH－），因溶液显中性，故c（Na＋）＝2c（（3）电子守恒氧化还原反应中，还原剂失电子总数等于氧化剂得电子总数。2.守恒法的解题思路关键能力1.〔元素守恒〕（2025·江西赣州开学考）有10.0gNa2CO3、NaOH的混合物与200g质量分数为3.65％的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终得到的固体的质量为（）A.8.775g B.11.70gC.17.55g D.无法计算2.〔元素守恒〕（2025·吉林梅河开学考）碳酸铜和碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]在高温下均能分解成氧化铜，均可溶于盐酸转化为氯化铜。溶解28.4g碳酸铜和碱式碳酸铜的混合物，恰好消耗500mL1mol·L－1的盐酸。煅烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是（）A.35g B.30gC.20g D.15g3.〔元素守恒〕（2025·山西期中）铜和镁的混合物投入50mL浓硝酸中恰好完全溶解，共收集到6720mL气体（标准状况下），若向所得溶液加入75mL4mol·L－1NaOH溶液时金属离子恰好完全沉淀，则浓硝酸的浓度为（）A.6mol·L－1 B.10mol·L－1 C.11mol·L－1 D.12mol·L－14.〔元素守恒〕某同学设计实验确定Al（NO3）3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其中H2O的质量为3.06g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02g。计算：（1）x＝，（写出计算过程）。（2）气体产物中n（O2）＝mol。5.〔电荷守恒〕将agFe2O3-Al2O3样品溶解在过量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋刚好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为。6.〔电子守恒〕以下是一种废钒催化剂回收工艺流程：“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VO2＋，则需要氧化剂KClO3至少为考点三热重分析法必备知识1.热重分析法指程序控制温度和一定气氛条件下，测量物质的质量与温度关系的一种热分析方法。2.热重曲线（1）由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线，曲线的横坐标为温度，纵坐标为质量或失重百分数。（2）实例固体物质A热分解反应：A（固体）△B（固体）＋C（气体）的典型热重曲线如图所示，图中T1为固体A开始分解的温度，T2为质量变化达到最大值时的终止温度，若试样初始质量为w0，失重后试样质量为w1，则失重百分数为（w03.热重分析的解题流程（1）设晶体为1mol。（2）失重一般是先失水，再失非金属氧化物。（3）计算每步的m（剩余），固体残留率＝m（剩余）m（（4）晶体中金属质量不减少，仍在m（剩余）中。（5）失重残留物最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m（O），由n（金属）∶n（O），即可求出失重后物质的化学式。（2025·甘肃高考15题节选）某兴趣小组按如下流程由稀土氧化物Eu2O3和苯甲酸钠制备配合物Eu（C7H5O2）3·xH2O，并通过实验测定产品纯度和结晶水个数（杂质受热不分解）。已知Eu3＋在碱性溶液中易形成Eu（OH）3沉淀。Eu（C7H5O2）3·xH2O在空气中易吸潮，加强热时分解生成Eu2O3。Eu2O3产品取一定量产品进行热重分析，每个阶段的重量降低比例数据如图所示，0～92℃范围内产品质量减轻的原因为。结晶水个数x＝[M（C7H5O2－）＝121，【流程分析】答案：Eu（C7H5O2）3·xH2O吸潮的水分蒸发1.7关键能力1.（2025·江西模拟）铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素，现从铜阳极泥中回收金并制取胆矾的流程如图甲所示，并将制得的2.50g胆矾晶体加热脱水，其脱水过程的热重曲线如图乙所示。已知：HAuCl4H＋＋AuCl4－，下列说法正确的是A.可通过不断升温来提高浸取1的速率B.浸渣2的主要成分是AgC.向含1molHAuCl4的溶液中加入过量Zn粉使其完全还原为Au，需消耗1.5molZnD.由图乙可知1000℃以上时，CuSO4·5H2O最终分解产物是Cu2O2.（2025·安徽期中）8.34gFeSO4·7H2O样品在N2气氛中受热分解过程的热重曲线如图所示，下列说法正确的是（）A.P→Q过程产生的气体为纯净物B.x＝4，y＝1C.加热到633℃剩余的固体呈黑色D.检验固体Q的成分可用铁氰化钾试剂3.（2023·全国乙卷28题节选）在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：根据上述实验结果，可知x＝，y＝。三步突破热重分析题分析图像，明确坐标含义分析失重图像，横坐标一般是分解的温度，纵坐标一般为剩余固体的质量或固体残留率依据性质，猜测各段反应含结晶水的盐加热失重时一般先失去部分或全部结晶水，再失去非金属氧化物，失重最后一般为金属氧化物或金属，晶体中金属质量不减少，仍在残留固体中整合数据找等量，列式求解根据纵坐标的数据变化或题目给定的数据，根据金属原子守恒，即可求出失重后物质的化学式，或者判断出发生的化学反应1.（2025·重庆高考15题节选）硒（Se）广泛应用于工农业和生物医药等领域，一种利用H2Se热解制备高纯硒的流程如下：已知：H2Se的沸点为231K。Se的含量可根据行业标准YS/T226.12-2009进行测定，测定过程中Se的化合价变化如下。称取粗硒样品0.1000g，经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3，并消除测定过程中的干扰。在酸性介质中，先加入0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液40.00mL，再加入少量KI和淀粉溶液，继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失为终点（原理为I2＋2Na2S2O32NaI＋Na2S4O6），又消耗8.00mL。过程②中Se（Ⅳ）与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4，且反应最快。过程③的离子方程式为。该样品中Se的质量分数为。2.（2025·安徽高考16题节选）侯氏制碱法以NaCl、CO2和NH3为反应物制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法基础上，以NaCl和NH4HCO3为反应物，在实验室制备纯碱，步骤如下：①配制饱和食盐水；②在水浴加热下，将一定量研细的NH4HCO3加入饱和食盐水中，搅拌，使NH4HCO3溶解，静置，析出NaHCO3晶体；③将NaHCO3晶体减压过滤、煅烧，得到Na2CO3固体。已知常温下Na2CO3和NaHCO3的溶解度分别为30.7g和10.3g。向饱和Na2CO3溶液中持续通入CO2气体会产生NaHCO3晶体。实验小组进行相应探究：实验操作现象a将CO2匀速通入置于烧杯中的20mL饱和Na2CO3溶液，持续20min，消耗600mLCO2无明显现象b将20mL饱和Na2CO3溶液注入充满CO2的500mL矿泉水瓶中，密闭，剧烈摇动矿泉水瓶1～2min，静置矿泉水瓶变瘪，3min后开始有白色晶体析出ⅰ.实验a无明显现象的原因是。ⅱ.析出的白色晶体可能同时含有NaHCO3和Na2CO3·10H2O。称取0.42g晾干后的白色晶体，加热至恒重，将产生的气体依次通过足量的无水CaCl2和NaOH溶液，NaOH溶液增重0.088g，则白色晶体中NaHCO3的质量分数为。3.（2024·山东高考19题节选）利用“燃烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如图所示（夹持装置略）。实验过程如下：①加样，将amg样品加入管式炉内瓷舟中（瓷舟两端带有气孔且有盖），聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装c（KIO3）∶c（KI）略小于1∶5的KIO3碱性标准溶液，吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉水溶液。向F内滴入适量KIO3碱性标准溶液，发生反应：KIO3＋5KI＋6HCl