高三化学一轮复习讲义 07　第一篇　第一部分　专题1　第4讲　物质的量在化学反应中的计算(能力课)

第4讲物质的量在化学反应中的计算(能力课)1．领悟物质的量在化学方程式中的计算。2．掌握化学反应有关计算的两种方法——守恒法与关系式法。物质的量在化学方程式计算中的应用1．以物质的量为核心的转化关系2．化学方程式的计算基本原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑化学计量数之比：2∶2∶2∶1扩大NA倍：2NA∶2NA∶2NA∶NA物质的量之比：2mol∶2mol∶2mol∶1mol结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比解题步骤(1)根据题意写出并配平化学方程式。(2)依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质，用完全反应物质的量进行计算。(3)把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面，两个量及单位“上下一致，左右相当”。(4)选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据，列比例式，求未知量一般用K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+。反应式：Cr2O72-＋6Fe2+＋14H＋=2Cr3+＋6Fe某次实验称取0.2800g样品，滴定时消耗浓度为25.10mL0.03000mol·L-1的K2Cr2O7溶液，则样品中铁含量为________%。1．温度较高时Cl2通入Na2CO3溶液发生反应：3Cl2＋6Na2CO3＋3H2O=5NaCl＋NaClO3＋6NaHCO3，下列说法正确的是()A．标准状况下，2molH2O的体积约为44.8LB．1L0.1mol·L-1Na2CO3溶液中Na＋的物质的量为0.1molC．反应中消耗3molCl2转移的电子数约为5×6.02×1023D．反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为5∶122．用惰性电极电解200mLCuSO4溶液，当生成6.4gCu时，所得溶液的pH为________(假设溶液体积不变)。守恒法在化学反应计算中的应用守恒法是一种整合的思维方法，运用守恒定律，不纠结过程细节，只考虑反应体系中研究对象化学量的始态和终态。1．原子守恒(元素守恒)化学反应的实质是原子的重新组合，反应前后各原子的种类和数目保持不变。2．得失电子守恒氧化还原反应中，元素原子化合价升高的总价数＝元素原子化合价降低的总价数，即还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数＝转移电子总数。3．电荷守恒在离子方程式中，反应前后的阴、阳离子所带的电荷总数相等，即所有阴离子的电荷总数＝所有阳离子的电荷总数。为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了以下方案。实验原理：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2实验步骤：固体质量为wg，则c(CuSO4)＝________mol·L-1。守恒法解答思路1．(原子守恒)将1g不纯的NaOH样品(样品中含少量Na2CO3和水)，放入50mL2mol·L-1的盐酸中，充分反应后，溶液呈酸性，中和多余的酸又用去40mL1mol·L-1的NaOH溶液。蒸发中和后的溶液，最终得到________g固体。2．(得失电子守恒)以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO33．(电荷守恒)某硫酸铝和硫酸镁的混合液中，c(Mg2+)＝2mol·L-1，cSO42-＝6.5mol·L-1，若将200mL的此混合液中的Mg2+和Al3+关系式法在连续多步反应计算中的应用连续多步反应是指当实验中发生多个反应，并且前一反应的生成物是后一反应的反应物，这样发生的连续多个变化，从而存在着物质之间的原子数目守恒关系或是得失电子守恒关系。关系式是表示两种或多种物质之间“量”的关系的一种简化式子，在连续多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。1．利用多步连续反应中化学计量关系推导。2．利用元素守恒推导：如NH3的催化氧化制HNO3，利用N守恒可推关系式：NH3～HNO3。3．利用得失电子守恒推导：如K2Cr2O7氧化Fe2+，利用得失电子守恒可推关系式：Cr2O7黄铁矿的主要成分是FeS2，已知4FeS2＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2，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25.00mLK2Cr2已知：SO2+2Fe3++2H2O=SO42-＋2Fe2+＋4H＋；Cr2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)________%(保留一位小数)。(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%硫酸的质量为________t。关系式的确定思路方法一：在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为方法二：利用得失电子守恒或元素守恒直接导出物质的量关系式，然后进行计算。1．已知酸性KMnO4溶液可与FeSO4反应生成Fe3+和Mn2+。现将硫酸酸化的KMnO4溶液与FeSO4溶液混合，充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液，混合溶液中Fe3+的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示，下列说法中不正确的是()A．图中AB段的氧化剂为KMnO4B．图中BC段发生的反应为2Fe3+＋2I－=2Fe2+＋I2C．KMnO4与FeSO4反应的物质的量之比为1∶6D．开始加入的KMnO4的物质的量为0.3mol2．(2024·江苏如皋第一次适应性考试)CoO可用于制取催化剂，可以由含钴废料(主要成分为Co2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3和MgO)经过如下过程进行制取：含钴废料→浸取→浸取液→制CoC2O4(1)含钴废料用稀硫酸和Na2SO3溶液“浸取”后，溶液中含有的阳离子是Na＋、H＋、Co2+、Fe2+、Fe3+、Al3+和Mg2+。①写出“浸取”时Co2O3所发生反应的离子方程式：______________________________________________________________________________________。②“浸取”时含钴废料、稀硫酸和Na2SO3溶液混合的方式为____________________________________________________________________。(2)已知：①氧化性Co3+>H2O2；②Ksp(MgF2)＝6.4×10-11，CoF2可溶于水，Fe3+、Al3+与F－可生成配合物难以沉淀；③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的pH如下表。Fe3+Al3+Fe2+Co2+Mg2+开始沉淀pH1.93.46.96.69.1沉淀完全pH3.24.78.99.211.1补充完整由“浸取液”制CoC2O4·2H2O的实验方案：取一定量的浸取液，___________________________________________________________________________________________________________________________________，过滤，向滤液中滴加2mol·L-1(NH4)2C2O4溶液，……，得到CoC2O4·2H2O晶体(实验中可选用的试剂是2mol·L-1的氨水、5%的H2O2溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、1mol·L-1的NH4F溶液)。(3)已知：Ksp(CoC2O4)＝4×10-8、Ka1(H2C2O4)＝5×10-2、Ka2(H2C2O4)＝5×10-5。①反应Co2+＋H2C2O4⥬CoC2O4↓＋2H＋的平衡常数为__________。②制取CoC2O4·2H2O时使用(NH4)2C2O4溶液而不是Na2C2O4溶液的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)为测定草酸钴样品的纯度，进行如下实验：①取3.000g草酸钴样品，加入100.00mL0.1000mol·L-1酸性KMnO4溶液，加热充分反应至不再有CO2气体产生(该条件下Co2+不被氧化，杂质不参与反应)。②将溶液冷却，加水稀释定容至250mL。③取25.00mL溶液，用0.1000mol·L-1FeSO4溶液滴定过量的KMnO4，恰好完全反应时消耗18.00mLFeSO4溶液。计算样品中CoC2O4·2H2O的质量分数，并写出计算过程。热重分析法确定物质的组成热重分析法即热重量分析法，是在控制温度下，进行测量物质的量与温度或时间的关系的方法。热重分析过程中，一般是先脱水，再分解或氧化等。在氧气的气氛中加热NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O，使温度缓缓升高，在加热过程中，剩余固体质量占初始固体质量的百分数随温度变化的曲线如图所示：(1)500K时，剩余固体中已不含氢元素，计算剩余固体中含有的物质成分是____________________________________________________(填化学式)。(2)温度为500～700K时分解产生的气体是________(填化学式)。(3)800K后剩余固体质量略有增加的原因是__________________________________________________________________________________________________。(2025·江苏南通海安高级中学月考)CoCO3在空气中受热分解可生成Co3O4，测得剩余固体的质量与起始CoCO3的质量的比值(剩余固体的质量分数)随温度变化曲线如图所示。(1)为获得高产率Co3O4应选择的温度范围为______________________________。(2)温度为600～800℃时，剩余固体质量分数随温度升高而降低的原因是____________________________________________________________________。1．(2022·辽宁卷，T17节选)取2.50gH2O2产品，加蒸馏水定容至100mL摇匀。取20.00mL于锥形瓶中，用0.0500mol·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98mL