2012届高考化学第二轮化学计算指导复习教案

专题十九 化学计算
【课前自主复习与思考】
1．阅读《必修1》课本或教参，自己整理以物质的量为中心的有关计算网络关系。

用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）
A．常温常压下的33.6L氯气与27g铝充分反应，转移电子数为3NA
B．标准状况下，22.4L己烷中共价键数目为19NA
C．由CO2和O2组成的混合物中共有NA个分子，其中的氧原子数为2NA
D．1L浓度为1mol?L-1的Na2CO3溶液中含有NA个CO32-
【考纲点拨】
根据2011年江苏考试说明，化学计算的分值约占总分的12％。因此，值得重视。有些同学由于水平和时间关系，往往放弃计算，其实不是明智之举。近年来，计算考查难度下降，步骤简单，或许计算的数值有点繁琐，但计算的思维确实简单。
考查热点：
Ⅰ以NA为载体的计算；
Ⅱ守恒计算，如原子守恒、电荷守恒等；
Ⅲ多步计算寻找首尾关系，多见于氧化还原滴定；
Ⅳ反应热和盖斯定律、化学平衡常数和用化学平衡常数计算反应物的转化率、Ksp等。

【自主研究例题】
工业上以海水为原料可获得金属镁及其多种化合物。其中Mg(OH)2是制备镁盐、耐火材料和阻燃剂等的重要原料。已知：①25℃时，Mg(OH)2的溶度积Ksp=5.6×10-12；
②Mg(OH)2(s)=MgO(s)+H2O(g) △H= +81.5kJ?mol-1。试回答下列问题：
（1）下列叙述正确的是 。（填字母序号）
A．从海水中获得Mg(OH)2工业上选择 NaOH作沉淀剂
B．Mg(OH)2能用作阻燃剂主要因为分解吸热且生成MgO覆盖可燃物
C．工业上由Mg(OH)2制金属镁的流程如下：

（2）已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：
pH＜8.08.0~9.6＞9.6
颜色黄色绿色蓝色
25℃时，Mg(OH)2的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为 。
（3）达喜是中和胃酸的常用药物，其有效成分是铝和镁的碱式碳酸盐。现进行如下实验确定化学式：
实验一：取该碱式盐3.01 g充分灼烧至恒重，测得固体质量减少了1.30 g；
实验二：再取该碱式盐3.01 g使其溶于足量的盐酸中，产生CO2的体积为112 mL（标准状况）；
实验三：向实验二的溶液中加入足量的NaOH溶液得到1.74 g白色沉淀。
①达喜中Mg2+与Al3+的物质的量之比为 。 ②计算达喜的化学式。

【高考链接】
【例1】（2010江苏高考第5题）设 为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A．常温下，1L1mol?L-1的 溶液中氮原子数为0.2
B．1mol羟基中电子数为10
C．在 反应中，每生成3mol 转移的电子数为6
D．常温常压下，22.4L乙烯中 键数为4
【例2】（2010江苏小高考第23题）某溶液中可能含有下列6种离子中的某几种：Cl－、SO42－、CO32－、NH4+、Na+、K+。为确认溶液组成进行如下实验：（1）200 mL上述溶液，加入足量BaCl2溶液，反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥，得沉淀4.30 g，向沉淀中加入过量的盐酸，有2.33 g沉淀不溶。（2）向（1）的滤液中加入足量的NaOH溶液，加热，产生能促使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体1.12 L（已换算成标准状况，假定产生的气体全部逸出）。由此可以得出关于原溶液组成的正确结论是
A．一定存在SO42－、CO32－、NH4+，可能存在Cl－、Na+、K+
B．一定存在SO42－、CO32－、NH4+、Cl－，一定不存在Na+、K+
C．c(CO32－)＝0.01 mol?L－1，c(NH4+)＞c(SO42－)
D．如果上述6种离子都存在，则c(Cl－)＞c(SO42－)

【例3】（江苏2009高考第20题）联氨（N2H4）及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N2H4与N2O4反应能放出大量的热。
⑴已知：2NO2(g)= N2O4(g) △H= ?52.70KJ?mol?1。一定温度下，在密闭容器中反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡。其他条件不变时，下列措施能提高NO2转化率的是 （填字母）。A．减小NO2的浓度 B．降低温度 C．增加NO2的浓度 D．升高温度
⑵25℃时，1.00g N2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l)，放出19.14KJ的热量。则反应2 N2H4(l)+ N2O4(l)= 3N2(g+ 4H2O(l)的△H= KJ?mol?1。
⑶17℃、1.01×105Pa，密闭容器中N2O4 和NO2的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.0300
mol?L－1、c(N2O4)=0.0120 mol?L－1。计算反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K。
⑷现用一定量的铜与足量的浓硝酸反应，制得1.00L已达到平衡的N2O4 和NO2的混合气体（17℃、1.01×105Pa），理论上至少消耗Cu多少克？
【例4】（江苏2008高考第20题）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O2 2SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）
请回答下列问题：
（1）判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母）
a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变 d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是 。（填字母）
a．向装置中再充入N2 b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂 d．升高温度
（3）求该反应达到平衡时SO3的转化率（用百分数表示）。
（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？

【例5】(江苏2008高考第14题)某有机样品3.1g完全燃烧，燃烧后的混合物通入过量的澄清石灰水，石灰水共增重7.1g，经过滤得到10g沉淀。该有机样品可能是（ ）
A．乙二醇 B．乙醇 C．乙醛 D．甲醇和丙三醇的混合物

【例6】(江苏2008高考第13题)研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以收到的直观形象的效果。下列表达不正确的是
A．密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物：

B．Fe在Cl2中的燃烧产物：

C．AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：

D．氨水与SO2反应后溶液中的铵盐：

【例7】(江苏2010高考第20题) 以水氯镁石(主要成分为 )为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

(l)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的 ，若溶液中 ，则溶液中 = 。

(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为 。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到 。取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下 0.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有 ，则产品中镁的质量分数 ▲ （填 “升高”、“降低”或“不变”）。

【自我检测】
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）
A．常温常压下11g CO2中共用电子对的数目为NA
B．11.2L乙烯、乙炔的混合物中C原子数为NA
C．1 L1 mol?L－1Na2CO3溶液中含CO32 －离子数为NA
D．1mol乙醇和1mol乙酸反应生成的水分子数为NA
2．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）
A．3.6g碳与3.36LO2一定条件下恰好完全反应，生成CO分子数一定为0.3 NA
B．6.9g钠与足量的CO2和H2O(g)混合气体充分反应，转移的电子数一定为0.3NA
C．25℃时， 0.15mol/L的Na2CO3溶液中，Na+数目为0.3NA
D．标准状况下，2.24L氯仿中含有C－Cl数目为0.3NA
3．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是（ ）
A．1L 0.1mol?L－1的FeCl3溶液中有0.1NA个Fe3+
B．Na2O2与H2O反应生成11.2LO2，反应中转移的电子数约为2NA
C．60g二氧化硅中Si?O键个数为2NA
D．在标准状况下，Cl2和H2的混合气22.4升，光照后原子总数为2NA个
4．用NA表示阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的组合是 （ ）
① 2.3 g Na和足量的O2完全反应，在常温和燃烧时，转移电子数均为0 .1NA
② 含0.2 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应，生成SO2的分子数为0.1 NA
③ 标准状况下，2.24L Cl2通入足量H2O或NaOH溶液中转移的电子数均为0.1NA。
④ 25℃时，pH＝13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA
⑤ 100 mL 1 mol?L－1 AlCl3溶液中含阳离子数大于0.1NA
⑥ 含有NA个NO2、N2O4分子的混合气体，降低温度，混合气体的分子总数小于NA
A．①②⑥ B．②④⑥ C．③⑤⑥ D．①⑤⑥
5．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K＋、NH4＋、Cl－、Mg2＋、
Ba2＋、CO32－、SO42－，现取三份100mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。根据上述实验，以下推测正确的是
A K＋一定存在 B 100mL溶液中含0.01mol CO32－
C Cl－可能存在 D Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在

6．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．标准状况下，22.4L乙醇中含有的碳原子数目为2NA
B．1mol CnH2n含有的共同电子对数为（3n+1）NA
C．1mol CO2与1mol Na2O2完全反应时，转移的电子数目为NA
D．1mol/L的FeCl3溶液中，所含Fe3+的数目小于NA
7．一定条件下用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：
① CH4 ( g )+4NO2( g )=4NO( g ) +CO2( g )+2H2O( g ) △H＝一574 kJ?mol－1
② CH4 ( g )+4NO( g )=2N2( g )+CO2( g )+2H2O( g ) △H＝一1 160 kJ?mol一1。
下列正确的选项是（ ）
A．CH4 ( g )+2NO2 ( g )= N2( g )+CO2 ( g )+2H2O ( l) △H＝一867 kJ?mol－1
B．CH4催化还原NOx为N2的过程中，若x=1.6，则转移的电子总数为3.2 mol
C．若0.2 mol CH4还原NO2至N2，在上述条件下放出的热量为173.4 kJ
D．若用标准状况下4.48L CH4 还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为3.2 mol
8．在密闭容器中，将1.0 mol CO与1.0 mol H2O混合加热到800℃，发生下列反应：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）。一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5 mol。则下列说法正确的是（ ）
A．800℃下，该反应的化学平衡常数为0.25
B．427℃时该反应的平衡常数为9.4，则该反应的△H＜0
C．800℃下，若继续向该平衡体系中通入1.0 mol的CO（g），则平衡时CO物质的量分数为33.3%
D．800℃下，若继续向该平衡体系中通入1.0 mol的H2O（g），则平衡时CO转化率为66.7%
9．氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3的熔点为555K、沸点为588K。工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下：
（1）试写出吸收塔中反应的离子方程式：____________________________ 。
（2）已知六水合氯化铁在水中的溶解度如下：
温度/℃01020305080100
溶解度(g/100gH20)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7

从FeCl3溶液中获得FeCl3?6H2O的方法是： 。
（3）捕集器中温度超过673K，存在相对分子质量为325的物质，该物质的分子式为：。
（4）室温时在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2.7时，Fe3+开始沉淀；当溶液pH为4时，c(Fe3+) = mol/L（已知：Ksp[Fe(OH)3]= 1.1×10－36）。
（5）FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取m克无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入某一指示剂并用c mol/L Na2S2O3溶液滴定用去V mL。
（已知：I2+2S2O32－=2I－ +S4O62－）
①滴定终点的现象是：____________________________ 。

②样品中氯化铁的质量分数为：　 。
10．工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
（1）SO2转化为SO3是在接触室（如右图）里进行的，中部是一个热交换器，它是由导热性能良好的管状材料（如铜管）制成。温度低的气体A从管外流过，上层催化剂反应后的热气体从管内流过，通过导热材料进行气体与气体的热交换。实验室里有很多实验也需要进行热交换（除直接加热外），如在进行气体和气体热交换时，通常使用玻璃导管，气体和液体热交换时，通常使用 （填仪器名称），请你举一例有液体与液体热交换的化学实验 （填实验名称）。
（2）某温度下，2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H=?196 kJ?mol－1。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2(g)，当反应达到平衡时共放出热量196kJ。此时二氧化硫的转化率为 ，该温度下平衡常数K=___________；
（3）一定温度下，向体积为1L的密闭容器中充入2molSO2(g)和1molO2(g)，发生下列反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，达到平衡时SO2的体积分数为a。若保持温度不变，以下列量作为起始量发生反应，达到平衡后SO2体积分数仍为a的是 （填字母）。
A．向体积为1L的容器中充入2molSO3
B．向体积为1L的容器中充入4molSO2和2molO2
C．向体积为1L的容器中充入1.8molSO2、0.9mol O2 、 0.2mol SO3
D．向体积为0.5L的容器中充入1molSO2和0.5molO2
E．向体积为0.5L的容器中充入2molSO3和1molN2
（4）某学生设想以右图所示装置的电化学原理生产硫酸，写出通入O2一极的电极反应式 。
（5）若通入SO2的速率为2.24L?min－1 （标准状况），为稳定持续生产，硫酸溶液的质量分数应维持50%，则左侧水的流入速率应为 mL?min－1。
11．硫酸钙是一种用途非常广泛的产品。
（1）已知25℃时，Ksp(CaSO4)=7.10×10-5 。在1L0.1mol?L－1CaCl2溶液中加入1L0.2mol?L－1的Na2SO4溶液，充分反应后（假设混合后溶液的体积变化忽略不计）溶液中Ca2+物质的量的浓度为 mol?L－1。
（2）某校课外活动小组为测定已部分脱水的生石膏的组成(xCaSO4?yH2O)，做如下实验：将固体放在坩埚中加热，经测量剩余固体质量随时间变化如图所示。

则x:y=_________。t2～t3时间段固体的化学式为 。t5～t6时间段固体质量减轻的原因是产生了两种气体，其中一种能使品红溶液褪色，则该时间段所发生反应的化学方程式为 。
12．一化学研究性学习小组对某工厂生产印刷电路板后所得废液进行探究（生产原理：2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋）。请按要求完成下列探究报告。
[探究目的]
从废液中回收铜，并重新得到FeCl3溶液。
[资料获悉]
①3Fe2＋＋NO3－＋4H＋==3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH：
Fe3＋：2.7～3.7Cu2＋：5.2～6.4Fe3＋：7.6～9.6
[探究思路]
（1）先确定废液的组成及各金属离子的浓度；
（2）选择合适试剂回收铜，并重新得到FeCl3溶液。
[实验探究]
取几滴废液于试管中，加水稀释后，滴加KSCN溶液出现血红色，可知废液中除含有
Fe2＋、Cu2＋外，还含有Fe3＋。
甲同学取10 mL废液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称重得8.61 g ；乙同学另取10 mL废液，加入某试剂将pH调至4.0，使其中Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Fe2＋、Cu2＋仍留在废液中，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，冷却后称重得0.32 g 。通过计算可知废液中c(Fe3＋)＝mol/L，c(Fe2＋)＝mol/L，c(Cu2＋)＝ mol/L。
[交流讨论]
如何回收1 L废液中含有的铜，并重新得到FeCl3溶液?
丙同学认为应该先向废液中加入w g铁粉[w ＝c(Cu2＋)×1 L ×56 g?mol－1]，使之充分反应置换出铜，过滤，得金属铜。再向滤液中加入适量的稀硝酸，将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，并进行尾气处理，即可达实验目的。有些同学认为丙同学的方案不可行，请你评价丙同学的方案有哪些不妥之处?（不一定填满）
（1）；
（2）；
（3）。
该小组同学根据讨论得到的合理方案进行操作，最终达到了预期目的。（方案内容略）
[拓展延伸]

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