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为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.0×
10-2mol·
L-1,c(Fe3+)=1.0×
10-3mol·
L-1,c(Cl-)=5.3×
L-1,则该溶液的pH约为________。
1.
(1)配制浓度为2mol·
L-1的NaOH溶液100mL,用托盘天平称取NaOH固体时,天平读数将______(填字母)。
A.等于8.0gB.等于8.00g
C.大于8.0gD.等于0.2g
(2)某实验中需2mol·
L-1的Na2CO3溶液950mL,配制时应选用的容量瓶的规格为________,称取Na2CO3的质量为__________。
2.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下:
软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl;
用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4;
滤去MnO2沉淀,浓缩滤液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。
(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是_______________________________________。
(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是_______________________________________。
(3)KMnO4能与经硫酸酸化的热Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式是______________________________________________________________________________
(4)若用16.3g软锰矿(含MnO280%)进行上述实验最终生成的KMnO4与Na2C2O4反应,则消耗Na2C2O4的物质的量为________。
3.叠氮化钠(NaN3)是目前汽车安全气囊中的产气药。
一种生产工艺流程如下:
(1)反应器(Ⅰ)发生反应的类型为________;
液态氨需过量,其原因是__________________
________________________________________________________________________。
(2)反应器(Ⅱ)中反应的化学方程式为______________________________________________
(3)汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3
K2O+5Na2O+16N2↑。
假定某汽车中每个安全气囊容积为56L。
欲使气囊中充满标准状况下的氮气,则每个安全气囊应装入NaN3和KNO3的总质量为________g(结果保留一位小数,不考虑固体的体积)。
题空二 物质组成、化学式的计算
物质组成计算类型及方法总结
类型
解题方法
物质含量计算
①根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等,得出混合物中某一成分的量。
②由①中求出量,除以样品的总量,即可得出其含量
确定物质化学式的计算
①根据题给信息,计算出可求粒子的物质的量。
②根据电荷守恒,确定出未知粒子的物质的量。
③根据质量守恒,确定出结晶水的物质的量。
④各粒子的物质的量之比,即为物质化学式的下标比
热重曲线计算
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余,
=固体残留率。
④晶体中金属质量不减少,仍在m余中。
⑤失重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
多步滴定计算
复杂的滴定可分为两类:
①连续滴定法:
第一步滴定反应生成的产物,还可以继续参加第二步的滴定。
根据第二步滴定的消耗量,可计算出第一步滴定的反应物的量
②返滴定法:
第一步用的滴定剂是过量的,然后第二步再用另一物质返滴定计算出过量的物质。
根据第一步加入的量减去第二步中过量的量,即可得出第一步所求物质的物质的量
[2015·
全国卷Ⅰ,36(6)]氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。
CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系。
在潮湿空气中易水解氧化。
以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:
准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol·
L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O
被还原为Cr3+。
样品中CuCl的质量分数为________。
在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2的体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为______。
[解题思路]
答案
例3
PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点样品失重4.0%(即
100%)的残留固体。
若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·
nPbO,列式计算x值和m∶n值____________________________________________
1.化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。
一定条件下金属钠和H2反应生成甲。
甲与水反应可产生H2,甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。
将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。
甲的化学式________。
2.取4.00g软锰矿(主要成分MnO2,杂质不与H2C2O4、KMnO4等反应),用下述方法测定其中锰元素的含量。
首先向制取的MnO2中加入过量酸化的0.50mol·
L-1H2C2O450.00mL,MnO2完全溶解,并产生A气体,写出该反应的离子方程式:
_________________________________________
然后用0.10mol·
L-1KMnO4溶液滴定过量的H2C2O4溶液(产物与上述反应一致),滴定终点时消耗KMnO4溶液30.00mL,则软锰矿中的锰元素质量分数是________(保留1位小数)。
3.草酸钴是制备钴氧化物的重要原料。
下图为二水合草酸钴(CoC2O4·
2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。
(1)通过计算确定C点剩余固体的成分为________(填化学式)。
试写出B点对应的物质与O2在225~300℃条件下发生反应的化学方程式:
______________________________________
(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2、+3价),用480mL5mol·
L-1盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48L(标准状况)黄绿色气体。
试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。
题空三 氧化还原(电极)反应中有关电子守恒的计算
高考中涉及的许多计算属于氧化还原反应的计算,无论一步反应还是多步反应,最终要根据电子守恒进行计算。
1.氧化还原反应计算基本思路
对于氧化还原反应的计算,关键是氧化还原反应的实质——得失电子守恒,列出守恒关系求解,即n(氧化剂)×
变价原子个数×
化合价变化值=n(还原剂)×
化合价变化值。
利用电子守恒解题的思维模板计算
特别提醒 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。
2.有关电化学计算三种常用方法
(1)根据电子守恒计算
用于串联电路中电解池阴、阳两极产物、原电池正、负两极产物、通过的电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
阳极产物 阴极产物
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
[2016·
全国卷Ⅰ,28(4)(5)](4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______,该反应中氧化产物是_______。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒能力,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)。
电解精练铜时常用CuSO4溶液作电解质溶液,当导线中通过9.632×
104C的电量时,测得阳极溶解的铜为16.0g。
而电解质溶液(原溶液为1L)中恰好无CuSO4,则理论上阴极质量增加______g,原电解液中CuSO4的浓度为________。
(已知一个电子的电量为1.6×
10-19C)
1.按要求解答下列各题
(1)[2016·
全国卷Ⅲ,28
(2)]“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO
,则需要氧化剂KClO3至少为________mol。
(2)[2015·
全国卷Ⅰ,28
(1)]大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。
该反应的还原产物为_____________________________________。
(3)[2015·
全国卷Ⅱ,28
(1)]工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_________________________________________
(4)[2016·
全国卷Ⅱ,26(5)节选]联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。
理论1kg的联氨可除去水中溶解的O2________kg。
2.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到科学家的不断关注,下列为制取Cu2O的二种方法:
方法Ⅰ
电解法,原理为2Cu+H2O
Cu2O+H2↑
方法Ⅱ
用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2
(1)方法Ⅰ利用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极反应式为________________;
电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时,停止电解,通过离子交换膜的阴离子的物质的量为________mol。
(离子交换膜只允许OH-通过)
(2)方法Ⅱ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。
生成1molN2时,生成Cu2O的物质的量为________________。
题空四 有关平衡常数、转化率的计算
有关平衡常数计算的关键
1.掌握三个“百分数”
(1)转化率=
100%=
100%。
(2)生成物的产率:
实际产量占理论产量的百分数。
一般来说,转化率越高,原料利用率越高,产率越高。
产率=
(3)混合物中某组分的百分含量=
100%
2.分析三个量:
起始量、变化量、平衡量
3.用好一种方法——“三段式法”
“三段式法”计算的模板:
依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始量、变化量、平衡量,结合问题代入公式运算。
如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·
L-1、bmol·
L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·
L-1。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/mol·
L-1a b00
变化/mol·
L-1mxnxpxqx
平衡/mol·
L-1a-mxb-nxpxqx
K=
按要求解答下列问题:
(1)在1000K下,在某恒容容器中发生下列反应:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g),将一定量的NO2放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如下图所示。
图中a点对应温度下,已知NO2的起始压强p0为120kPa,列式计算该温度下的平衡常数Kp=_____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×
物质的量分数)。
(2)对于反应N2O4(g)2NO2(g),在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:
v(N2O4)=k1·
p(N2O4),v(NO2)=k2·
p2(NO2)。
其中,k1、k2是与反应及温度有关的常数。
相应的速率-压强关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=________,在图中标出的点中,指出能表示反应达到平衡状态的点:
________________________,理由是_________________________________________________________________________。
查阅资料可知:
常温下,K稳[Ag(NH3)
]=1.00×
107,Ksp(AgCl)=2.50×
10-10。
(1)银氨溶液中存在平衡:
Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)
(aq),该反应平衡常数的表达式为K稳=__________________。
(2)计算得到可逆反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)
(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=______,1L1mol·
L-1氨水中最多可以溶解AgCl______mol(保留两位有效数字)。
1.工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
(1)向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),800℃时测得部分数据如下表。
t/min
1
2
3
4
n(H2O)/mol
1.20
1.04
0.90
0.70
n(CO)/mol
0.80
0.64
0.50
0.30
则从反应开始到2min时,用H2表示的反应速率为____________________________;
该温度下反应的平衡常数K=__________(小数点后保留2位有效数字)。
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g),此时v(正)________(填“>
”“<
”或“=”)v(逆)。
(3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数数值分别为
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.19
1.00
0.60
0.38
某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:
3c(CO)·
c(H2O)=5c(H2)·
c(CO2),判断此时的温度是______。
2.化学家研究在催化剂作用下,通过反应:
CCl4+H2CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。
此反应伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。
已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃。
在密闭容器中,该反应在110℃下达到平衡状态后,测得如下数据(假设不考虑副反应):
实验序号
温度/℃
初始CCl4的
浓度/mol·
L-1
初始H2的浓度/mol·
CCl4平衡转化率
110
0.8
1.2
a
50%
100
b
(1)此反应的化学平衡常数表达式为__________。
在110℃时平衡常数为___________。
(2)实验1中,CCl4的转化率a__________(填“大于”“小于”或“等于”)50%。
(3)实验2中,10h后达到平衡,H2的平均反应速率为________________。
(4)实验3中,b的值________(填字母)。
A.等于50%B.大于50% C.小于50%D.无法判断
3.已知K、Ka、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。
(1)25℃时,将amol·
L-1的氨水与0.01mol·
L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH
)=c(Cl-),则溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性;
用含a的代数式表示NH3·
H2O的电离平衡常数Kb=________。
(2)25℃时,H2SO3HSO
+H+的电离平衡常数Ka=1×
10-2mol·
L-1,则该温度下pH=3、c(HSO
)=0.1mol·
L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)=______。
(3)高炉炼铁中发生的反应有:
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH<0
该反应的平衡常数表达式K=________;
已知1100℃时,K=0.25,则平衡时CO的转化率为________;
在该温度下,若测得高炉中c(CO2)=0.020mol·
L-1,c(CO)=0.1mol·
L-1,则此时反应速率是v正________(填“>”“<”或“=”)v逆。
(4)已知高温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×
10-38、1.0×
10-11,向浓度均为0.1mol·
L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH的范围是__________________________________________________(已知lg2=0.3)。
题空五 用盖斯定律计算反应热
根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
(1)计算步骤
(2)计算方法
二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。
已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:
2CO2(g)+6H2(g)CH2==CH2(g)+4H2O(g) ΔH。
(1)几种物质的能量(kJ·
mol-1)如表所示(在标准状态下,规定单质的能量为0,测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量):
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2==CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·
mol-1
-394
52
-242
ΔH=____________________kJ·
mol-1。
(2)几种化学键的键能(kJ·
mol-1)。
化学键
C==O
H—H
C==C
H—C
H—O
键能/kJ·
803
436
615
463
a=____________________。
(1)[2016·
全国卷Ⅱ,26(3)]联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH4=-1048.9kJ·
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为________________________________________________________________________
(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。
已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=akJ·
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=ckJ·
反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=_____kJ·
mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
1.甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
C—O
C≡O
C—H
E/kJ·
343
1076
465
413
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