化学计量和化学计算.docx
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化学计量和化学计算
化学计量和化学计算
高考化学计算试题虽然形式多种多样,但归结起来就是那么几种基本的类型和方法技巧,只要在平时的复习中,注重方法指导,相信计算不会成为高考中的关键障碍。
在复习时要注重以下方法指导:
(1)清晰审题:
a.抓住关键字。
b.注意各量的单位。
c.弄清题目中隐含的条件,如一定量浓H2SO4、浓HNO3参加反应的先浓后稀问题,一种氧化剂(或还原剂)和几种还原剂(或氧化剂)反应的先强后弱等问题。
d.看清量的变化问题,如某混合液稀释到250mL,再另取10mL进行实验。
e.判断反应是否完全问题,如有机物完全燃烧还是不完全燃烧等。
f.有关图象的解析。
(2)分清题型,激活知识储备,再现常用方法和技巧,初步确定解决问题的思路。
(3)有序演算准确解题。
(4)总结试题特点,归纳提炼解题思想,以便开阔视野、增强对新情境计算题的应变能力。
计算题失分的主要原因有:
1.审题不够仔细;2.基础不够扎实;3.思考不够全面;4.思维不够灵敏;
5.运算不够准确;6.格式不够规范;7.表达不够清楚;8.时间不够充裕。
一化学计量
1基本物理量及其关系
(1)以物质的量为中心的基本关系(注意单位和概念的本质)
(2)密度和相对密度
(3)平均摩尔质量和平均相对分子质量
(4)气体定律
(5)化学式的计算
2典例分析
例1.请你判断下列说法的正误,并说出是怎样设计陷井呢?
⑴在25℃,压强为1.01×105Pa时,11.2升氮气所含的原子数目为NA(Х)
⑵常温常压下,1mol氦气含有核外电子数为2NA(√)
⑶标况下,1L甲醛所含分子数为1/22.4NA(√)
⑷标况下,22.4L己烯所含的分子数为NA(Х)
从物质的状态及条件考查阿伏加德罗常数,并总结出下面的规律方法
⑸常温常压下,18.0g重水(D2O)所含的电子数约为10×6.02×1023(Х)
⑹室温下,42.0g乙烯和丙烯的混合气体中含有碳原子数约为3×6.02×1023(√)
⑺0.5mol甲基(―CH3)中约含有5NA个电子(Х)
⑻常温常压下,46g二氧化氮和46g四氧化二氮含有的原子数均为3NA(√)
从物质中的微粒数物考查阿伏加德罗常数,并总结出下面的规律方法
⑼0.1molFe在0.1molCl2中完全燃烧失去的电子数为0.2NA(Х)
⑽6.4g铜与硫反应时失去的电子数为0.2NA(Х)
⑾1molKClO3和足量浓盐酸反应生成3molCl2,共转移电子数为6NA(Х)
⑿Na2O2与H2O反应生成1.12LO2(标况),反应中转移的电子数为2×6.02×1023(Х)
从氧化—还原反应考查阿伏加德罗常数,并总结出下面的规律方法
⒀1molC10H22分子中共价键总数为31NA(√)
⒁31g白磷分子中,含有的共价单键数目是NA个(Х)
⒂1molSiO2晶体中,Si—O键数目为4NA;(√)
⒃32gS8单质中含有的S—S键个数为6.02×1023(Х)
从物质结构中共价键的数目考查阿伏加德罗常数,并总结出下面的规律方法
⒄在含有1molNa2S的水溶液中,S2—、HS—两种微粒数之和为NA个。
(√)
⒅1molNaHSO4固体中含有NA个SO42—离子(Х)
⒆1molNa2CO3固体中含有NA个CO32—离子;(Х)
⒇在含1molNa2CO3的水溶液中,CO32—离子为NA个;(√)
从物质的电离、水解来考查阿伏,并总结出下面的规律方法
1.(09上海)
A.标准状况下,2.24LH2O含有的分子数等于0.1NA
B.常温下,100mL1mol·L-1Na2CO3溶液中阴离子总数大于0.1NA
C.分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g
D.3.4gNH3中含N—H键数目为0.2NA
2(12浦东一模).已知2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2。
该反应中有关物理量的描述正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)
A.每生成0.3molH2,被还原的水分子数目为0.6NA
B.当有2.7gAl参加反应时,转移的电子数目为0.3NA
C.每生成6.72L的H2,溶液中AlO2-的数目就增加0.2NA
D.溶液中每增加0.1mol的AlO2-,Na+的数目就增加0.1NA
3(12普陀一模)、用NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.5.6g铁粉在0.1mol氯气中充分燃烧,失去的电子数为0.3NA
B.11.2L
乙烯(标准状况)里含共用电子对数为NA
C.22.4LCO(g)与lmolN2(g)所含的电子数相等
D.100℃时1LpH=6的纯水中OH-离子数目为1×10-6NA
例2.下列条件下,两瓶气体所含原子数一定相等的是(AC)
A、同质量、不同密度的N2和COB、同温度、同体积的H2和N2
C、同体积、同密度的C2H4和C3H6D、同压强、同体积的N2O和CO2
规律
1.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( D )
A.两种气体的压强相等B.O2比O3的质量小
C.两种气体的分子数目相等D.两种气体的氧原子数目相等
2.(09宁夏)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为(A)
A.NO2B.N2O2C.N2OD.N2O4
3.在石灰窑中烧制生石灰,1molCaCO3完全分解所需要的能量,可燃烧0.453mol碳来提供。
设空气中O2体积分数为0.21,N2为0.79,则石灰窑产生的气体中CO2的体积分数可能是(A、B)
A.0.43B.0.46C.0.49D.0.52
例3(12崇明一模)、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成两份。
向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6g。
向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如下图所示(已知硝酸只被还原为NO气体).下列分析或结果错误的是( )
A.原混合酸中HNO3的物质的量为0.8mol
B.OA段产生的是NO,AB段的反应为
Fe+2Fe3+→3Fe2+,BC段产生氢气
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.H2SO4的物质的浓度为5mol·L-1
例4(12奉贤一模)、取500mLNa2CO3溶液与300mL1mol·L-1盐酸反应,在不断搅拌下将碳酸钠溶液逐滴滴入盐酸中与将盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中,所产生气体的物质的量之比为3:
2。
则碳酸钠溶液的物质的量浓度为
A.0.4mol·L-1B.0.3mol·L-1C.0.2mol·L-1D.0.5mol·L-1
二化学计算技巧(方法)
首先:
分析混合物的成分及其成分的变化,写出方程式,画出混合物成分变化的关系图
其次:
由关系图找出已知量和要求量的分布,依据化学思想寻求解题方法
第三结合化学用语表达
1变式求同法进行化学计算,有时需在处理化学式上做文章。
利用比例关系,将化学式同比例的放大或缩小进行变形,变成有相同的部分,然后加以比较,迅速得出答案的一种解题方法称为变式求同法。
如等质量的高锰酸钾、氯酸钾、氧化汞充分加热,比较生成氧气的量
例1.5.85gNaCl样品(其中含少量下列一种盐类),当它跟足量硝酸银溶液充分反应后,得到白色沉淀1.45g,则可能混入的盐是
A.KClB.CaCl2C.MgCl210H2OD.AlCl3
例2.某工业反应混合液中仅可能含有的组分是:
乙醚、乙醇和水。
经分析,液体中各原子之比为:
n(C):
n(H):
n(O)=16:
42:
5。
(1)若混合液中只含两种组分,则所有可能的组合是__________。
乙醚与乙醇乙醚与水。
(2)若混合液中只含有三种组分,在628g混合液中含有1molH2O,此时乙醇和乙醚的物质的量依次是__________。
2mol,7mol。
练习
1.在下列四种化合物中,①H2SO4,②Na2SO410H2O,③SO3,④FeSO4。
硫的质量分数由高到低的顺序为
A.①>②>③>④B.③>①>④>②C.①>③>④>②D.②>③>④>①
2(11黄浦一模).元素X与Y组成A、B两种化合物,A中X的质量占
,B中X的质量占
,则化合物A和B的分子式分别是 ( )
A.XY和XY2 B.X2Y和X2Y3 C.XY2和X2Y D.XY3和X2Y4
3.由乙炔、苯、乙醛组成的混合物,经测定其中碳的质量的分数为72%,则氧的质量分数是_____。
19.6%。
4.在由碱金属M形成的M2SO4和M2HPO4组成的混合物中,测得其中M的质量分数为32.4%,则混合物中氧的质量分数是
A.22.5%B.39.8%C.45.1%D.无法计算
2守恒法在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、元素守恒、原子守恒、电子守恒、电荷守恒、化合价守恒、能量守恒等等。
这就是打开化学之门的钥匙。
例1.(2009·理综四川卷,11)向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸,恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。
向反应后的溶液中加入cmol/L氢氧化钾溶液VmL,使金属离子刚好沉淀完全,得到的沉淀质量为ng。
再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止,得到固体pg。
则下列关系不正确的是()
A.c=
B.p=m+
C.n=m+17VcD.
m<p<
m
例2(奉贤一模)、将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol/LNaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g,则下列有关叙述中正确的是
A.加入合金的质量可能为6.4g
B.参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol
C.沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为150mL
D.溶解合金时收集到NO气体的体积为2.24L
例3(12黄埔一模).足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是
A.60mL B.45mL C.30mL D.15mL
例4.3.84g铜和一定量浓硝酸反应,当铜反应完毕时,共产生气体2.24L(标况)。
(1)反应中消耗HNO3的总物质的量是__________mol。
0.22mol。
(2)欲使2.24L气体恰好全部被水吸收,需通入__________mL标准状况下的氧气(氧气也恰好全部被吸收)。
672mL。
例5(12普陀一模)、将0.02mol铜片溶于100mL9mol/LHNO3中,产生336mL气体(只含NO、NO2)。
该气体与一定量O2混合后,用足量NaOH(aq)完全吸收。
有关反应如下:
NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O。
O2的体积至少为(气体体积均为标准状况)
A.67.2mLB.56.0mLC.22.4mLD.11.2mL
例6.镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。
将燃烧后的产物溶解在60mL2.0mol/L的盐酸中,再用20mL0.5mol/LNaOH溶液中和多余的盐酸,然后在此溶液中加入过量的碱,把氨全部蒸出来,用稀盐酸吸收,稀盐酸增重0.17g。
则镁带的质量为____g。
1.2
例7(12卢湾一模)一氧化碳常用于工业上和实验室还原某些金属氧化物,根据题意完成下列计算:
①已知Fe2O3在高炉中有下列反应:
Fe2O3+CO→2FeO+CO。
反应形成的固体混合物(Fe2O3、FeO)中,元素铁和氧的质量比用m(Fe):
m(O)表示:
Ⅰ.上述固体混合物中,m(Fe):
m(O)不可能是(47)(选填a、b、c多选扣分)
a.21:
9b.21:
8c.21:
7.5d.21:
6
Ⅱ.若m(Fe):
m(O)=3:
1,计算Fe2O3与FeO的物质的量之比(48),Fe2O3被CO还原的百分率(49)。
②Fe2O3、ZnO、CuO的混合固体粉末ag,在加热条件下用足量CO使金属氧化物完全还原,得到金属混合物2.41g,将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后,产生5.00g白色沉淀。
Ⅰ.求a等于多少?
(50)
Ⅱ.若agFe2O3、ZnO、CuO的混合物总物质的量为bmol,则Fe2O3的物质的量为多少摩尔(用含b的代数式表示)?
(51)
Ⅲ.将agFe2O3、ZnO、CuO的混合物溶于足量的盐酸中,再加入适量的铁粉,溶液中的Fe3+、Cu2+全部被还原,同时收集到224mLH2(标准状况下),共用去了0.03mol铁粉,求原混合物中Fe2O3、ZnO、CuO的物质的量分别为多少?
(52)
.(47)a、d(2分)(48)1:
4(2分)(49)66.7%(2分)
(50)②题述涉及的化学反应如下:
Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
(1)
ZnO+CO→Zn+CO2
(2)
CuO+CO→Cu+CO2(3)
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O(4)
Ⅰ题,由反应
(1)、
(2)、(3)可知金属氧化物失氧的质量等于CO得氧的质量,而CO得氧的质量可由反应(4)中CaCO3的质量求出,CO得氧的质量为:
×M(CO2)×
。
由m(金属氧化物混合物)=m(金属混合物)+m(金属氧化物混合物失氧)
得a=2.41g+
×44g·mol-1×
=2.41g+0.8g=3.21g(4分)
(51)Ⅱ题,由第①题可知ag金属氧化物混合物中氧原子总的物质的量为:
n(O)=
=0.05mol,设ag金属氧化物混合物中,Fe2O3的物质的量为xmol,则n(ZnO)+n(CuO)=bmol-x
由氧原子守恒得:
3x+bmol-x=0.05mol,得x=(0.025-
)mol。
(3分)
(52)第Ⅲ题,根据金属氧化物的混合物的质量、氧化物中氧的质量及氧化物溶于酸所得溶液与Fe粉反应消耗铁粉的物质的量建立代数方程求解。
设ag金属氧化物混合物中Fe2O3、ZnO、CuO的物质的量分别为x、y、z,则得:
160g·mol-1x+81g·moly-1+80g·mol-1z=3.21g①
由氧原子守恒得:
3x+y+z=0.05mol②
再由反应Fe2O3+6H+→2Fe3++3H2O
x2x
2Fe3++Fe→3Fe2+
2xx
CuO+2H+→Cu2++H2O
zz
Cu2++Fe→Fe2++Cu
zz
Fe+2H+→Fe2++H2↑
0.01mol0.01mol
得x+z+0.01mol=0.03mol③
联立方程①、②、③解得x=0.01mol,y=0.01mol,z=0.01mol
即:
n(Fe2O3)=0.01moln(ZnO)=0.01moln(CuO)=0.01mol(3分)
例8(11长宁二模)钾是活泼的碱金属,钾和氧有氧化钾(K2O)、过氧化钾(K2O2)和超氧化钾(KO2)等多种化合物。
⑴钾和硝酸钾反应可制得氧化钾:
K+KNO3→K2O+N2(未配平),每生成9.4gK2O消耗的还原剂有___________g
⑵超氧化钾和过氧化钾都能与二氧化碳反应均生成氧气和K2CO3,在医院、矿井、潜水、高空飞行中用作供氧剂。
写出超氧化钾与二氧化碳反应的化学方程式
______________________________________________________为了维持气压稳定,可以使用超氧化钾和过氧化钾的混合物使吸收的CO2与生成的O2体积相同(同温同压),则它们的物质的量之比为n(KO2):
n(K2O2)=____________
⑶KO2加热至600℃部分分解得到产物A。
6.30g产物A充分吸收二氧化碳生成碳酸钾并产生氧气1.12L(标准状况),试确定产物A中钾氧两种原子个数之比。
如果产物A只含有两种化合物,写出所有可能的化学式并计算A中两种化合物的物质的量之比。
.(10分)1)6.5g(2分)
(2)4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2;(2分)2:
1(2分)
(3)2:
3(2分)K2O2和KO21:
2(1分)K2O与KO21:
4(1分)
练习
1.在CO和CO2的混合气体中,氧元素的质量分数为64%。
将该混合气体5g通过足量的灼热的氧化铜,充分反应后,气体再全部通入足量的澄清石灰水中,得到白色沉淀的质量是
A.5gB.10gC.15gD.20g
2.某强氧化剂[XO(OH)2]+被亚硫酸钠还原到较低价态。
若还原2.4×103mol[XO(OH)2]+到较低价态,需要20mL0.3mol/LNa2SO3溶液,则X元素的最终价态为
A.+2B.+1C.0D.1
3(12奉贤一模)、天然气在生活、生产中应用越来越广泛,如成为居民日常燃料,成为工业合成氨原料等。
由天然气制取合成氨原料其主要反应为:
CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)①
2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)②
CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)③
57.1m3(标准状况)CH4按②式完全反应,产生H2 mol。
(保留一位小数)
58.一定量的CH4、空气、水蒸气反应后得到某混合气体,各成分的质量分数分别是为O232%,N228%,CO222%,CH416%,H22%,此混合气体对氢气的相对密度是________________________________(保留一位小数)
59.CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应后,得到的气体组成如下表:
气体
CO
H2
N2
O2
CO2
体积(L)
15
70
20
4.5
10
列式计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)/V(N2)=____________。
反应中的CH4、H2O(g)和富氧空气的体积比=___________。
60.某课外活动小组探究CH4和纯氧的反应,取CH4和纯氧组成的混合气体amol通入装有9.36gNa2O2固体的密闭容器中,用电火花不断引燃,使之高温下充分反应,恢复至常温时,容器内压强几乎为零。
剩余固体成分与a的取值及CH4与O2的体积比值n之间有很多种情况,试帮助该小组同学填写如下几种情况。
a取值
n=VCH4/VO2
剩余固体
Na2CO3,NaOH,Na2O2
Na2CO3,NaOH
Na2CO3,NaOH
Na2CO3
57.89.358.11.159.3:
525:
20:
32
a取值
n=VCH4/VO2
剩余固体
a<0.06mol
2∶1
Na2CO3,NaOH,Na2O2
a=0.06mol
2∶1
Na2CO3,NaOH
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