PAGEPAGE1物質的量與化學計算【考情分析】近幾年高考試卷中的化學計算在命題立意、情景創(chuàng)設、設問角度及表達方式上基本保持科學、規(guī)范、簡潔、敏捷的特色，并有所突破、創(chuàng)新。化學計算主要考查學生學問建構的整體性和敏捷應用的實力，綜合性較強，試題整體的計算量不大，更多的是對化學基本概念、理論和性質的理解，突出對思維品質和化學思維方法的考查。選題背景與實際問題緊密結合，把物質性質、試驗操作與化學計算有機融合，突出了化學計算的本質，體現(xiàn)化學學科對計算的要求，更體現(xiàn)對計算綜合實力的考查?；瘜W計算的關鍵是對概念的正確理解，在教學中要加強概念間的聯(lián)系，相識概念間量的關系，把概念定律聯(lián)系起來，在講解化學概念的化學涵義的同時要講解清晰它的數(shù)學涵義，以及建立學問點、線與面之間的關系（建構學問的體系結構）。高考中化學計算?？嫉挠嬎惴椒ㄓ嘘P系式法和守恒法等?！究键c歸納】1.與化學反應有關的計算（1）解題方法：依據化學方程式的計算，多以物質的量為核心，考查物質的量、阿伏伽德羅常數(shù)、物質的量濃度、物質的質量、摩爾質量、氣體的體積、氣體摩爾體積等相關物理量的轉化關系，以及反應物的轉化率或產物的產率的計算，同時還可以融入多種化學解題思想，比如極值法、差量法、守恒法、探討法、特別值法等。公式法：應用從化學原理和化學定律總結歸納的一般公式進行解題的一種方法。公式法的優(yōu)點是思維推理過程有據可循，并能快速地列出詳細解題算式。公式法在解決有關溶液的計算時應用比較廣泛，應用此法必需留意公式的推導和應用范圍，及公式中各文字所代表的意義，只有這樣才能敏捷運用公式，避開生搬硬套。關系式法：關系式法也叫比例法，就是依據物質組成、化學反應中有關物質數(shù)量間的關系建立未知量和已知量之間的關系，依據關系式確定的數(shù)量關系，進行化學計算的方法。用關系式法解題的關鍵是建立關系式，建立關系式的方法主要有：利用物料守恒關系建立關系式、利用方程式中的化學計量數(shù)間的關系建立關系式、利用方程式的加合建立關系式。利用關系式法可以省去不必要的中間運算步驟，避開計算錯誤，并能快速精確地獲得結果。涉及到多步反應體系的計算，往往依據若個化學反應方程式的關系式或原子個數(shù)守恒，找出起始物質與最終物質的量的關系，并據此列比例式進行計算求解。關系式法解題的答題思路：分析題中反應——寫出各步反應方程式——依據反應中各物質的計量數(shù)關系——確定已知物質與待求物質的物質的量關系——列比例求算或分析題中反應——依據某元素原子守恒——確定關系式——列比例求解。守恒法：“守恒法”是中學化學常常采納的技巧性解題方法之一，是高考中常用的一種解題方法和解題技巧。本質上守恒法不外乎質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒等。化學反應的實質是原子間的重新結合，所以一切化學反應都存在著物料守恒（質量守恒，微粒個數(shù)守恒）；宏觀上各元素養(yǎng)量反應前后相等即質量守恒，微觀上任一微觀粒子（如原子、分子、離子等）反應前后個數(shù)相等。運用質量守恒的關鍵：精確推斷在整個反應過程中哪一種元素的原子的個數(shù)或物質的量不發(fā)生變更，淡化中間過程，快速解題。得失電子守恒是針對氧化還原反應，氧化劑得到電子總數(shù)與還原劑失去電子總數(shù)相等。轉移電子守恒法解題步驟：找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物(誰變價)；確定一個原子或離子得失電子數(shù)(變幾價)；依據題中物質的物質的量和得失電子守恒列出等式(幾個變)；對于多步連續(xù)進行的氧化還原反應，只要中間各步反應過程沒有損耗，可干脆找出起始物和最終產物，刪去中間產物，建立二者之間的電子守恒關系，快速求解。電荷守恒一般是指在電解質溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)與陰離子所帶負電荷總數(shù)相等，溶液呈電中性。電荷守恒的解題依據是：電解質溶液中不論存在多少種離子，溶液都是呈電中性的，即陰離子所帶電荷總數(shù)和陽離子所帶電荷總數(shù)相等。解題的關鍵是：找全離子，離子帶幾個電荷乘幾。一般狀況下，能用“守恒法”解答的題目也能用其它方法解決，但較費時且易出錯。而“守恒法”則是利用物質變更過程中某一特定量固定不變來解決問題，其特點是不糾纏于細枝末節(jié)，只關注始態(tài)和終態(tài)，找尋變更前后特有的守恒因素，快速建立等式關系，奇妙作答，可節(jié)約做題時間，能提高解題速率和精確率。（2）解題步驟：設所求物質的物質的量為n；寫出有關的化學方程式；找出相關物質對應的化學計量數(shù)，從而找出相關物質的物質的量之比；將有關的四個量列出比例式；依據比例式求出n，再求m、V或c；寫出簡明答案。2.氧化還原反應的相關計算氧化還原反應計算是歷次考試的重要考點，往往與阿伏伽德羅常數(shù)、物質的量等結合在一起考查，駕馭正確的解題思路和技巧一般難度不大。(1)基本方法：對于氧化還原反應的計算，關鍵是依據氧化還原反應的實質——得失電子守恒，列出守恒關系式求解，即n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變更值＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變更值。（2）解題步驟：找出氧化劑、還原劑及對應產物；精確找出一個微粒（原子、離子或分子）對應的得失電子數(shù)目；設未知數(shù)、依據電子守恒列出關系式、計算出未知量。(3)特別題型：對于多步連續(xù)進行的氧化還原反應，只要中間各步反應過程中電子無損耗，可干脆依據起始物和最終產物得失電子相等，刪去中間產物，建立二者之間的守恒關系，快速求解。例如：Cueq\o(→,\s\up14(HNO3))NOxeq\o(→,\s\up15(H2O2))HNO3，則Cu失去電子的物質的量等于H2O2得電子的物質的量，忽視HNO3參與反應過程?！具^關練習】1.一種雙氧水的質量分數(shù)為27.5%(密度為1.10g·cm－3)，其濃度為________mol·L－1。2.高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800g樣品，溶解后定容于100mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.2000mol·L－1的H2C2O4標準溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48mL，該樣品的純度為________(列出計算式即可，已知2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O)。3.鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標，定義式為B＝(n為物質的量)。為測量樣品的B值，取樣品mg，精確加入過量鹽酸，充分反應，再加入煮沸后冷卻的蒸餾水。以酚酞為指示劑，用cmol·L－1的標準NaOH溶液進行中和滴定(部分操作略去，已解除鐵離子干擾)。到終點時消耗NaOH溶液VmL。按上述步驟做空白比照試驗，消耗NaOH溶液V0mL。已知該樣品中Fe質量分數(shù)w，則B的表達式為__________________。4．水中溶解氧的測定方法如下：向肯定量水樣中加入適量MnSO4和堿性KI溶液，生成MnO(OH)2沉淀，密封靜置；加入適量稀H2SO4，待MnO(OH)2與I－完全反應生成Mn2＋和I2后，以淀粉作指示劑，用Na2S2O3標準溶液滴定至終點，測定過程中物質的轉化關系如下，取加過肯定量CaO2·8H2O的池塘水樣100.00mL，按上述方法測定水中溶解氧量，消耗0.01000mol·L－1Na2S2O3標準溶液13.50mL。計算該水樣中的溶解氧為____________mg·L－1。O2eq\o(→,\s\up11(Mn2＋))MnO(OH)2eq\o(→,\s\up11(I－))I2eq\o(→,\s\up11(S2O\o\al(2－,3)))S4Oeq\o\al(2－,6)5.某種礦石中鐵元素以氧化物FemOn形式存在，現(xiàn)進行如下試驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6g。剩下濾液用濃度為2mol·L－1的酸性KMnO4滴定，至終點時消耗KMnO4溶液體積為25.0mL。該鐵礦石中鐵元素的質量分數(shù)為，氧化物FemOn的化學式為(m、n為正整數(shù))。(提示：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，8H＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。)6.聚合硫酸鐵的化學式可表示為[Fea(OH)b(SO4)c]m。取肯定量聚合硫酸鐵樣品與足量鹽酸反應，將所得溶液平均分為兩等份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.7475g。另一份溶液，加熱煮沸后，滴加稍過量SnCl2溶液，使Fe3＋還原為Fe2＋，用甲基橙除去過量SnCl2；然后用0.02000mol·L－1K2Cr2O7標準溶液滴定，到達滴定終點時共用去K2Cr2O7標準溶液50.00mL。計算聚合硫酸鐵晶體中a、b、c的最簡整數(shù)比。(已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)7.高錳酸鉀純度的測定：稱取1.0800g樣品，溶解后定容于100mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.2000mol·L－1的H2C2O4標準溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48mL。該樣品的純度為___________________(列出計算式即可，已知2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O)。8.鉻元素總濃度的測定：精確移取25.00mL含Cr2Oeq\o\al(2－,7)和Cr3＋的酸性廢水，向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液將Cr3＋氧化成Cr2Oeq\o\al(2－,7)，煮沸除去過量的(NH4)2S2O8；向上述溶液中加入過量的KI溶液，充分反應后，以淀粉為指示劑，向其中滴加0.015mol·L－1的Na2S2O3標準溶液，終點時消耗Na2S2O3溶液20.00mL。廢水中鉻元素總濃度mg·L－1。已知沉淀過程中發(fā)生的反應如下：①2Cr3＋＋3S2Oeq\o\al(2－,8)＋7H2O=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6SOeq\o\al(2－,4)＋14H＋②Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O③I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S2Oeq\o\al(2－,6)9.將500mL(標準狀況)含有CO的某氣體樣品通過盛有足量I2O5的干燥管，170℃下充分反應，用水-乙醇混合液充分溶解產物I2，定容到100mL。取25.00mL，用0.0100mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定，消耗標準溶液20.00mL，則樣品氣中CO的體積分數(shù)為________。(已知：氣體樣品中其他成分與I2O5不反應；2Na2S2O3＋I2=2NaI＋Na2S4O6)10.高鐵酸鹽也是常用的水處理劑。高鐵酸鈉(Na2FeO4)可用如下反應制備：2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，若生成2molNa2FeO4，則反應中電子轉移的物質的量為________mol。高鐵酸鹽可將水體中的Mn2＋氧化為MnO2進行除去，若氧化含Mn2＋1mg的水體樣本，須要1.2mg·L－1高鐵酸鉀________L。11.某廠廢水中含1.00×10－3mol·L－1的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，其毒性較大。某探討性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Cr的化合價為＋3，F(xiàn)e的化合價依次為＋3、＋2)。欲使1L該廢水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)完全轉化為Cr0.5Fe1.5FeO4。理論上須要加入_______gFeSO4·7H2O。12.試驗室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4，方法如下：高溫下使軟錳礦與過量KOH(s)和KClO3(s)反應，生成K2MnO4(錳酸鉀)和KCl；用水溶解，濾去殘渣；酸化濾液，K2MnO4轉化為MnO2和KMnO4；再濾去沉淀MnO2，濃縮結晶得到KMnO4晶體。K2MnO4轉化為KMnO4的反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為__________。生成0.1mol還原產物時轉移電子__________個。KMnO4能與熱的Na2C2O4(aq，硫酸酸化)反應生成Mn2＋和CO2。若取用軟錳礦制得的KMnO4產品0.165g，能與0.335gNa2C2O4恰好完全反應(假設雜質均不能參與反應)，該產品中KMnO13.“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒實力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化實力相當于多少克Cl2的氧化實力。NaClO2的有效氯含量為________。(計算結果保留兩位小數(shù))14.欲使3mol的VO2＋變成VOeq\o\al(＋,2)，則須要氧化劑KClO3至少________mol。15.NaCN超標的電鍍廢水可用兩段氧化法處理：NaCN與NaClO反應，生成NaOCN和NaCl，NaOCN與NaClO反應，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。已知HCN(Ki＝6.3×10－10)有劇毒；HCN、HOCN中N元素的化合價相同。處理100m3含NaCN10.3mg/L的廢水，實際至少需NaClO________g(實際用量應為理論值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5mg/L，達到排放標準。16.為了愛護環(huán)境，充分利用資源，某探討小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉變成重要的化工原料FeSO4(反應條件略)?；罨蜩F礦還原Fe3＋的主要反應為：FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4，不考慮其它反應。假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%。將akg質量分數(shù)為b%的硫酸加入到ckg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其它雜質浸出消耗的硫酸以及調pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽視不計。按上述流程，第Ⅲ步應加入FeCO3________kg?！具^關練習參考答案】1.【解析】依據物質的量濃度與質量分數(shù)的換算公式，得c＝eq\f(1000ρω,M)＝eq\f(1000×1.10×27.5%,34)＝8.9(mol·L－1)?！敬鸢浮?.92.【解析】依據新信息反應式或得失電子守恒計算高錳酸鉀產品純度，留意配制溶液體積與取用量之間的轉化問題。草酸中碳元素為＋3價，氧化產物為CO2，高錳酸鉀被還原為＋2價錳離子，依據得失電子守恒知，5n(KMnO4)＝2n(H2C2O4)，w(KMnO4)＝。【答案】3.【解析】依據題意，mg樣品消耗的HCl的物質的量為10－3c(V0－V)mol，則樣品中n(OH－)＝10－3c(V0－V)mol。依據鹽基度的定義得：B＝＝。【答案】4.【解析】在100.00mL水樣中，發(fā)生如下反應：O2＋2Mn2＋＋4OH－=MnO(OH)2↓，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，則n(I2)===6.750×10－5mol，由方程式化學計量數(shù)可得n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.750×10－5mol，n(O2)=eq\f(1,2)n[MnO(OH)2]=eq\f(1,2)×6.750×10－5mol=3.375×10－5mol，故水中溶解氧==10.80mg·L－1?！敬鸢浮?0.805.【解析】樣品中的鐵元素，在加入銅粉后全部轉變?yōu)镕e2＋，F(xiàn)e2＋再被酸性KMnO4滴定。依據方程式8H＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O可得關系式eq\f(1,5)＝，解關系式得n(Fe2＋)＝5×0.025L×2mol·L－1＝0.25mol，故樣品中鐵元素的質量分數(shù)為eq\f(0.25mol×56g·mol－1,25.0g)×100%＝56%。反應的銅的物質的量n(Cu)＝＝0.1mol，依據方程式2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋得關系式eq\f(2,1)＝，解關系式得n(Fe3＋)＝2×0.1mol＝0.2mol，依據元素守恒得n(Fe2＋)＝0.25mol－0.2mol＝0.05mol，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶4，所以該氧化物的化學式可表示為Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)?！敬鸢浮?6%Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)6.【解析】依據方程式Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓可得n(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1.7475,233)mol＝0.0075mol；由題意n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.05L×0.02000mol·L－1＝0.001mol，依據方程式Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可得n(Fe2＋)＝n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))×6＝0.001mol×6＝0.006mol。依據電荷守恒：n(OH－)＋n(SOeq\o\al(2－,4))×2＝n(Fe3＋)×3，n(OH－)＝0.006mol×3－0.0075mol×2＝0.003mol，則a∶b∶c＝0.006mol∶0.003mol∶0.0075mol＝4∶2∶5?！敬鸢浮縜∶b∶c＝4∶2∶57.【解析】先求出H2C2O4的物質的量，n(H2C2O4)＝20.00×10－3L×0.2000mol·L－1，再依據化學方程式求出24.48mL溶液中MnOeq\o\al(－,4)的物質的量，n(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(2,5)n(H2C2O4)，然后轉化為100mL溶液中MnOeq\o\al(－,4)的物質的量，乘以KMnO4的摩爾質量(158g·mol－1)，得出樣品中含有KMnO4的質量，用KMnO4的質量除以樣品的質量即為該樣品的純度。【答案】eq\f(20.00×10－3×0.2000×\f(2,5)×\f(100,24.48)×158,1.0800)×100%8.【解析】由離子方程式①②③得關系式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，依據關系式的計算式c＝eq\f(0.015×0.02,6×0.025)mol·L－1＝0.002mol·L－1，則鉻元素總濃度＝eq\f(0.002×2×52×103mg,1L)＝208mg·L－1?！敬鸢浮?089.【解析】由信息可知5CO＋I2O5eq\o(=,\s\up7(△))5CO2＋I2，所以5CO～I2～2Na2S2O3,5CO～2Na2S2O3，n(CO)＝eq\f(5,2)n(Na2S2O3)×4＝10n(Na2S2O3)＝10×(0.0100mol·L－1×0.02L)＝2×10－3mol，V(CO)＝2×10－3mol×22.4L·mol－1×1000mL·L－1＝44.8mL。故樣品中CO的體積分數(shù)＝eq\f(44.8mL,500mL)×100%＝8.96%(三位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?.96%10.【解析】在該反應中，F(xiàn)e由＋2價升到＋6價，氧由－1價升到0價。所以當生成2molNa2FeO4時，應轉移電子10mol。依據電子守恒得關系式：eq\f(1×10－3g,55g·mol－1)×2＝eq\f(x·1.2×10－3g·L－1,198g·mol－1)×3，解得x＝2L。【答案】10mol2L11.【解析】Cr2Oeq\o\al(2－,7)的物質的量n（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）＝1.00×10－3mol·L－1×1L＝1.00×10－3mol，生成Cr0.5Fe1.5FeO4的物質的量為4.00×10－3mol，依據元素守恒，須要FeSO4·7H2O的物質的量為：(1.5＋1)×4.00×10－3mol＝0.01mol，m(FeSO4·7H2O)＝2.78g?！敬鸢浮?.7812.【解析】利用電子守恒配平得3MnOeq\o\al(2－,4)＋4H＋=MnO2＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，則生成0.1mol還原產物時轉移電子0.2NA個。設KMnO4的純度為x，依據得失電子守恒得關系式eq\f(0.165g·x,158g·mol－1)×5＝eq\f(0.335g,134g·mol－1)×2×1，解得：x≈0.958?！敬鸢浮?∶20.2NA(或1.204×1022)95.8%13.【解析】NaClO2在殺菌消毒的過程中被還原為Cl－，則1molNaClO2得到電子的物質的量為4mol，1molCl2被還原為Cl－時得到電子的物質的量為2mol