關(guān)系式法在化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用試題一、基礎(chǔ)概念與理論依據(jù)關(guān)系式法是化學(xué)計(jì)算中基于物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中元素守恒或反應(yīng)計(jì)量關(guān)系建立的簡化計(jì)算方法。其核心原理是利用化學(xué)反應(yīng)前后原子種類和數(shù)目不變的規(guī)律，通過直接構(gòu)建已知量與未知量之間的比例關(guān)系，跳過中間復(fù)雜的分步計(jì)算。例如，在多步反應(yīng)中，若目標(biāo)元素（如Fe、Cl、Cr等）的轉(zhuǎn)化路徑明確，可直接寫出起始物質(zhì)與最終產(chǎn)物的計(jì)量關(guān)系。例如，工業(yè)制硫酸的反應(yīng)鏈：S→SO?→SO?→H?SO?根據(jù)硫元素守恒，可直接建立關(guān)系式：S~H?SO?（1:1），無需分步計(jì)算各反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。二、常見應(yīng)用場景及典型例題（一）元素守恒型計(jì)算例題1：將2.3g金屬鈉投入97.7g水中，完全反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？解析：鈉與水反應(yīng)方程式為：2Na+2H?O=2NaOH+H?↑由Na元素守恒，n(Na)=n(NaOH)=2.3g/23g/mol=0.1molm(NaOH)=0.1mol×40g/mol=4.0g反應(yīng)后溶液質(zhì)量=2.3g+97.7g-m(H?)=100g-(0.05mol×2g/mol)=99.9g質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(4.0g/99.9g)×100%≈4.0%（二）多步反應(yīng)連續(xù)轉(zhuǎn)化例題2：用含F(xiàn)eS?80%的黃鐵礦100t制硫酸，若SO?轉(zhuǎn)化為SO?的轉(zhuǎn)化率為90%，SO?吸收率為95%，求生成98%的濃硫酸質(zhì)量。解析：根據(jù)S元素守恒，轉(zhuǎn)化關(guān)系為：FeS?~2H?SO?1molFeS?（120g）可生成2molH?SO?（196g）設(shè)生成98%硫酸質(zhì)量為x，則純H?SO?質(zhì)量為0.98x理論S總量=100t×80%×(64/120)=42.67t實(shí)際S利用率=90%×95%=85.5%實(shí)際S轉(zhuǎn)化量=42.67t×85.5%≈36.5t由S守恒：36.5t=0.98x×(32/98)→x≈114.3t（三）氧化還原反應(yīng)電子守恒例題3：250mLK?Cr?O?溶液與過量KI反應(yīng)后，用0.1mol/LNa?S?O?溶液滴定生成的I?，消耗20mL。求K?Cr?O?溶液的物質(zhì)的量濃度。（反應(yīng)：Cr?O?2?+6I?+14H?=2Cr3?+3I?+7H?O；I?+2S?O?2?=2I?+S?O?2?）解析：電子守恒關(guān)系：Cr?O?2?~6S?O?2?（Cr從+6→+3，得6e?；I從-1→0，失e?，每個I?轉(zhuǎn)移2e?，3I?轉(zhuǎn)移6e?，對應(yīng)6S?O?2?）n(Cr?O?2?)×6=n(S?O?2?)c×0.25L×6=0.1mol/L×0.02L解得：c=0.00133mol/L（四）混合物成分分析例題4：有FeO和Fe?O?的混合物10g，用足量CO還原后得到Fe7.6g，求原混合物中Fe?O?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：設(shè)FeO為xg，F(xiàn)e?O?為yg，則x+y=10g根據(jù)Fe元素守恒：FeO中Fe：x×(56/72)，F(xiàn)e?O?中Fe：y×(112/160)總Fe：56x/72+112y/160=7.6g聯(lián)立方程解得：y=8g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=8/10×100%=80%三、解題技巧與易錯點(diǎn)關(guān)系式構(gòu)建三原則路徑唯一：確保元素轉(zhuǎn)化無分支（如硝酸與金屬反應(yīng)可能生成NO或NO?，需明確產(chǎn)物）系數(shù)匹配：例如KMnO?與H?O?反應(yīng)，關(guān)系式為2KMnO?~5H?O?（Mn從+7→+2得5e?，O從-1→0失2e?，電子守恒配平）單位統(tǒng)一：注意質(zhì)量（g/t）、物質(zhì)的量（mol）、濃度（mol/L）的換算常見錯誤類型忽略副反應(yīng)：如用MnO?與濃鹽酸制Cl?時，鹽酸濃度降低后反應(yīng)停止，實(shí)際產(chǎn)量低于理論值多元素干擾：混合物中若有多種元素參與反應(yīng)（如Na?CO?與NaHCO?混合與鹽酸反應(yīng)），需分別構(gòu)建關(guān)系式單位混淆：如將“體積分?jǐn)?shù)”誤作“質(zhì)量分?jǐn)?shù)”代入計(jì)算四、進(jìn)階綜合應(yīng)用題例題5：（工業(yè)流程計(jì)算）某工廠用含Cu?S70%的銅礦1000kg煉銅，通入足量O?反應(yīng)：Cu?S+O?=2Cu+SO?，產(chǎn)生的SO?用于制H?SO?。若銅的產(chǎn)率為90%，SO?制硫酸時轉(zhuǎn)化率為80%，求：（1）可制得粗銅的質(zhì)量；（2）生成98%濃硫酸的體積（密度1.84g/cm3）。解析：（1）Cu?S~2Cun(Cu?S)=1000kg×70%/160kg/kmol=4.375kmol理論Cu：4.375kmol×2×64kg/kmol=560kg實(shí)際Cu：560kg×90%=504kg（2）S守恒：Cu?SSO?H?SO?n(SO?)=4.375kmol×80%=3.5kmolm(H?SO?)=3.5kmol×98kg/kmol=343kg98%硫酸質(zhì)量=343kg/98%=350kg體積=350×103g/1.84g/cm3≈190217cm3=190.2L五、高考真題實(shí)戰(zhàn)演練例題6：（2023年新課標(biāo)Ⅰ卷）鉻鐵礦（主要成分為FeCr?O?）制備K?Cr?O?的流程如下：FeCr?O?→Na?CrO?→Na?Cr?O?→K?Cr?O?已知鉻元素在各步轉(zhuǎn)化中無損失，若用1kg含F(xiàn)eCr?O?60%的鉻鐵礦，最終得到K?Cr?O?0.8kg，求鉻的總轉(zhuǎn)化率。解析：FeCr?O?中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(52×2)/(56+52×2+16×4)=104/224理論Cr質(zhì)量=1000g×60%×(104/224)≈278.57gK?Cr?O?中Cr質(zhì)量=0.8×1000g×(52×2)/(39×2+52×2+16×7)=800g×104/294≈284.35g轉(zhuǎn)化率=實(shí)際Cr/理論Cr=278.57/284.35×100%≈97.9%六、拓展應(yīng)用：跨模塊綜合計(jì)算在化學(xué)平衡與反應(yīng)熱計(jì)算中，關(guān)系式法可結(jié)合蓋斯定律使用。例如：已知：①C(s)+O?(g)=CO?(g)ΔH?=-393.5kJ/mol②CO(g)+1/2O?(g)=CO?(g)ΔH?=-283.0kJ/mol求C(s)+1/2O?(g)=CO(g)的ΔH。解析：根據(jù)反應(yīng)式疊加，①-②得目標(biāo)反應(yīng)，ΔH=ΔH?-ΔH?=-110.5kJ/mol七、總結(jié)與提升策略關(guān)系式法的核心在于化繁為簡，其應(yīng)用能力需通過以下方式提升：反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)梳理：對復(fù)雜工業(yè)流程（如侯氏制堿法、煉鋼過程）畫出元素轉(zhuǎn)化流程圖錯題歸因分析：建立“錯誤類型-對應(yīng)策略”表，例如將“單