微專題3隱藏在 卷中的化學微型計算 近三年全國卷考情 在理綜測試中 對于計算能力的考查并非是化學學科的核心任務 不會出現(xiàn)以計算為主要考查目標的大題 但基本的化學計算是完整化學知識體系的重要組成部分 所以化學計算總是隱藏在 卷的實驗 工藝流程 化學原理等題目中 這可以從近三年全國高考理綜化學部分對計算的考查頻率中看出來 H計算 氧化還原滴定 平衡常數(shù)K的計算成為近兩年的考查熱點 知能儲備 物質(zhì)組成計算類型及方法總結(jié) 類型一物質(zhì)含量 組成 化學式的計算 典例示范 例1 2018 全國 卷 28節(jié)選 K3 Fe C2O4 3 3H2O 三草酸合鐵酸鉀 為亮綠色晶體 可用于曬制藍圖 測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量實驗如下 1 稱量mg樣品于錐形瓶中 溶解后加稀H2SO4酸化 用cmol L 1KMnO4溶液滴定至終點 滴定終點的現(xiàn)象是 2 向上述溶液中加入過量鋅粉至反應完全后 過濾 洗滌 將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中 加稀H2SO4酸化 用cmol L 1KMnO4溶液滴定至終點 消耗KMnO4溶液VmL 該晶體中鐵的質(zhì)量分數(shù)的表達式為 解析 1 滴定終點的現(xiàn)象是有粉紅色出現(xiàn)且半分鐘內(nèi)不變色 例2 2017 全國 卷 28節(jié)選 水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件 某課外小組采用碘量法測定學校周邊河水中的溶解氧 實驗步驟及測定原理如下 取樣 氧的固定用溶解氧瓶采集水樣 記錄大氣壓及水體溫度 將水樣與Mn OH 2堿性懸濁液 含有KI 混合 反應生成MnO OH 2 實現(xiàn)氧的固定 酸化 滴定 回答下列問題 1 氧的固定 中發(fā)生反應的化學方程式為 2 取100 00mL水樣經(jīng)固氧 酸化后 用amol L 1Na2S2O3溶液滴定 以淀粉溶液作指示劑 終點現(xiàn)象為 若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL 則水樣中溶解氧的含量為mg L 1 答案 2 藍色剛好褪去80ab 例3 2014 全國 卷 27節(jié)選 PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如圖所示 已知失重曲線上的a點為樣品失重4 0 即 100 的殘留固體 若a點固體組成表示為PbOx或mPbO2 nPbO 列式計算x值和m n值 1 2018 全國 卷 26節(jié)選 硫代硫酸鈉晶體 Na2S2O3 5H2O M 248g mol 1 可用作定影劑 還原劑 利用K2Cr2O7標準溶液定量測定硫代硫酸鈉的純度 測定步驟如下 1 溶液配制 稱取1 2000g某硫代硫酸鈉晶體樣品 用新煮沸并冷卻的蒸餾水在中溶解 完全溶解后 全部轉(zhuǎn)移至100mL的中 加蒸餾水至 題組鞏固 解析 1 配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液 應該在燒杯中溶解 冷卻至室溫后 轉(zhuǎn)移至100mL的容量瓶中 加水至距刻度線1 2cm處 改用膠頭滴管滴加至溶液的凹液面最低處與刻度線相平 答案 1 燒杯容量瓶刻度 答案 2 藍色褪去95 0 2 草酸鈷是制備鈷氧化物的重要原料 如圖為二水合草酸鈷 CoC2O4 2H2O 在空氣中受熱的質(zhì)量變化曲線 曲線中300 及以上所得固體均為鈷氧化物 1 通過計算確定C點剩余固體的成分為 填化學式 試寫出B點對應的物質(zhì)與O2在225 300 條件下發(fā)生反應的化學方程式 2 取一定質(zhì)量的二水合草酸鈷分解后的鈷氧化物 其中Co的化合價為 2 3價 用480mL5mol L 1鹽酸恰好完全溶解固體 得到CoCl2溶液和4 48L 標準狀況 黃綠色氣體 試確定該鈷氧化物中Co O的物質(zhì)的量之比 解析 2 黃綠色氣體為Cl2 其物質(zhì)的量為0 2mol 根據(jù)Cl元素守恒可知 溶液中2n Co n HCl 2n Cl2 故n Co 1mol 根據(jù)得失電子守恒n Co3 2n Cl2 0 4mol 則n Co2 0 6mol 根據(jù)電荷守恒可知 2n O 3n Co3 2n Co2 n O 1 2mol 故n Co n O 1 1 2 5 6 類型二應用電子守恒的計算 知能儲備 化學學科中涉及的重要反應 復雜反應多為氧化還原反應 依據(jù)氧化還原反應的計算也成為高考中涉及較多的計算類型 尤其是多步的氧化還原反應 反應復雜 方程式繁多 如果利用方程式計算顯得非常繁瑣而易出錯 此時抓住氧化還原反應的根本實質(zhì) 電子守恒 運用關(guān)系式法進行計算將會使反應簡化 1 電子守恒計算基本思路 1 確定反應中的氧化劑 還原劑及其還原產(chǎn)物 氧化產(chǎn)物 2 分析出一個原子 離子在反應中得失電子數(shù)目 注意化學式中原子個數(shù) 3 根據(jù)電子守恒列出等式 氧化劑原子個數(shù) 得電子數(shù)目 還原劑原子個數(shù) 失電子數(shù)目 2 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沒有其他的氧化產(chǎn)物 還原產(chǎn)物 中間反應只是起了一個電子的傳遞作用 可直接找出起始物和最終產(chǎn)物之間的電子守恒關(guān)系 快速求解 3 原電池 電解池中電極產(chǎn)物 電解液中離子濃度的變化的計算 需要根據(jù)整個串聯(lián)電路中通過的電子物質(zhì)的量處處相等進行計算 例題 2016 全國 卷 28節(jié)選 NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑 也常用來漂白織物等 其一種生產(chǎn)工藝如下 典例示范 解析 1 尾氣吸收的是少量的ClO2 根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知 ClO2作氧化劑被還原為NaClO2 H2O2為還原劑被氧化為O2 根據(jù)電子守恒可求得 n ClO2 n H2O2 2 1 答案 1 2 1O2 回答下列問題 1 尾氣吸收 是吸收 電解 過程排出的少量ClO2 此吸收反應中 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 該反應中氧化產(chǎn)物是 答案 2 1 57 2 有效氯含量 可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力 其定義是 每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力 NaClO2的有效氯含量為 計算結(jié)果保留兩位小數(shù) 題組鞏固 1 按要求解答下列各題 1 2016 全國 卷 28 氧化 中欲使3mol的VO2 變?yōu)?則需要氧化劑KClO3至少為mol 答案 1 0 5 2 2015 全國 卷 28 大量的碘富集在海藻中 用水浸取后濃縮 再向濃縮液中加MnO2和H2SO4 即可得到I2 該反應的還原產(chǎn)物為 3 2015 全國 卷 28 工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2 該反應氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 解析 2 濃縮液中的碘元素為 1價 在酸性環(huán)境中 MnO2將 1價的I氧化為I2 MnO2中 4價的Mn被還原 產(chǎn)物應為MnSO4 3 由題給的反應物中有KClO3 生成物中有ClO2可知 氧化劑為KClO3 還原劑為Na2SO3 1molKClO3生成1molClO2時得到1mol電子 1molNa2SO3生成1molNa2SO4時失去2mol電子 根據(jù)得失電子守恒可知 該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2 1 答案 2 MnSO4 3 2 1 4 2016 全國 卷 26 聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧 防止鍋爐被腐蝕 理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2kg 2 2018 內(nèi)蒙古包頭一模 測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量 以游離SO2計算 的方案如下 教師用書備用 如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖 1 腐蝕過程中 負極是 填圖中字母 a b 或 c 2 環(huán)境中的Cl 擴散到孔口 并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2 OH 3Cl 其離子方程式為 3 若生成4 29gCu2 OH 3Cl 則理論上耗氧體積為L 標準狀況 答案 3 0 448 類型三有關(guān)平衡常數(shù) 轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)率的計算 知能儲備 2 K Ka Kb KW Kh Ksp的相似性 1 K Ka Kb KW Kh Ksp分別表示化學平衡常數(shù) 弱酸電離平衡常數(shù) 弱堿電離平衡常數(shù) 水的離子積常數(shù) 鹽的水解平衡常數(shù) 難溶物的沉淀溶解平衡常數(shù) 表達該平衡過程進行的程度 3 Kp僅適用于氣相發(fā)生的反應 當把化學平衡常數(shù)K表達式中各物質(zhì)的濃度用該物質(zhì)的分壓來表示時 就得到該反應的平衡常數(shù)Kp 4 Kp也同K相似可以利用 三段式法 進行計算 往往可以使得問題簡化 4 平衡常數(shù)的相關(guān)計算 通常需要通過圖像 表格找出平衡體系中相關(guān)成分的濃度 或利用 三段式法 求出相關(guān)成分的濃度 然后通過平衡常數(shù)的定義式計算出結(jié)果 相對而言 Ksp的相關(guān)計算比較單一 通常是根據(jù)給出的Ksp數(shù)據(jù)計算離子的濃度 或者根據(jù)給出的離子濃度判斷沉淀是否生成 典例示范 例1 2018 全國 卷 28節(jié)選 F Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25 時N2O5 g 分解反應 其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡 體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示 t 時 N2O5 g 完全分解 2 25 時N2O4 g 2NO2 g 反應的平衡常數(shù)Kp kPa Kp為以分壓表示的平衡常數(shù) 計算結(jié)果保留1位小數(shù) 思路點撥 2 氣體的分壓如同氣體的物質(zhì)的量 物質(zhì)的量濃度一樣可以用 三段式法 進行計算 答案 2 13 4 1 343K時反應的平衡轉(zhuǎn)化率 平衡常數(shù)K343K 保留2位小數(shù) 答案 1 220 02 答案 2 大于1 3 題組鞏固 1 2017 全國 卷 27節(jié)選 Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料 可利用鈦鐵礦 主要成分為FeTiO3 還含有少量MgO SiO2等雜質(zhì) 來制備 工藝流程如下 若 濾液 中c Mg2 0 02mol L 1 加入雙氧水和磷酸 設(shè)溶液體積增加1倍 使Fe3 恰好沉淀完全即溶液中c Fe3 1 0 10 5mol L 1 此時是否有Mg3 PO4 2沉淀生成 列式計算 FePO4 Mg3 PO4 2的Ksp分別為1 3 10 22 1 0 10 24 2 2017 全國 卷 28節(jié)選 H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應 H2S g CO2 g COS g H2O g 在610K時 將0 10molCO2與0 40molH2S充入2 5L的空鋼瓶中 反應平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0 02 H2S的平衡轉(zhuǎn)化率 1 反應平衡常數(shù)K 答案 2 52 8 10 3 1 用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應 2 根據(jù)A點數(shù)據(jù) 計算出該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)為 答案 2 1 0 1014 答案 2 0 01mol L 1 4 已知高溫下Fe OH 3和Mg OH 2的Ksp分別為8 0 10 38 1 0 10 11 向濃度均為0 1mol L 1的FeCl3 MgCl2的混合溶液中加入堿液 要使Fe3 完全沉淀而Mg2 不沉淀 離子濃度小于1 10 5mol L 1時 即可認為該離子沉淀完全 應該調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是 已知lg2 0 3 答案 4 3 3 9