山东专用2022版高考化学一轮复习高考专题讲座1化学计算的常用方法学案鲁科版

学习化学计算的常用方法化学计算在近三年的化学试题中出现的概率越来越高，常涉及关系式计算、守恒法计算、差量法计算等方法。关系式法[方法指导]关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。一般解题步骤如下：法1：法2：利用电子守恒或原子守恒直接确定关系式，然后列比例进行求算。[典例导航](2017·全国卷Ⅱ，节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：草酸钙沉淀经稀硫酸处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为________。-7-/7 学习[思路点拨]　(1)写方程式①Ca2＋＋C2O===CaC2O4↓②CaC2O4＋2H＋===Ca2＋＋H2C2O4③2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O(2)导关系式：5Ca～5H2C2O4～2MnO(3)计算：n(Ca)＝n(MnO)＝×0.0500×0.036mol＝0.0045mol，ω(Ca)＝×100%＝45.0%。[答案]　45.0%[对点训练]1．(2018·全国卷Ⅱ，节选)测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)中铁的含量。(1)称量mg样品于锥形瓶中，溶解后加稀硫酸酸化，用cmol·L－1KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_____________________________________。(2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀硫酸酸化，用cmol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液VmL。该晶体中铁的质量分数的表达式为________________。[解析]　(1)KMnO4能将样品溶液中C2O氧化成CO2，达到滴定终点时，KMnO4稍过量，溶液中出现粉红色。(2)加入过量锌粉能将溶液中Fe3＋还原为Fe2＋，酸化后Fe2＋与KMnO4溶液反应，根据电子守恒可找出关系式为5Fe2＋～MnO，根据消耗KMnO4溶液的浓度和体积可知溶液中n(Fe2＋)＝cmol·L－1×V×10－3L×5＝5×10－3cVmol，则该晶体中铁元素的质量分数为×100%或×100%。[答案]　(1)当滴入最后一滴KMnO4溶液，锥形瓶中溶液变为粉红色，且30s内不变色　(2)×100%-7-/7 学习2．(2019·全国卷Ⅰ，节选)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。[解析]　关系式：NH4Fe(SO4)2·xH2O　～　1.5H2O　　　　　　266＋18x　　　　　　　　1.5×18故＝5.6%，x≈12。[答案]NH4Fe(SO4)2·12H2O守恒法[方法指导]所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。在化学变化中的各种各样的守恒，如质量守恒、元素守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。一般解题步骤如下：[典例导航]在空气中加热Co(OH)2，使其转化为钴的氧化物。加热过程中，固体质量与温度的关系如图所示。290～500℃，发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________。-7-/7 学习[思路点拨]n[Co(OH)2]＝＝0.01mol，根据钴原子守恒，m(Co)＝0.590g,290℃时，n(O)＝mol＝0.015mol，故290℃时氧化物为Co2O3，根据钴原子守恒，500℃时n(O)＝mol＝0.0133mol，故500℃时氧化物为Co3O4。化学方程式为6Co2O34Co3O4＋O2↑。[答案]　6Co2O34Co3O4＋O2↑失重分析的一般规律(1)失重一般先失去部分水或全部水，再失去非金属化物。(2)晶体中金属质量不减少，仍在残留固体中。(3)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。(4)根据金属原子守恒，可找出起始物与残留物之间关系。[对点训练]3．(原子守恒)28g铁粉溶于稀盐酸中，然后加入足量的Na2O2固体，充分反应后过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体质量为(　　)A．36g　　　B．40g　　　C．80g　　　D．160g-7-/7 学习B　[根据Fe守恒，n(Fe2O3)＝n(Fe)＝×＝0.25mol，m(Fe2O3)＝40g。]4．(电荷守恒)把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含amol硫酸钠的溶液，恰好使Ba2＋完全沉淀；另取一份加入含bmol硝酸银的溶液，恰好使Cl－完全沉淀，该混合溶液中K＋浓度为(　　)A．10(b－2a)mol·L－1B．5(b－2a)mol·L－1C．2(b－a)mol·L－1D．10(2a－b)mol·L－1A　[混合溶液分成5等份，每份溶液浓度相同。根据Ba2＋＋SO===BaSO4↓可知，每份溶液中n(Ba2＋)＝n(Na2SO4)＝amol；根据Ag＋＋Cl－===AgCl↓可知，每份溶液中n(Cl－)＝n(Ag＋)＝bmol，根据电荷守恒可知，每一份溶液中2n(Ba2＋)＋n(K＋)＝n(Cl－)，则n(K＋)＝bmol－2amol＝(b－2a)mol，故c(K＋)＝＝10(b－2a)mol·L－1。]5．(电子守恒)某强氧化剂XO(OH)可被Na2SO3还原。如果还原1.2×10－3molXO(OH)需用30mL0.1mol·L－1的Na2SO3溶液，那么X元素被还原后的物质可能是(　　)A．XOB．X2O3C．X2OD．XD　[由题意知，S元素由＋4价→＋6价，假设反应后X的化合价为＋x价，根据氧化还原反应中得失电子数目相等可得，1.2×10－3mol×(5－x)＝0.03L×0.1mol·L－1×(6－4)，解得x＝0，所以X元素被还原后的物质是X，D项正确。]差量法[方法指导]差量法是指根据化学反应前后有关物理量发生的变化，找出“理论差量”。这种物理量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题时先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟实际差量列成比例，然后求解。一般解题步骤如下：-7-/7 学习[典例导航]agNa2CO3和NaHCO3混合物加热至质量减少到bg，则混合物中NaHCO3的质量分数为________________________________________________________。[思路点拨]2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2OΔm2×84g106g62gm(a－b)g＝，m＝(a－b)g，ω(NaHCO3)＝×100%。[答案]×100%[对点训练]6．在空气中加热10.98g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品，受热过程中不同温度X围内分别得到一种固体物质，其质量如表。温度X围/℃固体质量/g150～2108.82290～3204.82890～9204.50(1)加热到210℃时，固体物质的化学式为________。(2)经测定，加热到210～310℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为___________________________________________-7-/7 学习____________________________________________________________________。[解析](1)n(CoC2O4·2H2O)＝0.06mol，Δm＝(10.98－8.82)g＝2.16g＝m(H2O)，故210℃时固体为CoC2O4。(2)根据钴原子守恒可知m(Co)＝3.54g，m(O)＝(4.82－3.54)g，n(O)＝0.08mol，n(Co)∶n(O)＝3∶4，可写出化学方程式：3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2。[答案](1)CoC2O4(2)3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO27．200℃时，11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g，则原混合气体的总物质的量是()A．0.125molB．0.25molC．0.5molD．1molC　[向足量的固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O，发生反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，固体只增加了3.6g，因为生成O2，根据质量守恒可知m(O2)＝11.6g－3.6g＝8g，所以n(O2)＝＝0.25mol；根据方程式可知n(混合气体)＝2n(O2)＝0.5mol；故选C。]-7-/7