1、1微专题 3 隐藏在卷中的化学微型计算专题集训1.(1)准确称取氯化亚铜样品 m g,将其置于过量的 FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用 a mol/L 的 K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗 K2Cr2O7溶液 b mL,反应中 Cr2被还原为 Cr3+,样品中 CuCl 的质量分数为 。 27(2)高锰酸钾纯度的测定:称取 1.080 0 g 样品,溶解后定容于 100 mL 容量瓶中,摇匀。取浓度为 0.200 0 mol/L 的 H2C2O4标准溶液 20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用 KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为 24.48 mL,该样品的纯度为
2、 (列出计算式即可,已知 2Mn +5H2C2O4+6H+ 2Mn2+10CO2+8H 2O)。4解析:(1)根据题意,氯化亚铜与氯化铁发生反应 Fe3+CuClFe2+Cu2+Cl-,加入 K2Cr2O7溶液发生反应 6Fe2+Cr2 +14H+ 6Fe3+272Cr3+7H2O,则反应的关系式为 6CuCl6Fe 2+Cr 2 ,K2Cr2O7被还原为 Cr3+,则 b mL、a 27mol/L K2Cr2O7溶液发生反应时,转移电子的物质的量是 ab10-323 mol=6ab10-3mol,+1 价 Cu 会被氧化为 Cu2+,根据得失电子守恒,则 CuCl 的物质的量是 6ab10-
3、3mol,则样品中 CuCl 的质量分数是 100%= 100%。0.597(2)根据离子方程式 2Mn +5H2C2O4+ 6H+ 2Mn2+10CO2+8H 2O 可知,KMnO4与草酸反应的关系式是 2KMnO45H 2C2O4。取浓度为 0.200 0 mol/L 的 H2C2O4标准溶液 20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用 KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为 24.48 mL,则配制的溶液的浓度为 c= mol/L。则 1.080 0 g 样品中含 KMnO4的物质的量为 n(KMnO4)=cV=mol/L L= 20.0010-30.200 0 mol,由于样品的质10
4、01 00025 10024.48量是 1.080 0 g,则该样品的纯度w= 100%。答案:(1) 100%0.597(2) 100%。22.一定量的 CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO 2(g) 2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:已知:气体分压(p 分 )=气体总压(p 总 )体积分数。(1)650 时,反应达到平衡后 CO2的转化率为 。(2)800 时,反应的总压强为 a kPa,平衡常数 Kp= 。解析:(1)设开始加入的 CO2为 1 mol,转化的为 x mol,则生成 2x mol CO,剩余(1-x)mol CO 2,
5、因平衡时 CO 的体积分数为 40.0%,则 100%=40.0%,解得 x=0.25,故 CO2的转化率为 100%=25.0%。(2)800 时,p(CO)=0.93a kPa,p(CO 2)=0.07a kPa,Kp= = 12.4a。2()(2)(0.93)20.07答案:(1)25.0% (2)12.4a3.(1)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、SiO 2,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H2SO4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Mn +H+H2C2O
6、4 Mn2+CO2+H2O,实验中称取 0.400 g 水泥样品,滴定时消耗了 0.050 0 molL-1的 KMnO4溶液 36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。 (2)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为 FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示,某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品 m2 kg,产率为 100%。 (3)软锰矿(主要成分 MnO2,含杂质金属元素 Fe、Al、Mg 等)的水悬浊液与烟气中 SO2反应可制备 MnSO4H2O,反应的化学方程式为 MnO2+SO2 M
7、nSO4。质量为 17.40 g 纯净 MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO 2。 已知:K spAl(OH)3=110-33,KspFe(OH)3=310-39,pH=7.1 时 Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除MnSO4溶液中的 Fe3+、Al 3+(使其浓度均小于 110-6 molL-1),需调节溶液 pH 范围为 。 准确称取 0.171 0 g MnSO4H2O 样品置于锥形瓶中,加入适量 H3PO4和 NH4NO3溶液,加热使 Mn2+全部氧化成 Mn3+,用 c(Fe2+)=0.050 0 molL-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中3Mn3+被还原为 Mn2+),消耗 F
8、e2+溶液 20.00 mL。计算 MnSO4H2O 样品的纯度(请给出计算过程)。解析:(1)反应的关系式为 5Ca2+5H 2C2O42KMnO 4,n(KMnO4)=0.050 0 molL-136.0010-3 L=1.8010-3mol,n(Ca2+)=4.5010-3 mol,水泥中钙的质量分数为100%=45.0%。(2)用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7,最终得到产品 m2 kg,产率为:100%,由 Cr 原子守恒可知,产率为实际产 量理 论产 量100%。(3)n(MnO 2)= =0.2 mol,由方程式知,可以氧化 0.2 mol S
9、O2,标准状况下为0.2 mol22.4 Lmol-1=4.48 L。由 Al(OH)3和 Fe(OH)3的 Ksp知,使 Al3+完全沉淀时,Fe3+肯定已沉淀。K spAl(OH)3=c(Al3+)c3(OH-),c3(OH-)= =10-27,c(OH-)=10-9 molL-1,pH=5,为了不使 Mn2+沉淀,所以 pH 要小于 7.1。Mn 2+先转化成 Mn3+,Mn 元素的物质的量没有改变,依据反应 Mn3+Fe2+ Mn2+Fe3+知,消耗的 Fe2+的物质的量等于 Mn3+的物质的量,所以 n(MnSO4H2O)=n(Mn2+)=n(Mn3+)=n(Fe2+)=0.050
10、0 molL-10.02 L=0.001 mol,MnSO4H2O 的纯度为 100%=98.8%。答案:(1)45.0%(2)(3)4.48 5pH7.1n(Fe 2+)=0.050 0 molL-1 =1.0010-3 mol,20.00 1 000 1n(Mn2+)=n(Fe2+)=1.0010-3 molm(MnSO4H2O)=1.0010-3 mol169 gmol-1=0.169 gMnSO4H2O 样品的纯度: 100%=98.8%。0.169 0.171 0 4.(1)298 K 时,将 20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和 2
11、0 mL NaOH 溶液混合,发生反应: As (aq)+I2(aq)+2OH-(aq)33As (aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中 c(As )与反应时间(t)的关系如图所示。若平衡时34 344溶液的 pH=14,则该反应的平衡常数 K 为 。 (2)在常压、Ru/TiO 2催化下,CO 2和 H2混合气体(体积比 14,总物质的量 a mol)进行反应,测得 CO2转化率、CH 4和 CO 选择性随温度变化情况分别如图 1 和图 2 所示(选择性:转化的CO2中生成 CH4或 CO 的百分比)。反应:CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H 4,反应:C
12、O 2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H 5。350 时,反应在 t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为 V L,该温度下反应的平衡常数为 (用 a、V 表示)。 (3)Bodensteins 研究了反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)。在 716 K 时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如表,根据实验结果,该反应的平衡常数 K 的计算式为 。上述反应中,正反应速率为 v 正 =k 正 x2(HI),逆反应速率为 v 逆 =k 逆 x(H2)x(I2),其中 k 正 、k 逆 为速率常数,则 k 逆 为 (以 K 和 k 正 表示)。若 k 正
13、=0.002 7 min-1,在 t=40 min 时,v 正 = min -1。 t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784解析:(1)反应前,三种溶液混合后,Na 3AsO3的浓度为 3x molL-120(20+20+20)=x molL-1,同理 I2的浓度为 x molL-1,反应达到平衡时,c(As )为 34y molL-1,则 c(I-)=2y molL-1,消耗的 As 、I 2的浓度均为 y molL-1,平衡时 c(As33)=(
14、x-y) molL-1,c(I2) =(x-y) molL-1,溶液中 c(OH-) =1 mol/L,则 K=33= 。(2)2()()12 43()2(2)在常压、Ru/TiO 2催化下,CO 2和 H2混合气体(体积比 14,总物质的量 a mol)进行反应,350 时,反应在 t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为 V L,二氧化碳转化率为 80%5CO 2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)起始量(mol) 0.2a 0.8a 0 0变化量(mol) 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a平衡量(mol) 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a平衡常数 K
15、= = 。(0.16/)(0.32/)2(0.04/)(0.16/)4(3)2HI(g) H2 (g)+I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后 x(HI)=0.784,则 x(H2)=x(I2)=0.108,K= = = ;到达平衡时,v 正 =v 逆 ,即 k 正 x2(HI)=(2)(2)2()k 逆 x(H2)x(I2),k 逆 =k 正 = ;在 t=40 min 时 ,x(HI)=0.85,v 正 =2()(2)(2)正k 正 x2(HI)=0.002 7 min-1(0.85)2=1.9510-3 min-1。答案:(1) (2)43()2(3)K= 1.9510 -
16、3正5.锰及其化合物用途广泛。锰的化合物有 60 多种,其中以二氧化锰(MnO 2)最稳定。(1)将固体草酸锰(MnC 2O42H2O)放在一个可以称出质量的容器里加热。固体质量随温度的变化关系如图所示。280 时,剩余固体的成分为 (填化学式,下同);943 时,剩余固体的成分为 。 (2)向 100 mL MnCl2和 BaCl2的混合溶液中,滴加 Na2C2O4溶液,当 MnC2O42H2O 与 BaC2O4两种沉淀共存时, = 。已知:K sp(MnC2O42H2O)=1.710-7;Ksp(BaC2O4)(2+)(2+)=1.610-7 解析:(1)MnC 2O42H2O 固体+xH
17、 2O,根据差量法计算,17918x=1.00(1.00-0.80),解得x=2,即 214 时,剩余固体的成分为 MnC2O4;同理根据 MnC2O4 固体+气体,143M r(固体)=0.800.40,求得 Mr(固体)=71.5,固体中一定含有 Mn 元素,所以 280 时,剩余固体的成6分为 MnO;当温度超过 280 时,剩余固体质量又会增加,说明 MnO 与空气中氧气反应,生成Mn 的高价氧化物,同理计算出 943 时固体的化学式为 MnO2。(2)向 100 mL MnCl2和BaCl2的混合溶液中,滴加 Na2C2O4溶液,当 MnC2O42H2O 与 BaC2O4两种沉淀共存时,= = = 。(2+)(2+) 1.61071.71071617答案:(1)MnO MnO 2 (2)1617
