1、微专题3 隐藏在卷中的化学微型计算,近三年全国卷考情,在理综测试中,对于计算能力的考查并非是化学学科的核心任务,不会出现以计算为主要考查目标的大题。但基本的化学计算是完整化学知识体系的重要组成部分,所以化学计算总是隐藏在卷的实验、工艺流程、化学原理等题目中,这可以从近三年全国高考理综化学部分对计算的考查频率中看出来。H计算、氧化还原滴定、平衡常数K的计算成为近两年的考查热点。,知能储备,物质组成计算类型及方法总结,类型一 物质含量、组成、化学式的计算,典例示范,【例1】 (2018全国卷,28节选)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。测定三草酸合铁酸钾
2、中铁的含量实验如下: (1)称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用 c molL-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H2SO4酸化,用c molL-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为 。,解析:(1)滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。,【例2】 (2017全国卷,28节选)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下: .取样、氧的固定
3、 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。 .酸化、滴定,回答下列问题: (1)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。,(2)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a molL-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为; 若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为 mgL-1。,答案:(2)蓝色刚好褪去 80ab,【例3】 (2014全国卷,27节选)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即 100%)的残留固体
4、。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2nPbO,列式计算x值和mn值 。,1.(2018全国卷,26节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O,M=248 gmol-1)可用作定影剂、还原剂。 利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下: (1)溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的 中,加蒸馏水至 。,题组巩固,解析:(1)配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线12 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻
5、度线相平。 答案:(1)烧杯 容量瓶 刻度,答案:(2)蓝色褪去 95.0,2.草酸钴是制备钴氧化物的重要原料。如图为二水合草酸钴(CoC2O42H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300 及以上所得固体均为钴氧化物。(1)通过计算确定C点剩余固体的成分为 (填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225300 条件下发生反应的化学方程式: .。,(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2、+3价),用480 mL 5 molL-1盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。,解析:(
6、2)黄绿色气体为Cl2,其物质的量为0.2 mol,根据Cl元素守恒可知,溶液中2n(Co)=n(HCl)-2n(Cl2),故n(Co)=1 mol,根据得失电子守恒n(Co3+)=2n(Cl2)=0.4 mol,则n(Co2+)=0.6 mol,根据电荷守恒可知,2n(O)=3n(Co3+)+2n(Co2+),n(O)=1.2 mol,故n(Co)n(O)=11.2=56。,类型二 应用电子守恒的计算,知能储备,化学学科中涉及的重要反应、复杂反应多为氧化还原反应,依据氧化还原反应的计算也成为高考中涉及较多的计算类型,尤其是多步的氧化还原反应,反应复杂,方程式繁多,如果利用方程式计算显得非常繁
7、琐而易出错。此时抓住氧化还原反应的根本实质电子守恒,运用关系式法进行计算将会使反应简化。 1.电子守恒计算基本思路 (1)确定反应中的氧化剂、还原剂及其还原产物、氧化产物。 (2)分析出一个原子、离子在反应中得失电子数目(注意化学式中原子个数)。,(3)根据电子守恒列出等式:氧化剂原子个数得电子数目=还原剂原子个数失电子数目。 2.对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中没有其他的氧化产物、还原产物,中间反应只是起了一个电子的传递作用,可直接找出起始物和最终产物之间的电子守恒关系,快速求解。 3.原电池、电解池中电极产物、电解液中离子浓度的变化的计算,需要根据整个串联电路中通过的
8、电子物质的量处处相等进行计算。,【例题】 (2016全国卷,28节选)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:,典例示范,解析:(1)尾气吸收的是少量的ClO2,根据转化关系可知,ClO2作氧化剂被还原为NaClO2,H2O2为还原剂被氧化为O2,根据电子守恒可求得:n(ClO2)n(H2O2)= 21。 答案:(1)21 O2,回答下列问题: (1)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,该反应中氧化产物是 。,答案:(2)1.57,(2)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克
9、含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数),题组巩固,1.按要求解答下列各题: (1)(2016全国卷,28)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为 ,则需要氧化剂KClO3至少为 mol。,答案:(1)0.5,(2)(2015全国卷,28)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为 。 (3)(2015全国卷,28)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。,解析:(2)浓缩液中的碘元素为-1价,在酸性环境
10、中,MnO2将-1价的I氧化为I2,MnO2中+4价的Mn被还原,产物应为MnSO4。 (3)由题给的反应物中有KClO3、生成物中有ClO2可知,氧化剂为KClO3,还原剂为Na2SO3。1 mol KClO3生成1 mol ClO2时得到1 mol电子,1 mol Na2SO3生成1 mol Na2SO4时失去2 mol电子,根据得失电子守恒可知,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21。 答案:(2)MnSO4 (3)21,(4)(2016全国卷,26)联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的O2 kg。,2.(2018内蒙古包头一模)测定某
11、葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:,【教师用书备用】 如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,(1)腐蚀过程中,负极是 (填图中字母“a”“b”或“c”)。 (2)环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为 ;,(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。,答案:(3)0.448,类型三 有关平衡常数、转化率、产率的计算,知能储备,2.K、Ka、Kb、KW、Kh、Ksp的相似性 (1)K、Ka、Kb、KW、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸电离平衡
12、常数、弱碱电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶物的沉淀溶解平衡常数。表达该平衡过程进行的程度。,(3)Kp仅适用于气相发生的反应。当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时,就得到该反应的平衡常数Kp。 (4)Kp也同K相似可以利用“三段式法”进行计算,往往可以使得问题简化。,4.平衡常数的相关计算,通常需要通过图像、表格找出平衡体系中相关成分的浓度,或利用“三段式法”求出相关成分的浓度。然后通过平衡常数的定义式计算出结果。相对而言,Ksp的相关计算比较单一,通常是根据给出的Ksp数据计算离子的浓度,或者根据给出的离子浓度判断沉淀是否生成。,典例示范,【例1】
13、 (2018全国卷,28节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=时,N2O5(g)完全分解):,(2)25 时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。,思路点拨:(2)气体的分压如同气体的物质的量、物质的量浓度一样可以用“三段式法”进行计算。,答案:(2)13.4,(1)343 K时反应的平衡转化率= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。,答案:(1)22 0.02,答案
14、:(2)大于 1.3,题组巩固,1.(2017全国卷,27节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:,若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 molL-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5molL-1,此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成? (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。,2.(2017全国卷,28节选)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g
15、)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 H2S的平衡转化率1= %,反应平衡常数K= 。,答案:2.5 2.810-3,(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应。,(2)根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为。,答案:(2)1.01014,答案:(2)0.01 molL-1,(4)已知高温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.010-38、1.010-11,向浓度均为0.1 molL-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀(离子浓度小于110-5 molL-1时,即可认为该离子沉淀完全),应该调节溶液pH的范围是 (已知lg 2=0.3)。,答案:(4)3.39,
