专题微课1.6 精研究——关系式法与热重分析法在计算中的应用（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（老教材）

专题微课1.6　精研究——关系式法与热重分析法在计算中的应用 利用关系式法的计算题一般以中和滴定或氧化还原反应滴定为素材考查物质的量的相关计算，根据化学反应找出相关物质之间的关系再进行化繁为简的计算。热重分析法主要通过分段加热分析剩余物质的质量，进而求算物质的化学式的一种计算方法。关系式法和热重分析法是高考中常用的两种计算方法，体现化学学科对计算的要求，主要考查学生的逻辑推理能力和计算能力。 一、关系式法 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。利用关系式法可以省去不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式法解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：利用物料守恒关系建立关系式，如工业制硝酸可利用生产过程中氮原子守恒直接建立NH3和硝酸的关系式：NH3HNO3。利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式、利用方程式的加和建立关系式。多步连续氧化还原反应可以通过得失电子守恒建立关系式。 [典例]　 黄铁矿的主要成分是FeS2，已知4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00 mL。 已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋； Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 (1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)____________(保留一位小数)。 (2)煅烧10 t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为____________L，制得98%的硫酸质量为________________ t。 [解析]　(1)据方程式： 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2； SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋； Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；可得关系式： Cr2O～6Fe2＋～3SO2～FeS2 1　　　　　　　　　　 0.020 00×0.025 mol　 m(FeS2)＝0.090 00 g 样品中FeS2的质量分数为×100%＝90.0%。 (2)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 　 4 mol　　　　　　　　　 8 mol mol　　　　n(SO2) n(SO2)＝1.5×105 mol，在标准状况下的体积V(SO2)＝3.36×106 L， 由SO2～SO3～H2SO4 　1 mol　　　　98 g 　1.5×105 mol　m(H2SO4)×98% 得m(H2SO4)＝1.5×107 g＝15 t。 [答案]　(1)90.0%　(2)3.36×106　15 [思维建模] 关系式法解题的一般步骤 　 [对点训练] 1．一般用K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2＋。 反应式：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 某次实验称取0.280 0 g样品，滴定时消耗浓度为0.030 00 mol·L－1的K2Cr2O7 溶液25.10 mL，则样品中铁含量为__________%。 解析：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2＋，存在关系式：6Fe～6Fe2＋～Cr2O，滴定过程中消耗的K2Cr2O7物质的量为0.030 00 mol·L－1×0.025 10 L＝0.000 753 mol，则样品中含有的铁的物质的量为0.000 753 mol×6＝0.004 518 mol，样品中铁含量为×100%＝90.36%。 答案：90.36 2．银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图所示： [注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃] 若银铜合金中铜的质量分数为64.0%，理论上5.0 kg 废料中的铜可完全转化为__________ mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L－1的 Al2(SO4)3溶液______________L。 解析：5.0 kg银铜合金中铜的物质的量为 n(Cu)＝＝50 mol， 根据流程图分析和Cu原子守恒可得如下关系： 4Cu～4CuO～2Al2(SO4)3～4CuAlO2 即2Cu～Al2(SO4)3～2CuAlO2 2　　　　1