微专题突破6 化学计算的解题步骤与常用的解题技巧(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019）

微专题突破6　化学计算的解题步骤与常用的解题技巧 （见学生用书P78） 【例题】某Mg－Al合金放入足量HCl溶液中，生成H2的体积在标准状况下是2 240 mL；同质量该Mg－Al合金放入足量NaOH溶液中，生成H2的体积在标准状况下是2 016 mL，则合金中Mg、Al的质量之比是（　　） A.1∶1 B.6∶1 C.1∶6 D.4∶27 答案　D 解析　因为Mg、Al均能与盐酸反应放出H2，而只有Al能与NaOH溶液反应放出氢气，且Al与盐酸、NaOH溶液反应放出氢气的量相同。 因此，先根据Al与NaOH（aq）的反应，求出Al的质量： 2Al ＋ 2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑ 54 g 67.2 L m（Al） 2.016 L 解得m（Al）＝1.62 g 再根据Mg与HCl（aq）的反应求出Mg的质量： Mg ＋ 2HClMgCl2＋H2↑ 24 g 22.4 L m（Mg） 2.240 L－2.016 L 解得m（Mg）＝0.24 g 则合金中Mg、Al的质量比为0.24 g∶1.62 g＝4∶27。 1.物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤 2.化学计算中常用的解题技巧 （1）差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化和已知条件，找出需要的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等。该差量与反应体系的各物质物理量成正比，借助这种比例关系求解会事半功倍。 （2）关系式法 当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”，就可求得未知量。例如，把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，求生成沉淀的量，根据化学方程式可得如下关系式：CO～CO2～CaCO3。 （3）守恒法 守恒关系 特征 质量守恒 宏观：反应前后物质的质量守恒 微观：反应前后元素的原子个数守恒 电子守恒 氧化还原反应中，得失电子守恒 电荷守恒 电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数 离子方程式中，反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数，且电性相同 （4）比例式法 反应中各物质的物理量之间的比例关系： 　　　　　　aA（g）＋bB（g）cC（g）　＋　dD（g） 化学计量数之比 　a ∶b ∶c ∶d 质量之比　　aM（A）　　∶bM（B）　∶cM（C）　∶dM（D） 物质的量之比 　a ∶b ∶c ∶d 气体体积之比 　a ∶b ∶c ∶d 不同物质的相同物理量之间的换算可以按上述比例进行。如果题目所给的两个物理量单位不一致，只要做到两个物理量的单位“上下一致，左右相当”即可，例如： MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ 　87 g　　4 mol 22.4 L 　x g　　y mol z L 比例关系：＝＝。 （5）平均值法 平均值法就是根据两组分物质的某种平均值，来推断两物质某种量的范围的方法。即X（a）＜X（平均）＜X（b）。如利用平均摩尔电子质量（金属失去1 mol e－的质量）判断合金的成分。 例如：2 g金属混合物与足量HCl反应生成 2.24 L H2（标准状况下），则平均摩尔电子质量为＝10 g·mol－1。Mg的摩尔电子质量为 g·mol－1＝12 g·mol－1，Al的摩尔电子质量为 g·mol－1＝9 g·mol－1，可判断合金可能为Mg和Al。 1.铁粉可与高温的水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是（　　） A.0.5 mol B.1 mol C.1.5 mol D.2 mol 答案　C 解析　3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2　　Δm（固体质量增加量） 3 mol64 g n（Fe）32 g ＝，解得n（Fe）＝1.5 mol。 2.用足量的CO还原13.7 g 某铅的氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅的氧化物的化学式是（　　） A. PbO B. Pb2O4 C. Pb3O4 D. PbO2 答案　C 解析　设此铅的氧化物的化学式为PbxOy，有 PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3 　　　16y　　　　　　　　100y 　　　m（O）　　　　　　8.0 g 解得m（O）＝1.28 g 所以m（Pb）＝13.7 g－1.28 g＝12.42 g x∶y＝∶＝∶＝3∶4。 3.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 2 mol/L盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL（标况）的气体，所得溶液中无Fe3＋。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（　　） A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算 答案　B 解析　盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，无Fe3＋，说明溶液为FeCl2溶液，根据氯元素守恒可知n（FeCl2）＝n（HCl）＝×0.1 L×2 mol/L＝0.1 mol；用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）＝n（FeCl2）＝0.1 mol，质量为0.1 mol×56 g/mol＝5.6 g；故选B项。 4.某金属R的氯化物溶液20 mL，浓度为0.05 mol·L－1，它恰好能与20 mL、0.15 mol·L－1 AgNO3溶液完全反应，则该氯化物的化学式为（　　） A. RCl B. RCl2 C. RCl3 D. RCl5 答案　C 解析　假设金属氯化物的化学式为RCln，RCln的物质的量是20×10－3 L×0.05 mol·L－1＝0.001 mol，AgNO3的物质的量是20×10－3 L×0.15 mol·L－1＝0.003 mol，则发生反应的化学方程式为： RCln　＋　nAgNO3R（NO3）n＋nAgCl↓ 1　　　　　　n 0.001 mol　0.003 mol 解得n＝3，故金属氯化物的化学式为RCl3。 5.将由两种金属组成的10 g合金投入到足量的稀硫酸中，反应完全后得到氢气11.2 L（标准状况下），此合金可能是（　　） A.镁铝合金 B.镁铁合金 C.铁锌合金 D.镁锌合金 答案　A 解析　由题意可知反应生成了0.5 mol H2，则金属失去的电子数为1 mol，即合金的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1，镁、铝、铁、锌的摩尔电子质量分别为12、9、28、32.5[单位：g·mol－1]，由平均值法可知，混合物中一种金属的摩尔电子质量应小于10 g·mol－1，另一种应大于10 g·mol－1。故选A项。 （见学生用书P79） 1.（合金的性质）2022年12月4日，“神舟十四号”载人飞船成功返回地球，飞船中使用了大量合金。下列关于合金的说法不正确的是（　　） A.硬铝密度小，强度高，是制造飞船的理想材料 B.新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用 C.合金属于化合物 D.合金的硬度比其成分金属大，是因为纯金属内加入其他元素的原子后，原子层之间的相对滑动变得困难 答案　C 解析　硬铝密度小，强度高，耐腐蚀，是制造飞船的理想材料，A项正确；氢气是新型绿色能源，新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用，B项正确；合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物，C项错误；合金的硬度比其成分金属大，是因为纯金属内加入其他元素的原子后，原子层之间的相对滑动变得困难，D项正确。 2.（合金的应用）下列说法错误的是（　　） A.商代后期铸造出工艺精湛的后（司）母戊鼎，该鼎属于铜合金制品 B.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 C.铁管上镶嵌锌块可形成合金 D.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 答案　C 解析　后（司）母戊鼎属于铜合金制品，A项正确；不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，B项正确；铁管上镶嵌锌块，不是熔合而成，没有形成合金，C项错误；镧镍合金可作储氢材料，D项正确。 3.（铝及其化合物）下列说法不正确的是（　　） A.氧化铝是两性氧化物 B.铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 C.纯铝的硬度和强度较小，不适合制造高强度机器零件 D.铝与NaOH溶液产生大量气体，且NaOH有腐蚀性，铝粉和NaOH可做管道疏通剂 答案　B 解析　氧化铝属于氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，所以是两性氧化物，A项正确；铝是活泼金属，但铝制品表面形成致密的氧化物保护膜（氧化铝），从而阻止铝与氧气的进一步反应，B项错误；纯铝的质地较软，硬度和强度较小，所以不适合制造高强度机器零件，C项正确；铝与NaOH遇水反应放出大量的热，加快NaOH对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生的氢气增加管道内的气压，有利于管道的疏通，所以铝粉和NaOH可做管道疏通剂，D项正确。 4.（铝的性质）某无色溶液中加入铝可以生成H2，则在该溶液中一定能大量存在的离子组是（　　） A. K＋、Cu2＋、N、Cl－ B. K＋、Na＋、Br－、Cl－ C. K＋、Ca2＋、HC、Cl－ D. Na＋、Mg2＋、Br－、S 答案　B 解析　该无色溶液中可能存在大量H＋，也可能存在大量OH－。A项，含Cu2＋的溶液呈蓝色，且Cu2＋与OH－不能大量共存，不符合题意；B项，所有离子与H＋和OH－均不反应，符合题意；C项，HC与H＋和OH－均反应，且Ca2＋与OH－不能大量共存，不符合题意；D项，Mg2＋与OH－不能大量共存，不符合题意。 5.（综合应用）下列物质的稀溶液相互反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象都相同的是（　　） A. Na2CO3和盐酸 B. AlCl3和NaOH C. NaAlO2和硫酸 D. Na2CO3和BaCl2 答案　D 解析　将Na2CO3溶液滴入盐酸中，相当于盐酸过量，立即就会有大量气体产生，而盐酸滴入Na2CO3溶液中，由于开始时盐酸少量，发生反应Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl，无气体产生，反应现象不同；B项，将AlCl3溶液滴入NaOH溶液中，相当于NaOH过量，不产生沉淀；而将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，开始时NaOH少量，产生Al（OH）3沉淀，随着NaOH量的增加，沉淀逐渐消失，反应现象不同；C项，将NaAlO2溶液滴入硫酸中，不产生沉淀，而将硫酸滴入NaAlO2溶液中，会先产生沉淀，后沉淀消失，现象不同；D项，两种溶液互滴，现象相同。 章末复习方案 （见学生用书P80） 1.（2021·江苏卷） 下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是（　　） A.铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂 B.纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料 C. FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水 答案　B 解析　因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，A项正确；纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B项错误；FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用其氧化性，C项正确；聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D项正确。 2.（2022·江苏学业考试） 铁粉活化可用于污水处理。活化方法如下：向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2（少量H2O2有利于铁粉活化），搅拌。一段时间后，铁粉吸附Fe2＋形成胶体。活化过程中，溶液中c（Fe2＋）、c（Fe3＋）随时间变化如图所示。下列说法不合理的是（　　） A.盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应 B.0～2.5 min，溶液的pH不断升高 C.2.5～5 min，c（Fe3＋）减小，c（Fe2＋）增加，可能发生反应：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋ D.5 min后，c（Fe2＋）减小，可能是H2O2将Fe2＋还原为Fe 答案　D 解析　氧化铁是碱性氧化物，盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应，A项正确；0～2.5 min，铁离子和亚铁离子的浓度逐渐增大，说明盐酸逐渐被消耗，氢离子浓度减小，因此溶液的pH不断升高，B项正确；2.5～5 min，c（Fe3＋）减小，c（Fe2＋）增加，说明铁离子与铁反应生成亚铁离子，即可能发生反应为2Fe3＋＋Fe3Fe2＋，C项正确；5 min后，c（Fe2＋）减小，可能是铁粉吸附Fe2＋形成胶体，H2O2具有氧化性，能氧化Fe2＋为铁离子，D项错误。 3.（2023·1月浙江卷）探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（　　） 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱 B 往Fe2（SO4）3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3＋与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3＋先水解得Fe（OH）3再聚集成Fe（OH）3沉淀 A. A B. B C. C D. D 答案　D 解析　FeCl2溶液中加入Zn片，Fe2＋＋ZnZn2＋＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋强，A项错误；溶液变成血红色的原因，Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3，与S和K＋无关，B项错误；铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，则溶液呈绿色，C项错误；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe（OH）3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D项正确。 4.（2022·北京学业考试）工业上用FeCl3溶液作印刷电路铜板的腐蚀液。化学小组设计如下流程对腐蚀废液（阳离子主要有Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋和H＋）进行处理，实现FeCl3溶液再生并回收Cu。 （1）步骤Ⅰ中加入H2O2溶液的目的是将Fe2＋　　　　（填“氧化”或“还原”）为Fe3＋。 （2）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为　　　　。 （3）溶液C中含有大量Fe2＋。取少量溶液C于试管中，滴加　　　　溶液，有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。 （4）下列说法合理的是　　　　（填字母）。 a.溶液A、溶液B和固体C中都含有铜元素 b.溶液C和溶液D可回收利用，体现“绿色化学”理念 解析　向废液中通入H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋得到溶液A，调节pH，Fe3＋沉淀为Fe（OH）3，过滤，溶液B中主要含有Cu2＋，向溶液B中加入过量铁粉，过滤，得到的溶液C为FeCl2溶液，固体C中含有Cu和Fe，向其中加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应得到的溶液D为FeCl2溶液。（1）由分析可知步骤Ⅰ中加入H2O2溶液的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。（2）步骤Ⅱ是Fe（OH）3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，发生反应的离子方程式为Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O。（3）根据题意可知白色沉淀是Fe（OH）2，因此操作是：取少量溶液C于试管中，滴加NaOH溶液，有白色沉淀Fe（OH）2生成，遇到O2，白色沉淀Fe（OH）2迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。（4）由题干和分析可知溶液A、溶液B和固体C中都含有铜元素，a正确；溶液C和溶液D为FeCl2溶液，可以将溶液C和溶液D通入到废液中回收利用，体现“绿色化学”理念，b正确；故选ab。 答案　（1）氧化　（2）Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O　（3）NaOH　（4）ab 5.（2021·河北卷）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁（含碳量约0.1％）混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是（　　） A.钢是以铁为主的含碳合金 B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 答案　C 解析　钢是含碳量低的铁合金，A项正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，B项正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，C项错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，D项正确。 6.（2020·江苏卷）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（　　） A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品 B.氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 C.氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸 D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水 答案　D 解析　铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝包覆在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A项错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B项错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C项错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D项正确。 素能提升 铁及其化合物的相互转化 7.（2023·四川学业考试）根据实验操作及现象所得结论正确的是（　　） 选项 实验操作及现象 结论 A 向某溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀 该溶液一定含S B 向某溶液中先加入氯水，再加入KSCN溶液，溶液变红色 该溶液一定含Fe2＋ C 将某气体通入澄清石灰水中，产生白色沉淀 该气体一定是CO2 D 用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧，火焰呈黄色 该溶液一定含Na元素 A. A B. B C. C D. D 答案　D 解析　向某溶液中滴加BaCl2溶液，生成的白色沉淀可能为亚硫酸钡、碳酸钡，原溶液中可能含有S、C，不一定含有S，A项错误；先加氯水可氧化亚铁离子，不能排除原溶液是否含铁离子，应先加KSCN溶液无现象，后加氯水检验亚铁离子，B项错误；二氧化碳、二氧化硫通入澄清石灰水都可以产生白色沉淀，将未知气体通入到新制澄清石灰水中产生白色沉淀，则该气体不一定是CO2，可能是SO2气体，C项错误；焰色反应为元素的性质，钠的焰色反应为黄色，由操作和现象可知溶液一定含Na＋，D项正确。 8.（2021·内蒙古学业考试）下图中A～F均为中学化学中常见含金属元素的物质，其中A、D为单质，C为两性氧化物，B为红棕色粉末，它们之间有如下转化关系（反应过程中有些生成物已略去）。请按要求填空： （1）B的化学式是　　　　；E中金属阳离子的符号是　　　　。 （2）A与B的反应是　　　　反应（填“吸热”或“放热”）。 （3）向F中加入KSCN溶液的现象是　　　　。 （4）D与水蒸气在高温下反应，生成固体物质的化学式是　　　　。 （5）工业上由C冶炼金属A的方法是　　　　。 （6）单质A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是　　　　。 （7）F与D反应的离子方程式是　　　　。 解析　由图可知，B为红棕色粉末，则B为Fe2O3；A、D为单质，C为两性氧化物，可知A为Al、D为Fe、C为Al2O3；Fe2O3与盐酸反应，生成氯化铁和水，则F为FeCl3；FeCl3与Fe反应，生成FeCl2，则E为FeCl2。（1）由分析可知，B的化学式是Fe2O3；E为FeCl2，则金属阳离子的符号是Fe2＋。（2）铝与氧化铁在高温下发生铝热反应，铝热反应是放热反应。（3）F为FeCl3，其中的铁离子遇KSCN溶液，溶液变成血红色。（4）Fe与水蒸气在高温下反应，生成Fe3O4和氢气，则生成固体物质的化学式是Fe3O4。（5）工业上由Al2O3冶炼金属Al的方法是电解氧化铝。（6）铝与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑。（7）FeCl3与Fe反应，生成FeCl2，离子方程式是Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。 答案　（1）Fe2O3　Fe2＋　（2）放热　（3）溶液变成血红色　（4）Fe3O4　（5）电解氧化铝　（6）2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑　（7）Fe＋2Fe3＋3Fe2＋ 素能提升 金属化合物中的特殊颜色 （1）焰色试验 钠元素：黄色；钾元素：紫色（透过蓝色钴玻璃） （2）有色溶液 含有的离子 Fe2＋ Fe3＋ Cu2＋ Mn 溶液颜色 浅绿色 黄色 蓝色 紫红色 （3）有色固体 红色：Cu、Fe2O3（红棕色） 红褐色：Fe（OH）3 绿色：Cu2（OH）2CO3、FeSO4·7H2O 蓝色：Cu（OH）2、CuSO4·5H2O 黑色：FeO、CuO、MnO2、炭黑、还原铁粉 淡黄色：Na2O2、AgBr 白色：Fe（OH）2、Mg（OH）2、Al（OH）3、CaCO3、BaSO4、AgCl 学科网（北京）股份有限公司 $$