主题2 热点题空1 关系式法、守恒法在化学计算中的应用-【步步高】2024年新高考化学考前三个月（鄂京津辽冀湘黑吉皖赣甘贵桂渝闽）

热点题空1　关系式法、守恒法在化学计算中的应用 物质转化过程中计算方法总结 方法1：比例式法 方法2：关系式法 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，常用于滴定反应中的计算。 解题步骤 方法3：守恒法 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”。一切化学反应都遵循守恒定律，在化学变化中有各种各样的守恒，如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。 解题步骤 1．[2022·山东，18(2)]实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2。已知SOCl2沸点为76 ℃，遇水极易反应生成两种酸性气体。 现有含少量杂质的FeCl2·nH2O，为测定n值进行如下实验： 实验Ⅰ：称取m1 g样品，用足量稀硫酸溶解后，用c mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2＋达终点时消耗V mL(滴定过程中Cr2O转化为Cr3＋，Cl－不反应)。 实验Ⅱ：另取m1 g样品，利用上述装置与足量SOCl2反应后，固体质量为m2 g。 则n＝__________；下列情况会导致n测量值偏小的是__________(填标号)。 A．样品中含少量FeO杂质 B．样品与SOCl2反应时失水不充分 C．实验Ⅰ中，称重后样品发生了潮解 D．滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成 答案　　AB 解析　滴定过程中Cr2O将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原成Cr3＋，反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，则m1 g样品中n(FeCl2)＝6n(Cr2O)＝6cV×10－3mol；m1 g样品中结晶水的质量为(m1－m2) g，结晶水的物质的量为 mol，n(FeCl2)∶n(H2O)＝1∶n＝(6cV×10－3 mol)∶ mol，解得n＝。样品中含少量FeO杂质，溶于稀硫酸后生成Fe2＋，导致消耗的K2Cr2O7溶液的体积V偏大，使n的测量值偏小，A项选；样品与SOCl2反应时失水不充分，则m2偏大，使n的测量值偏小，B项选；实验Ⅰ称重后，样品发生了潮解，消耗的K2Cr2O7溶液的体积V不变，n的测量值不变，C项不选；滴定达到终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，导致消耗的K2Cr2O7溶液的体积V偏小，使n的测量值偏大，D项不选。 2．[2022·北京，16(3)(4)]煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(CaSO4、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如图所示。 (3)通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。 已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，SO2溶解并将I还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。 ①SO2在电解池中发生反应的离子方程式为_____________________________________ ___________________________________________________________________________。 ②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为_________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (4)煤样为a g，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为__________________。 已知：电解中转移1 mol电子所消耗的电量为96 500库仑。 答案　(3)①SO2＋I＋2H2O===3I－＋SO＋4H＋　②3I－－2e－===I (4)% 解析　(3)①由题意可知，二氧化硫在电解池中与溶液中的I反应生成碘离子、硫酸根离子和氢离子，离子方程式为SO2＋I＋2H2O===3I－＋SO＋4H＋。②由题意可知，测硫仪工作时，I－在阳极失去电子发生氧化反应生成I，电极反应式为3I－－2e－===I。(4)由题意可得关系：S～SO2～I～2e－，电解消耗的电量为x库仑，则煤样中硫的质量分数为×100%＝%。 3．将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的100 mL 0.05 mol·L－1盐酸中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀，消耗NaOH溶液100 mL，则NaOH溶液的浓度为________。 答案　0.05 mol·L－1 解析　n(HCl)＝0.05 mol·L－1×0.1 L＝0.005 mol，加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀时，溶液中的溶质只有NaCl，根据氯原子守恒，n(NaCl)＝n(HCl)＝0.005 mol，则n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.005 mol，所以c(NaOH)＝＝0.05 mol·L－1。 4．[2019·全国卷Ⅰ，27(5)]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________________。 答案　NH4Fe(SO4)2·12H2O 解析　失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知＝，解得x≈12。 5．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下： 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(M＝63.5 g·mol－1)的质量分数为63.5%，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。 答案　50　25.0 解析　5.0 kg银铜合金中铜的物质的量为n(Cu)＝＝50 mol， 由Cu、Al两种元素守恒得如下关系式： Cu　　～　　CuAlO2　　～　　 Al2(SO4)3 1　　　　　　　1　　　 　　　　 50 mol　　　　50 mol　　　　　25 mol 至少需要Al2(SO4)3溶液的体积为＝25.0 L。 6．[2019·全国卷Ⅱ，26(3)]立德粉(ZnS·BaSO4)成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 mol·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O===2I－＋S4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为____________________________________________________________，样品中S2－的含量为_____________________________________________________(写出表达式)。 答案　由浅蓝色变为无色　×100% 解析　达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化； 根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2～2S2O，可得n(I2)过量＝×0.100 0V ×10－3 mol， 再根据关系式S2－～I2可知，n(S2－)＝0.100 0×25.00×10－3 mol－×0.100 0V×10－3 mol＝(25.00－)×0.100 0×10－3 mol，则样品中S2－的含量为×100%。 7．碱式碳酸镁是制备金属镁及其化合物的原料，现以卤块(主要成分为MgCl2，此外还含有Fe3＋、Fe2＋等离子)为原料制备碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2]，制得的碱式碳酸镁常含一定量结晶水，化学式为MgCO3·Mg(OH)2·xH2O。称取42.8 g样品，进行热重分析，并绘制出如图所示热重曲线示意图。已知T ℃时固体样品为MgO，计算x＝________。 答案　4 解析　MgCO3·Mg(OH)2·xH2O的摩尔质量为(142＋18x) g·mol－1，则起始时MgCO3·Mg(OH)2·xH2O的物质的量为 mol，其中镁元素的物质的量为 mol，热重后得到氧化镁的质量为16.0 g，则镁元素的物质的量为＝0.4 mol，根据元素守恒可得：＝0.4，解得x＝4。 8．通过下列方法测定产品纯度：准确称取1.250 g K3[Fe(C2O4)3]·3H2O样品，加入适量水溶解并用稀硫酸酸化，加热至80 ℃，趁热用0.150 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4标准溶液18.30 mL。测定过程中发生的反应为2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，计算样品的纯度(精确到小数点后两位，写出计算过程)。 答案　根据反应方程式：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O得关系式2MnO～5C2O，即n(C2O)＝n(KMnO4)＝×18.30×10－3L×0.150 0 mol·L－1＝6.862 5×10－3 mol， n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝＝2.287 5×10－3 mol，w{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝×100%≈89.85%。 学科网（北京）股份有限公司 $$