第04讲 物质的量在化学方程式计算中的应用(真题+考点+模拟)-备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义(全国通用)
2026-08-24
|
2份
|
28页
|
615人阅读
|
1人下载
普通
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦“物质的量在化学方程式计算中的应用”核心考点,涵盖定量关系、关系式法、守恒法三大模块,按“真题导向-考点精讲-模练落实”逻辑架构知识体系,通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节帮助学生突破计算难点,体现复习的系统性和针对性。
资料以高考真题为引领,每个考点配套例题解析与分层模练,创新采用“守恒法模型建构”“关系式法步骤拆解”等教学策略,培养学生科学思维与化学观念,如通过原子守恒快速求解物质纯度问题,助力学生在有限时间内提升解题效率,为教师把控复习节奏提供清晰路径。
内容正文:
以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实
备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义(全国通用)
第04讲 物质的量在化学方程式计算中的应用
第一部分 以【真题】明方向
选择题: 0 题
非选择题: 7 题
第二部分 以【精讲】建体系
【考点1】依据化学方程式中的定量关系计算+3道例题
【考点2】关系式法及应用+3道例题
【考点3】利用守恒法计算+3道例题
第三部分 以【模练】促落实
选择题: 6 题
非选择题: 6 题
第一部分 以【真题】明方向
1、[2024·浙江1月选考,20(6)]取0.680 g H2S产品,与足量CuSO4溶液充分反应后,将生成的CuS置于已恒重、质量为31.230 g的坩埚中,煅烧生成CuO,恒重后总质量为32.814 g。产品的纯度为 。
2、[2023·山东,18(3)改编]测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度的操作:m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后,再通过高温灼烧、冷却干燥、称量等操作,测得所得固体氧化物质量为m2 g。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
3、(2024·上海,6节选)方案3:向粗盐水中加入石灰乳除Mg2+,再加入碳酸钠溶液除Ca2+。已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10 L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量分别为 、
。
4、[2024·福建,12(4)]Ga2O3纯度测定:称取Ga2O3样品w g,经处理配制成V mL溶液,从中移取V0 mL于锥形瓶中,一定条件下,加入V1 mL c1 mol·L-1 Na2H2Y溶液(此时镓以[GaY]-存在),再加入PAN作指示剂,用c2 mol·L-1 CuSO4标准溶液滴定过量的Na2H2Y,滴定终点为紫红色。
该过程涉及反应:Cu2++H2Y2-===[CuY]2-+2H+。
终点时消耗CuSO4溶液V2 mL,则Ga2O3纯度为 ×100%。(列出计算式)
5.(2025·福建·高考真题)导电材料二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,可被盐酸酸解。
I.的制备
将7.0 g铁粉、48.0 g硫粉和过量充分混合后,900℃焙烧1.5小时。反应方程式:
(1)反应所需的容器为________。(填标号)
(2)将反应所得混合物置入水中煮沸,溶液呈深绿色(因可溶性杂质),并有淡黄色________(填化学式)浮渣,倾去上层溶液及浮渣;重复多次直至上层溶液________(填现象)。过滤、洗涤和干燥后得到粗产品15.9 g,产率为________%(保留至整数位)。
Ⅱ.的纯度测定(平行测定3次,以1次为例)
(3)准确称取粗产品m g于锥形瓶中,加入浓盐酸加热至紫色固体完全溶解,有臭鸡蛋味的有毒气体放出,溶液中铁以形式存在。酸解反应的离子方程式为
________________。
(4)将上述酸解液中的Fe(Ⅲ)全部还原成Fe(Ⅱ),加入硫酸-磷酸混酸和指示剂,立即用,标准溶液滴定至终点(呈紫色),消耗体积为。滴定过程发生反应:
①加入磷酸的目的是________。
②测得纯度为________(用m、c、V列出计算式)。
6.(2025·海南·高考真题)混合熔盐是“中国光塔(光热发电)”的基本热媒介质。其准确组成是保障光塔稳定运行的重要参数,熔盐中组分含量测定,可用如下流程进行。
回答问题:
(3)熔盐中含量测定
①测定 准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于加有过量的碘量瓶中,加入10 mL稀,避光静置5 min完成“氧化”:,以浓度为 的标准溶液滴定,消耗体积为 ,反应式:。
②空白测定准 确量取25.00 mL蒸馏水替换混合盐样品溶液,并重复上述“测定”过程,消耗标准溶液体积为 。
样品中质量分数为______。
7.(2024·安徽·高考真题)测定铁矿石中铁含量的传统方法是,滴定法。研究小组用该方法测定质量为的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①标准溶液。
②溶液:称取溶于浓盐酸,加水至,加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置路去)操作步骤进行实验。
已知:氯化铁受热易升华;室温时,可将氧化为,难以氧化;可被还原为。回答下列问题:
(1)下列仪器在本实验中必须用到的有_______(填名称)。
(2)结合离子方程式解释配制溶液时加入锡粒的原因:_______。
(3)步骤I中“微热”的原因是_______。
(4)步骤Ⅲ中,若未“立即滴定”,则会导致测定的铁含量_______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)若消耗标准溶液,则试样中的质量分数为_______(用含a、c、V的代数式表示)。
第二部分 以【精讲】建体系
【考点1】依据化学方程式中的定量关系计算
1、应用原理
在化学方程式中,各物质的物质的量之比等于其化学计量数之比。各物质均为气体时,各物质的气体体积之比等于其化学计量数之比。
2、解题步骤
第一步
根据题意写出并配平化学方程式
第二步
依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质,用完全反应物质的量进行计算
第三步
把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面,两个量及单位“上下一致,左右相当”
第四步
选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据,列比例式,求未知量
【例题1】为测定FeC2O4·2H2O(M=180 g·mol-1)样品的纯度,用硫酸溶解6.300 g样品,定容至250 mL。取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点。重复实验,数据如下:
序号
滴定前读数/mL
滴定终点读数/mL
1
0.00
19.98
2
1.26
22.40
3
1.54
21.56
已知:3MnO+5FeC2O4·2H2O+24H+===3Mn2++5Fe3++10CO2↑+22H2O。假设杂质不参加反应,该样品中FeC2O4·2H2O的质量分数是______%(保留小数点后一位)
【例题2】过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒的物质,带有结晶水,通常还含有CaO。过氧化钙在工农业生产中广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂等。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品,灼烧时发生反应:2CaO2·xH2O2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在标准状况下体积为672 mL,则该样品中CaO2的物质的量为 。
(2)另取同一样品5.42 g溶于适量的稀盐酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,将溶液中的Ca2+全部转化为CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。
①样品中CaO的质量为 。
②样品中CaO2·xH2O中的x为 。
【例题3】某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物,为探究其组成,称取m g该固体粉末样品,用足量的稀H2SO4充分反应后,称得固体质量为a g。
已知:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
(1)若a=____________(用含m的最简式表示),则红色固体粉末为纯净物
(2)若a=,则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为______ mol(用含m的最简式表示)
【考点2】关系式法及应用
1.应用原理:关系式法是一种巧妙利用已知量与未知量之间的关系进行解题的一种方法,一般适用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。
2.解题步骤
第一步
写出各步反应的化学方程式
第二步
根据化学方程式找出作为“中介”的物质,并确定已知物质、“中介”物质、所求物质之间的量(质量或物质的量或相同条件下气体的体积)的关系
第三步
确定已知物质和所求物质之间“量”的关系
第四步
根据所确定的已知物质和所求物质之间量的关系和已知条件进行计算
【例题1】[2023·重庆,15(4)②]称取CaCl2水合物样品1.000 g,加水溶解,加入过量Na2C2O4,将所得沉淀过滤洗涤后,溶于热的稀硫酸中,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,消耗24.00 mL。该样品中CaCl2的质量分数为 。
【例题2】测定亚氯酸钠的含量。实验步骤:
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于小烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250 mL待测溶液。
②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗Na2S2O3标准溶液体积的平均值为V mL。
(已知:ClO+4I-+4H+===2H2O+2I2+Cl-、I2+2S2O===2I-+S4O)
(1)达到滴定终点时的现象为_________________________。
(2)该样品中NaClO2的质量分数为________%(用含m、c、V的代数式表示)。在滴定操作正确的情况下,此实验测得结果偏高,可能原因为______________(用离子方程式表示)。
【例题3】已知:,某同学测定产品的质量分数可按如下方法:取产品,用水溶解后,加入足量的溶液,充分反应后过滤、洗涤,将滤液稀释至,取加入淀粉溶液作指示剂,用标准溶液滴定,达到滴定终点的依据是 。四次平行实验耗去标准溶液数据如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗标准溶液
25.00
25.02
26.20
24.98
此产品中的质量分数为 。
【考点3】利用守恒法计算
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”。在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。
守恒法解题步骤:
第一步
明确题目要求解的物理量;
第二步
根据题目中要求解的物理量,分析反应过程中物质的变化,找出守恒类型及相关的物理量;
第三步
根据守恒原理,梳理出反应前后守恒的物理量,列式计算求解。
(1)原子守恒
找出要关注的原子,利用反应前后该原子数目不变列出等式。如含有1 mol FeS2硫铁矿中,完全反应(不考虑过程损耗)制得H2SO4的物质的量,可根据反应过程中S原子守恒,得到n(H2SO4)=2n(FeS2)=2 mol。
(2)得失电子守恒
在涉及原电池、电解池和一般氧化还原反应的计算时,常用得失电子守恒。氧化还原反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数或电解池、原电池中两极转移的电子总数相等。
转移的电子数=n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
(3)电荷守恒
涉及溶液中离子浓度的计算时常需用到电荷守恒,首先找出溶液中所有阳离子和阴离子,再根据阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数列等式。
如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液中的电荷守恒为3c(Al3+)+c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(NO)+c(OH-)。
【例题1】将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中,然后向其中加入NaOH溶液,使Fe3+、Al3+刚好沉淀完全,用去NaOH溶液100 mL,则NaOH溶液的浓度为 。
【例题2】拟用以下方案测定空气中含量(假设空气中无其他还原性气体)。
方案中若通过空气的体积为22.4L(标准状况下),最终所得固体质量为0.233g,通过计算确定该空气中二氧化硫的体积分数是 %。(写出详细计算过程)
【例题3】磷酸锰铵是重要的复盐,在工农业生产中具有广泛应用。为测定磷酸锰铵[(NH4)aMnb(PO4)c·xH2O]的组成,进行如下实验:
①称取样品2.4480g,加水溶解后配成100.00mL溶液A;
②量取25.00mL溶液A,加足量NaOH溶液并充分加热,生成NH30.06720L(标准状况);
③另取25.00mL溶液A,边鼓空气边缓慢滴加氨水,控制溶液pH6~8,充分反应后,将溶液中Mn2+转化为Mn3O4,得Mn3O40.2290g。
通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程) 。
第三部分 以【模练】促落实
1.为测定某工厂排放尾气中含量,某研究小组取该尾气样品通入140mL 0.0200酸性溶液,反应的离子方程式为:,样品中其它气体均不参与反应。小组成员控制通入尾气流速为56(可被溶液充分吸收),平行测定三次,溶液恰好褪色的平均耗时4s,则该尾气样品中含量(单位:)为
A.0.5 B.1 C.1.5 D.2
2、某强氧化剂XO(OH可被Na2SO3还原。如果还原1.2×10-3 mol XO(OH需用30 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的物质可能是
A.XO B.X2O3
C.X2O D.X
3、V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为(不考虑Mg2+水解)
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
4.将15 mL 2 mol·L-1 Na2CO3溶液逐滴加入到40 mL 0.5 mol·L-1 MCln盐溶液中,恰好将溶液中的Mn+完全沉淀为碳酸盐,则MCln中n值是
A.4 B.3 C.2 D.1
5.某同学设计如下实验测定绿矾样品(主要成分为FeSO4·7H2O)的纯度,称取11.5 g绿矾产品,溶解,配制成1 000 mL溶液;分别量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1高锰酸钾溶液滴定至终点,消耗高锰酸钾溶液的平均体积为20.00 mL。根据数据计算该绿矾样品的纯度约为
A.94.5% B.96.1% C.96.7% D.97.6%
6.用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物,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,则此铅氧化物的化学式是
A.PbO B.Pb2O3 C.Pb3O4 D.PbO2
7.把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,在标准状况下生成6.72 L氢气。试计算:
(1)该合金中铝的质量分数是 。
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是 。
(3)该合金溶于足量的盐酸溶液中,标准状况下产生氢气的体积是 。
8、铍、铝化学性质相似,常温常压下,质量均为m g的铍、铝分别与足量稀硫酸反应产生氢气的体积分别为V1 L和V2 L。回答下列问题:
(1)铍、铝分别与稀硫酸发生反应的离子方程式是 、 。
消耗的稀硫酸的物质的量分别为 、 ,V1∶V2= 。
(2)若相同条件下,将稀硫酸换成NaOH溶液,则产生的气体的量 (填“变大”“不变”或“减小”)。
9、为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取W g石灰石样品,加入过量的浓度为6 mol·L-1的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为C2O+Ca2+===CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,此时发生反应:2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。若滴定终点时消耗a mol·L-1的KMnO4 V2 mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
10、产品的纯度可用配位滴定法测定。准确称取一定量的加入的锥形瓶中,加水约,再加入滴的二甲酚橙作指示剂、约六亚甲基四胺作缓冲溶液,摇匀。用已标定的溶液滴定,滴定至溶液由红紫色变成亮黄色,即为终点(与按物质的量之比为反应)。实验数据如表:
起始滴定管读数
终点滴定管读数
产品的纯度约为 (写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
11、某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g,经热分解测得气体产物中有NO2、O2 、HNO3、H2O, 其中H2O的质量为3.06g;残留的固体产物是Al2O3,质量为1.02g。请根据质量守恒定律计算:
(1)x=_______;
(2)气体产物中m(O2)_______ g。
12、聚合氯化铁铝(简称PAFC),其化学通式为[FexAly(OH)aClb·zH2O]m。某同学为测定其组成,进行如下实验:
①准确称取4.505 0 g样品,溶于水,加入足量的稀氨水,过滤,将滤渣灼烧至质量不再变化,得到2.330 0 g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水,在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸,将Fe3+完全还原为Fe2+。用0.100 0 mol·L-1标准KMnO4溶液滴定Fe2+,消耗标准溶液的体积为20.00 mL。
③另准确称取等质量样品,用硝酸溶解后,加入足量AgNO3溶液,得到4.305 0 g白色沉淀。
通过计算确定PAFC的化学式(m为聚合度,不必求出)。
第 1 页 共 3 页
学科网(北京)股份有限公司
$
以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实
备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义(全国通用)
第04讲 物质的量在化学方程式计算中的应用
第一部分 以【真题】明方向
选择题: 0 题
非选择题: 7 题
第二部分 以【精讲】建体系
【考点1】依据化学方程式中的定量关系计算+3道例题
【考点2】关系式法及应用+3道例题
【考点3】利用守恒法计算+3道例题
第三部分 以【模练】促落实
选择题: 6 题
非选择题: 6 题
第一部分 以【真题】明方向
1、[2024·浙江1月选考,20(6)]取0.680 g H2S产品,与足量CuSO4溶液充分反应后,将生成的CuS置于已恒重、质量为31.230 g的坩埚中,煅烧生成CuO,恒重后总质量为32.814 g。产品的纯度为 。
【答案】99.0%
【解析】根据铜守恒,氧化铜的质量为32.814 g-31.230 g=1.584 g,则氧化铜物质的量为0.019 8 mol,n(CuS)=n(CuO)=0.019 8 mol,则H2S物质的量为0.019 8 mol,H2S的质量为0.673 2 g,产品的纯度为×100%=99.0%。
2、[2023·山东,18(3)改编]测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度的操作:m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后,再通过高温灼烧、冷却干燥、称量等操作,测得所得固体氧化物质量为m2 g。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
【答案】×100%
【解析】m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得到硅酸水合物后,再通过高温灼烧、冷却干燥、称量等操作,所得固体氧化物为二氧化硅,质量为m2 g,则二氧化硅的物质的量n(SiO2)= mol,由Si原子守恒,可得关系式:SiHCl3~SiO2,故样品纯度为×100%=×100%。
3、(2024·上海,6节选)方案3:向粗盐水中加入石灰乳除Mg2+,再加入碳酸钠溶液除Ca2+。已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10 L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量分别为 、
。
【答案】0.04 mol 0.14 mol
【解析】根据信息可知10 L该粗盐水含m(MgCl2)=0.38 g·L-1×10 L=3.8 g;m(CaCl2)=1.11 g·L-1×10 L=11.1 g;再根据n=可知,n(MgCl2)==0.04 mol、n(CaCl2)==0.1 mol。
该过程涉及的化学方程式有MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2+CaCl2、CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl,根据方程式得关系式:
① MgCl2~Ca(OH)2~CaO~CaCl2
n/mol 0.04 0.04 0.04
② CaCl2 ~ Na2CO3
n/mol 0.04+0.1 0.14
n(CaO)=0.04 mol;n(Na2CO3)=0.14 mol。
4、[2024·福建,12(4)]Ga2O3纯度测定:称取Ga2O3样品w g,经处理配制成V mL溶液,从中移取V0 mL于锥形瓶中,一定条件下,加入V1 mL c1 mol·L-1 Na2H2Y溶液(此时镓以[GaY]-存在),再加入PAN作指示剂,用c2 mol·L-1 CuSO4标准溶液滴定过量的Na2H2Y,滴定终点为紫红色。
该过程涉及反应:Cu2++H2Y2-===[CuY]2-+2H+。
终点时消耗CuSO4溶液V2 mL,则Ga2O3纯度为 ×100%。(列出计算式)
【答案】×10-3[或×10-3]
【解析】滴定终点时消耗CuSO4溶液V2 mL,根据反应Cu2++H2Y2-===[CuY]2-+2H+可知,过量的Na2H2Y的物质的量为c2V2×10-3 mol,则与Ga3+反应的Na2H2Y的物质的量为(c1V1×10-3-c2V2×10-3)mol,原样品中含有Ga2O3的物质的量为(c1V1×10-3-c2V2×10-3)mol,则Ga2O3纯度为×100%=×10-3×100%
=×10-3×100%。
5.(2025·福建·高考真题)导电材料二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,可被盐酸酸解。
I.的制备
将7.0 g铁粉、48.0 g硫粉和过量充分混合后,900℃焙烧1.5小时。反应方程式:
(1)反应所需的容器为________。(填标号)
(2)将反应所得混合物置入水中煮沸,溶液呈深绿色(因可溶性杂质),并有淡黄色________(填化学式)浮渣,倾去上层溶液及浮渣;重复多次直至上层溶液________(填现象)。过滤、洗涤和干燥后得到粗产品15.9 g,产率为________%(保留至整数位)。
Ⅱ.的纯度测定(平行测定3次,以1次为例)
(3)准确称取粗产品m g于锥形瓶中,加入浓盐酸加热至紫色固体完全溶解,有臭鸡蛋味的有毒气体放出,溶液中铁以形式存在。酸解反应的离子方程式为
________________。
(4)将上述酸解液中的Fe(Ⅲ)全部还原成Fe(Ⅱ),加入硫酸-磷酸混酸和指示剂,立即用,标准溶液滴定至终点(呈紫色),消耗体积为。滴定过程发生反应:
①加入磷酸的目的是________。
②测得纯度为________(用m、c、V列出计算式)。
【答案】(1)d (2)S 无色无浮渣 80 (3)
(4)掩蔽生成的颜色,防止其影响终点判断
【详解】(1)反应需要900℃焙烧1.5小时,需选用高温反应容器坩埚d;
(2)反应中7.0 g铁粉(为0.125mol)、48.0 g硫粉(为1.5mol),结合反应方程式,反应中硫粉过量,则淡黄色浮渣为硫粉S;二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,倾去上层溶液及浮渣,重复多次直至上层溶液为无色且无浮渣时,过滤、洗涤和干燥后得到粗产品;反应中硫粉过量,根据原铁原子守恒可知理论上生成 ,产率为;
(3)二硫代铁酸钾不溶于水,可被盐酸酸解,过程中有臭鸡蛋味的有毒气体放出,则气体为硫化氢气体,溶液中铁以形式存在,结合质量守恒,反应为:;
(4)①溶液中呈黄色,由题意可知,加入磷酸的目的是掩蔽生成的颜色,防止其影响终点判断;
②由反应存在,结合铁元素守恒,纯度为;
6.(2025·海南·高考真题)混合熔盐是“中国光塔(光热发电)”的基本热媒介质。其准确组成是保障光塔稳定运行的重要参数,熔盐中组分含量测定,可用如下流程进行。
回答问题:
(3)熔盐中含量测定
①测定 准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于加有过量的碘量瓶中,加入10 mL稀,避光静置5 min完成“氧化”:,以浓度为 的标准溶液滴定,消耗体积为 ,反应式:。
②空白测定准 确量取25.00 mL蒸馏水替换混合盐样品溶液,并重复上述“测定”过程,消耗标准溶液体积为 。
样品中质量分数为______。
【答案】(3)
【详解】(3)由题意得2Na2S2O3~~2,所以减去空白对照后25.00 mL样品含有的物质的量为,样品中NaNO2的质量分数为。
7.(2024·安徽·高考真题)测定铁矿石中铁含量的传统方法是,滴定法。研究小组用该方法测定质量为的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①标准溶液。
②溶液:称取溶于浓盐酸,加水至,加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置路去)操作步骤进行实验。
已知:氯化铁受热易升华;室温时,可将氧化为,难以氧化;可被还原为。回答下列问题:
(1)下列仪器在本实验中必须用到的有_______(填名称)。
(2)结合离子方程式解释配制溶液时加入锡粒的原因:_______。
(3)步骤I中“微热”的原因是_______。
(4)步骤Ⅲ中,若未“立即滴定”,则会导致测定的铁含量_______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)若消耗标准溶液,则试样中的质量分数为_______(用含a、c、V的代数式表示)。
【答案】(1)容量瓶、量筒
(2)Sn2+易被空气氧化为Sn4+,离子方程式为,加入Sn,发生反应,可防止Sn2+氧化
(3)提高试样与浓盐酸反应速率,同时可以减少浓盐酸的挥发和氯化铁的升华
(4)偏小 (5)
【详解】(1)配制SnCl2溶液需要用到容量瓶和量筒,滴定需要用到酸式滴定管,但给出的为碱式滴定管,因此给出仪器中,本实验必须用到容量瓶、量筒;
(2)Sn2+易被空气氧化为Sn4+,离子方程式为,加入Sn,发生反应,可防止Sn2+氧化;
(3)步骤I中“微热”是为了提高试样与浓盐酸反应速率,同时微热可以减少浓盐酸的挥发和氯化铁的升华;
(4)步琛Ⅲ中,若未“立即滴定”,Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,导致测定的铁含量偏小;
(5)根据方程式可得:,ag试样中Fe元素的质量为,质量分数为
第二部分 以【精讲】建体系
【考点1】依据化学方程式中的定量关系计算
1、应用原理
在化学方程式中,各物质的物质的量之比等于其化学计量数之比。各物质均为气体时,各物质的气体体积之比等于其化学计量数之比。
2、解题步骤
第一步
根据题意写出并配平化学方程式
第二步
依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质,用完全反应物质的量进行计算
第三步
把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面,两个量及单位“上下一致,左右相当”
第四步
选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据,列比例式,求未知量
【例题1】为测定FeC2O4·2H2O(M=180 g·mol-1)样品的纯度,用硫酸溶解6.300 g样品,定容至250 mL。取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点。重复实验,数据如下:
序号
滴定前读数/mL
滴定终点读数/mL
1
0.00
19.98
2
1.26
22.40
3
1.54
21.56
已知:3MnO+5FeC2O4·2H2O+24H+===3Mn2++5Fe3++10CO2↑+22H2O。假设杂质不参加反应,该样品中FeC2O4·2H2O的质量分数是______%(保留小数点后一位)
【答案】95.2
【解析】第2次滴定实验的数据误差太大,应舍去,1、3两次实验消耗的KMnO4标准溶液的平均体积为20.00 mL,根据已知信息可知6.300 g样品中m(FeC2O4·2H2O)=n(KMnO4)××M(FeC2O4·2H2O),将有关数据代入,得m(FeC2O4·2H2O)=6.000 g,故该样品中FeC2O4·2H2O的质量分数为×100%≈95.2%。
【例题2】过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒的物质,带有结晶水,通常还含有CaO。过氧化钙在工农业生产中广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂等。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品,灼烧时发生反应:2CaO2·xH2O2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在标准状况下体积为672 mL,则该样品中CaO2的物质的量为 。
(2)另取同一样品5.42 g溶于适量的稀盐酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,将溶液中的Ca2+全部转化为CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。
①样品中CaO的质量为 。
②样品中CaO2·xH2O中的x为 。
【答案】(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②0.5
【解析】(1)n(O2)==0.03 mol,则
2CaO2·xH2O2CaO+O2↑+2xH2O
2 mol 1 mol
n(CaO2·xH2O) 0.03 mol
解得n(CaO2·xH2O)=0.06 mol,
则n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=0.06 mol。
(2)n(CaCO3)==0.07 mol。
①根据钙元素守恒可知:n(CaO)=0.07 mol-0.06 mol=0.01 mol,所以m(CaO)=0.01 mol×56 g·mol-1=0.56 g。
②样品中水的质量为5.42 g-m(CaO2)-m(CaO)=5.42 g-0.06 mol×72 g·mol-1-0.56 g=0.54 g,所以n(H2O)==0.03 mol,则x==0.5。
【例题3】某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物,为探究其组成,称取m g该固体粉末样品,用足量的稀H2SO4充分反应后,称得固体质量为a g。
已知:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
(1)若a=____________(用含m的最简式表示),则红色固体粉末为纯净物
(2)若a=,则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为______ mol(用含m的最简式表示)
【答案】(1) (2)
【解析】(1)若红色固体粉末只是Fe2O3,则与稀H2SO4充分反应后,无固体剩余,所以红色固体若为纯净物,只能是Cu2O,根据
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
mol mol
所以a=×64=m。
(2)设Fe2O3、Cu2O的物质的量分别为x mol、y mol。
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
x 2x
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
y y y
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
2x x
根据题意
所以x=。
【考点2】关系式法及应用
1.应用原理:关系式法是一种巧妙利用已知量与未知量之间的关系进行解题的一种方法,一般适用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。
2.解题步骤
第一步
写出各步反应的化学方程式
第二步
根据化学方程式找出作为“中介”的物质,并确定已知物质、“中介”物质、所求物质之间的量(质量或物质的量或相同条件下气体的体积)的关系
第三步
确定已知物质和所求物质之间“量”的关系
第四步
根据所确定的已知物质和所求物质之间量的关系和已知条件进行计算
【例题1】[2023·重庆,15(4)②]称取CaCl2水合物样品1.000 g,加水溶解,加入过量Na2C2O4,将所得沉淀过滤洗涤后,溶于热的稀硫酸中,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,消耗24.00 mL。该样品中CaCl2的质量分数为 。
【答案】66.6%
【解析】CaCl2+Na2C2O4===CaC2O4↓+2NaCl、CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4、2Mn+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O,则有关系式:5CaCl2~5H2C2O4~2Mn,则CaCl2的质量分数为×100%=66.6%。
【例题2】测定亚氯酸钠的含量。实验步骤:
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于小烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250 mL待测溶液。
②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗Na2S2O3标准溶液体积的平均值为V mL。
(已知:ClO+4I-+4H+===2H2O+2I2+Cl-、I2+2S2O===2I-+S4O)
(1)达到滴定终点时的现象为_________________________。
(2)该样品中NaClO2的质量分数为________%(用含m、c、V的代数式表示)。在滴定操作正确的情况下,此实验测得结果偏高,可能原因为______________(用离子方程式表示)。
【答案】(1)当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色变成无色,且30 s内颜色不恢复
(2)% 4I-+O2+4H+===2I2+2H2O
【解析】(1)用Na2S2O3标准溶液滴定待测溶液,发生反应:I2+2S2O===2I-+S4O,指示剂淀粉溶液遇I2变为蓝色,故滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色变成无色,且30 s内颜色不恢复;(2)由反应中的I原子守恒可知:ClO~2I2~4S2O,故25.00 mL待测溶液中n(NaClO2)=×cV×10-3 mol,m(NaClO2)=×90.5cV×10-3 g;样品m g配成250 mL待测溶液,故样品中NaClO2的质量分数为×100%=%;实验测得结果偏高,说明滴定消耗的Na2S2O3标准溶液体积偏大,则溶液中碘单质的含量偏高,可能原因为过量的碘离子被空气中的氧气氧化为碘单质,反应的离子方程式为4I-+O2+4H+===2I2+2H2O。
【例题3】已知:,某同学测定产品的质量分数可按如下方法:取产品,用水溶解后,加入足量的溶液,充分反应后过滤、洗涤,将滤液稀释至,取加入淀粉溶液作指示剂,用标准溶液滴定,达到滴定终点的依据是 。四次平行实验耗去标准溶液数据如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗标准溶液
25.00
25.02
26.20
24.98
此产品中的质量分数为 。
【答案】当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色褪为无色且半分钟内不恢复原色
【详解】滴定终点:当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色褪为无色且半分钟内不恢复原色;根据表中数据知,3误差较大,舍去,平均消耗硫代硫酸钠溶液体积,,根据反应的化学方程式知,消耗的溶液中,则溶液中,根据反应的化学方程式得,根据铜原子守恒得,,此产品中的质量分数。
【考点3】利用守恒法计算
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”。在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。
守恒法解题步骤:
第一步
明确题目要求解的物理量;
第二步
根据题目中要求解的物理量,分析反应过程中物质的变化,找出守恒类型及相关的物理量;
第三步
根据守恒原理,梳理出反应前后守恒的物理量,列式计算求解。
(1)原子守恒
找出要关注的原子,利用反应前后该原子数目不变列出等式。如含有1 mol FeS2硫铁矿中,完全反应(不考虑过程损耗)制得H2SO4的物质的量,可根据反应过程中S原子守恒,得到n(H2SO4)=2n(FeS2)=2 mol。
(2)得失电子守恒
在涉及原电池、电解池和一般氧化还原反应的计算时,常用得失电子守恒。氧化还原反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数或电解池、原电池中两极转移的电子总数相等。
转移的电子数=n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
(3)电荷守恒
涉及溶液中离子浓度的计算时常需用到电荷守恒,首先找出溶液中所有阳离子和阴离子,再根据阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数列等式。
如Al2(SO4)3、NH4NO3混合溶液中的电荷守恒为3c(Al3+)+c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(NO)+c(OH-)。
【例题1】将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中,然后向其中加入NaOH溶液,使Fe3+、Al3+刚好沉淀完全,用去NaOH溶液100 mL,则NaOH溶液的浓度为 。
【答案】0.2 mol·
【解析】当Fe3+ 、Al3+刚好沉淀完全时,溶液中溶质只有硫酸钠,而Na+全部来源于NaOH。根据电荷守恒可知:=,所以,n(NaOH)=n(Na+)=2n(S)=n(H+)=0.1 mol·L-1×0.2 L=0.02 mol,c(NaOH)==0.2 mol·L-1。
【例题2】拟用以下方案测定空气中含量(假设空气中无其他还原性气体)。
方案中若通过空气的体积为22.4L(标准状况下),最终所得固体质量为0.233g,通过计算确定该空气中二氧化硫的体积分数是 %。(写出详细计算过程)
【答案】
【详解】二氧化硫被过氧化氢氧化为硫酸,和氢氧化钡生成硫酸钡沉淀,结合硫元素守恒,该空气中二氧化硫的体积分数是。
【例题3】磷酸锰铵是重要的复盐,在工农业生产中具有广泛应用。为测定磷酸锰铵[(NH4)aMnb(PO4)c·xH2O]的组成,进行如下实验:
①称取样品2.4480g,加水溶解后配成100.00mL溶液A;
②量取25.00mL溶液A,加足量NaOH溶液并充分加热,生成NH30.06720L(标准状况);
③另取25.00mL溶液A,边鼓空气边缓慢滴加氨水,控制溶液pH6~8,充分反应后,将溶液中Mn2+转化为Mn3O4,得Mn3O40.2290g。
通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程) 。
【答案】n()=n(NH3)==0.003mol
n(Mn2+)=3n(Mn3O4)=3×=0.003mol
根据电荷守恒n(PO)==0.003mol
根据质量守恒m(H2O)=-0.003mol×(18g·mol-1+55g·mol-1+95g·mol-1)=0.108g
n(H2O)==0.006mol
所以n()∶n(Mn2+)∶n(PO)∶n(H2O)=1∶1∶1∶2
该样品的化学式为;NH4MnPO4·2H2O;
第三部分 以【模练】促落实
1.为测定某工厂排放尾气中含量,某研究小组取该尾气样品通入140mL 0.0200酸性溶液,反应的离子方程式为:,样品中其它气体均不参与反应。小组成员控制通入尾气流速为56(可被溶液充分吸收),平行测定三次,溶液恰好褪色的平均耗时4s,则该尾气样品中含量(单位:)为
A.0.5 B.1 C.1.5 D.2
【答案】D
【详解】反应消耗的酸性溶液物质的量。则由离子方程式关系得消耗的,则尾气样品中含量为,选D。
答案为:D。
2、某强氧化剂XO(OH可被Na2SO3还原。如果还原1.2×10-3 mol XO(OH需用30 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的物质可能是
A.XO B.X2O3
C.X2O D.X
【答案】D
【解析】强氧化剂XO(OH中X的化合价为+5,Na2SO3中S的化合价为+4,且Na2SO3的氧化产物Na2SO4中S的化合价为+6。根据得失电子守恒可知:X元素化合价降低的总量(或X元素得到的电子总数)=S元素化合价升高的总量(或S元素失去的电子总数)。每个X原子降低的化合价×1.2×10-3 mol=2×0.1 mol·L-1×(30×10-3) L,解得每个X原子降低5价,因此XO(OH在氧化还原反应中由+5价降到0价,D选项正确。
3、V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含a mol NaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为(不考虑Mg2+水解)
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
【答案】C
【解析】根据电荷守恒分别可得:2n(Mg2+)=n(OH-)=a mol、n(S)=n(Ba2+)=b mol,由于将原溶液等分成两份,则原体系中n(Mg2+)= mol=a mol,n(S)=2b mol。MgSO4和K2SO4的混合溶液中存在电荷守恒:2n(Mg2+)+n(K+)=2n(S),即2a mol+n(K+)=4b mol,n(K+)=(4b-2a) mol,则原混合体系中c(K+)= mol·L-1。
4.将15 mL 2 mol·L-1 Na2CO3溶液逐滴加入到40 mL 0.5 mol·L-1 MCln盐溶液中,恰好将溶液中的Mn+完全沉淀为碳酸盐,则MCln中n值是
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】B
【解析】M的化合价为+n,Na2CO3与MCln反应对应的关系式为
2Mn+ ~ nCO
2 n
0.04 L×0.5 mol·L-1 0.015 L×2 mol·L-1
解得n=3。
5.某同学设计如下实验测定绿矾样品(主要成分为FeSO4·7H2O)的纯度,称取11.5 g绿矾产品,溶解,配制成1 000 mL溶液;分别量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1高锰酸钾溶液滴定至终点,消耗高锰酸钾溶液的平均体积为20.00 mL。根据数据计算该绿矾样品的纯度约为
A.94.5% B.96.1% C.96.7% D.97.6%
【答案】C
【解析】高锰酸根离子与亚铁离子反应的离子方程式为MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,n(KMnO4)=20.00×10-3 L×0.010 00 mol·L-1=2.0×10-4 mol,则n(FeSO4·7H2O)=5n(KMnO4)=1.0×10-3 mol,w(FeSO4·7H2O)=×100%≈96.7%。
6.用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物,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,则此铅氧化物的化学式是
A.PbO B.Pb2O3 C.Pb3O4 D.PbO2
【答案】C
【解析】设此铅氧化物的化学式为PbxOy,
PbxOy~y[O]~yCO~yCO2~yCaCO3
16y 100y
m(O)=1.28 g 8.0 g
所以m(Pb)=13.7 g-1.28 g=12.42 g,
x∶y=∶=3∶4。
7.把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,在标准状况下生成6.72 L氢气。试计算:
(1)该合金中铝的质量分数是 。
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是 。
(3)该合金溶于足量的盐酸溶液中,标准状况下产生氢气的体积是 。
【答案】(1)52.9% (2)1∶1 (3)11.2L
【详解】(1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,镁不反应,只有铝能与氢氧化钠溶液反应。设铝的物质的量为n(Al),则:
,解得:n(Al)=0.2mol,m(Al)=0.2mol×27g·mol-1=5.4g,则铝的质量分数为×100%≈52.9%;
(2)m(Mg)=10.2g-5.4g=4.8 g,n(Mg)==0.2 mol,则n(Al)∶n(Mg)=1∶1;
(3)设盐酸与铝生成的氢气为V1(H2),盐酸与镁生成的氢气为V2(H2),由铝和镁与盐酸的反应可知:
,解得:V1(H2)=6.72 L;
,解得:V2(H2)=4.48 L,V总(H2)=V1(H2)+V2(H2)=6.72 L+4.48 L=11.2 L。
8、铍、铝化学性质相似,常温常压下,质量均为m g的铍、铝分别与足量稀硫酸反应产生氢气的体积分别为V1 L和V2 L。回答下列问题:
(1)铍、铝分别与稀硫酸发生反应的离子方程式是 、 。
消耗的稀硫酸的物质的量分别为 、 ,V1∶V2= 。
(2)若相同条件下,将稀硫酸换成NaOH溶液,则产生的气体的量 (填“变大”“不变”或“减小”)。
【答案】(1)Be+2H+===Be2++H2↑ 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ mol mol 2∶1 (2)不变
【解析】(1)根据Be+2H+===Be2++H2↑、2Al+6H+===2Al3++3H2↑,铍、铝消耗的硫酸的物质的量分别为 mol、 mol,==。(2)根据Be+2OH-+2H2O===[Be(OH)4]2-+H2↑、2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑知,若相同条件下用NaOH溶液代替稀硫酸,产生的氢气体积不变。
9、为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取W g石灰石样品,加入过量的浓度为6 mol·L-1的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为C2O+Ca2+===CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,此时发生反应:2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。若滴定终点时消耗a mol·L-1的KMnO4 V2 mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
【答案】%
【解析】本题涉及的化学方程式或离子方程式为
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
C2O+Ca2+===CaC2O4↓
CaC2O4+H2SO4===H2C2O4+CaSO4
2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
由方程式可以得出相应的关系式
5CaCO3~5Ca2+~5CaC2O4~5H2C2O4~2MnO
5 2
n1(CaCO3) aV2×10-3 mol
n1(CaCO3)=2.5aV2×10-3 mol
样品中n(CaCO3)=2.5aV2×10-3× mol
则w(CaCO3)=×100%=%。
10、产品的纯度可用配位滴定法测定。准确称取一定量的加入的锥形瓶中,加水约,再加入滴的二甲酚橙作指示剂、约六亚甲基四胺作缓冲溶液,摇匀。用已标定的溶液滴定,滴定至溶液由红紫色变成亮黄色,即为终点(与按物质的量之比为反应)。实验数据如表:
起始滴定管读数
终点滴定管读数
产品的纯度约为 (写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
【答案】71%
【详解】与按物质的量之比为反应,根据的消耗量可以计算出的量,进而计算出产品的纯度,据此分析解题。
与按物质的量之比为反应,根据表中数据,产品的纯度为。
11、某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g,经热分解测得气体产物中有NO2、O2 、HNO3、H2O, 其中H2O的质量为3.06g;残留的固体产物是Al2O3,质量为1.02g。请根据质量守恒定律计算:
(1)x=_______;
(2)气体产物中m(O2)_______ g。
【答案】(1)9 (2)0.32
【解析】(1)Al(NO3)3·xH2O的摩尔质量为(213+18x)g/mol,根据固体产物氧化铝的质量为1.02g,可知样品中n(Al)= ,则,解得x=9;
(2)气体产物中n(H2O)=3.06g÷18g/mol=0.17mol,由氢原子守恒,则n(HNO3)=0.02×9×2-0.17×2=0.02mol,根据氮元素守恒,n(NO2)=样品中N的物质的量-HNO3中N的物质的量=0.02×3-0.02=0.04mol,根据氧元素守恒,n(O2)=(0.02×18-0.17-0.02×3-0.04×2-0.03)mol÷2=0.01mol,m(O2)=0.01mol×32g/mol=0.32g。
12、聚合氯化铁铝(简称PAFC),其化学通式为[FexAly(OH)aClb·zH2O]m。某同学为测定其组成,进行如下实验:
①准确称取4.505 0 g样品,溶于水,加入足量的稀氨水,过滤,将滤渣灼烧至质量不再变化,得到2.330 0 g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水,在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸,将Fe3+完全还原为Fe2+。用0.100 0 mol·L-1标准KMnO4溶液滴定Fe2+,消耗标准溶液的体积为20.00 mL。
③另准确称取等质量样品,用硝酸溶解后,加入足量AgNO3溶液,得到4.305 0 g白色沉淀。
通过计算确定PAFC的化学式(m为聚合度,不必求出)。
【答案】[FeAl3(OH)9Cl3·3H2O]m
【解析】
第一步:分析测定实验过程中的物质变化
①中得到的2.330 0 g固体为Fe2O3和Al2O3的混合物;
②中发生反应:Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+、5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O;
③中发生反应:Ag++Cl-===AgCl↓。
第二步:根据原子守恒、质量守恒、电荷守恒分别求n(Fe3+)、n(Al3+)、n(OH-)、n(Cl-)和n(H2O)
根据原子守恒求n(Fe3+):
n(Fe3+)=n(Fe2+)=5n(MnO)=5×0.100 0 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol
m(Fe2O3)=n(Fe3+)×M(Fe2O3)=×0.01 mol×160 g·mol-1=0.8 g
根据质量守恒求n(Al3+):
n(Al3+)=2n(Al2O3)=2×=0.03 mol
根据原子守恒求n(Cl-):
n(Cl-)=n(AgCl)==0.03 mol
根据电荷守恒求n(OH-):
3n(Fe3+)+3n(Al3+)=n(Cl-)+n(OH-)
n(OH-)=3×0.01 mol+3×0.03 mol-0.03 mol=0.09 mol
根据质量守恒求n(H2O):
m(H2O)=4.505 0 g-m(Fe3+)-m(Al3+)-m(Cl-)-m(OH-)=4.505 0 g-0.01 mol×56 g·mol-1-0.03 mol×27 g·mol-1-0.03 mol×35.5 g·mol-1-0.09 mol×17 g·mol-1=0.54 g
n(H2O)==0.03 mol。
第三步:计算所求物质的化学式
n(Fe3+)∶n(Al3+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=1∶3∶9∶3∶3,则PAFC的化学式为[FeAl3(OH)9Cl3·3H2O]m。
第 1 页 共 3 页
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。