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【备战2017】高考化学一轮复习同步(精讲+精练+精析):专题18 化学计算试题(含解析)

资料类别: 化学/同步

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专题18  化学计算
近几年高考试卷中的化学计算在命题立意、情景创设、设问角度及表达方式上基本保持科学、规范、简洁、灵活的特色,并有所突破、创新。I卷选择题突出基本概念和基本方法。II卷综合题其特点是:(1)选题背景与实际问题紧密结合;(2)把物质性质、实验操作与化学计算有机融合,突出了化学计算的本质;(3)体现了化学学科对化学计算的要求,首先是化学问题,其次才是考计算能力,不是为计算而计算;(4)降低了计算难度,减少了繁琐运算,突出对思维品质和化学思维方法的考查。 
预测2015年高考,化学计算将呈现如下特点:(1)化学计算主要考查学生知识建构的整体性和灵活应用的能力,综合性较强;(2)试题整体的计算量不大,更多的是对化学基本概念、理论和性质的理解,试题不会做数学游戏、审题绕圈子,还化学计算的本来面目;(3)把实验操作、生产实践和化学计算综合起来,或者通过图表、报刊文献等背景呈现方式、力求题型出新,体现化学学科对计算的要求,更体现对计算综合能力的考查;(4)考试方式的变化决定了化学计算应该降低难度。
化学计算复习对策化学计算题考查化学基础知识和数学思维,数学思维包括逻辑推理、数形变换等。化学计算常要根据量的关系建立数学模型,但建立教学模型的前提应该是先建立正确的化学概念、弄清概念的涵义,即找出计算依据。只有对化学基本概念、基础知识正确理解,建立起来的算式或数学表达关系才能正确,才能顺利解答计算题。

化学计算能力是化学教学中培养学生的一种能力。化学计算是借助于用数学计算工具,从量的方面来对化学的概念或原理加深理解或通过计算进一步掌握物质的性质及其变化规律,也是依据化学物质的性质与化学规律为载体进行的一种运算能力的训练。另外,通过计算还能培养分析、推理、归纳等逻辑思维能力和解决实际问题的能力。计算的关键是对概念的正确理解,在教学中要加强概念间的联系,认识概念间量的关系,把概念定律联系起来,在讲解化学概念的化学涵义的同时要讲解清楚它的数学涵义,以及建立知识点、线与面之间的关系(建构知识的体系结构)。高考中化学计算常考的计算方法有关系式法和守恒法等。

☆★考点一:守恒法
守恒法是高考中常考常用的一种解题方法。系统学习守恒法的应用,对提高解题速率和破解高考难题都有很大的帮助。
(1)电荷守恒:溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。即:阳离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和等于阴离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和。
(2)电子守恒:化学反应中(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。
(3)原子守恒:系列反应中某原子(或原子团)个数(或物质的量)不变。以此为基础可求出与该原子(或原子团)相关连的某些物质的数量(如质量)。
(4)质量守恒:包含两项内容:①质量守恒定律;②化学反应前后某原子(或原子团)的质量不变。
【例1】【2016年高考上海卷】某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为(   )
A.0.80   B.0.85 C.0.90   D.0.93
【答案】A

【考点定位】考查化学反应方程式的有关计算。
【名师点睛】氧化还原反应计算是历次考试的重要考点,往往与阿伏伽德罗常数、物质的量等结合在一起考查,掌握正确的解题思路和技巧一般难度不大。得失电子守恒法(化合价升降总数相等)是最常用的解题方法,具体步骤:①找出氧化剂、还原剂及对应产物;②准确找出一个微粒(原子、离子或分子)对应的得失电子数目;③设未知数、依据电子守恒列出关系式、计算出未知量。注意,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电子没有损耗,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。

☆★考点二:关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的诸法中较主要的一种方法,它可以使多步计算化为一步而完成。
凡反应连续进行,上一步反应的产物为下一步反应的反应物的反应,绝大多数可用关系式法解决。寻找关系式的方法,一般有以下两种:
(1)写出各步反应的方程式,然后逐一递进找出关系式;
(2)根据某原子守恒,直接写出关系式。
【例2】【2015上海化学】(本题共14分)
氨碱法制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤。
完成下列计算:
(1)CaCO3质量分数为0.90的石灰石100 kg完成分解产生CO2			L(标准状况)。
石灰窑中,该石灰石100 kg与焦炭混合焙烧,产生CO2 29120 L(标准状况),
如果石灰石中碳酸钙完全分解,且焦炭完全燃烧,不产生CO,则焦炭的物质的量为		mol。
(2)已知粗盐水含MgCl2 6.80 mol/m3,含CaCl2 3.00mol/m3。
向粗盐水中加入Ca(OH)2除镁离子:MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2
然后加入Na2CO3除钙离子。
处理上述粗盐水10 m3,至少需要加Na2CO3				g。
如果用碳酸化尾气(含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040)代替碳酸钠,发生如下反应: 			Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2NH4+
处理上述10 m3粗盐水至少需要通入多少L(标准状况)碳酸化尾气?列式计算。
(3)某氨盐水含氯化钠1521 kg,通入二氧化碳后析出碳酸氢钠晶体,过滤后溶液中含氯化铵1070 kg。列式计算:
①过滤后溶液中氯化钠的质量。
②析出的碳酸氢钠晶体的质量。
【答案】(1)20160L;400。
(2)10388;54880L。
(3)①351kg;②1680kg。
(3)①n(NaCl)(总)=m÷M=1521000g÷58. 5g/mol=26000mol,反应产生的NH4Cl的物质的量是n(NH4Cl)= m÷M=1070 000g÷53. 5g/mol=20000mol,根据氯元素守恒可知,在溶液中含有的NaCl的物质的量是n(NaCl)= n(NaCl)(总)- n(NH4Cl)= 26000mol-20000mol=6000mol,其质量是m(NaCl)=n∙M=6000mol×58. 5g/mol=351000g=351kg。
②氨盐水中发生反应根据反应方程式:NaCl+CO2+NH3+H2O= NaHCO3↓+NH4Cl。产生的NaHCO3的物质的量与NH4Cl的物质的量相等,则析出的碳酸氢钠晶体的质量是m(NaHCO3)=n∙M=20000mol×84g/mol=1680000g=1680kg。
【考点定位】考查氨碱法制纯碱的有关化学计算的知识。
【名师点睛】氨碱法制纯碱是化学重要的理论,其中涉及物质CO2、NH3的制取方法、反应的先后顺序、根据反应方程式进行的有关计算。掌握物质的化学性质、方程式的书写及物质的量与物质的质量、摩尔质量、物质的量与气体的体积、气体摩尔体积的关系和反应前后的元素守恒是做本题的关键。

1.【2016年高考上海卷】称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g,加入含0.1molNaOH的溶液,完全反应,生成NH31792ml(标准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为(   )
A.1:1   B.1:2   C.1.87:1   D.3.65:1
【答案】C

【考点定位】考查有关化学反应计算的技巧和方法。
【名师点睛】根据化学方程式的计算,多以物质的量为核心,考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系,以及反应物的转化率或产物的产率的计算,同时还可以融入多种化学解题思想,比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等,是历来高考的重点内容。 日常学习中要注意相关知识的积累,以便快速准确作答,题目难度中等。
2.【2015上海化学】将O2和NH3的混合气体448mL通过加热的三氧化二铬,充分反应后,再通过足量的水,最终收集到44.8mL气体。原混合气体中O2的体积可能是(假设氨全部被氧化;气体体积均已换算成标准状况)(    )
A.231.5mL		B.268.8mL				C.287.5mL				D.313.6mL
【答案】C、D
【解析】将O2和NH3的混合气体通过加热的三氧化二铬,发生反应:4NH3+5O24NO+6H2O。充分反应后,再通过足量的水,发生反应:4NO+3O2+2H2O=4HNO3,将两个方程式叠加,可得总反应方程式:NH3+2O2= HNO3+H2O,若最后得到的气体是NO,则发生4NH3+5O24NO+6H2O消耗的氧气的体积是V(O2)=5/4V(NO)= 5/4×44.8mL=56ml,消耗的总体积是V(总)= V(O2)+V(NH3)=9 /4×44.8mL=100.8ml,其余的气体体积是448mL-100.8ml=347.2ml,发生反应:NH3+2O2= HNO3+H2O,反应消耗的氧气体积是:V(O2)=2/3V(剩余)= 2/3×347.2ml=231. 5ml,则其中的氧气的总体积是:V(O2)(总)= 56ml+ 231. 5ml =287.5mL。若最后剩余的气体是O2,则O2应该是发生总反应NH3+2O2= HNO3+H2O消耗的和剩余的氧气两部分,氧气的体积是:V(O2)= (448mL -44.8mL )×2/3+44.8mL =313.6mL。故答案是选项C、D。
【考点定位】考查反应物有过量时的化学计算的知识。
【名师点睛】本题涉及氧化还原反应的有关计算,对于多步反应的化学计算,要学会使用关系式方法、元素守恒、电子守恒确定物质之间的相互关系。先判断过量物质的成分,再结合物质反应中的关系判断所有的可能性。
3.【2014年高考上海卷第16题】含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应,生成的砷化氢(AsH3)在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气。若砷的质量为1.50mg,则(   )
A.被氧化的砒霜为1.98mg                  B.分解产生的氢气为0.672ml
C.和砒霜反应的锌为3.90mg                D.转移的电子总数为6×10―5NA
【答案】C

【命题意图】本题主要是考查氧化还原反应的有关判断与计算,意在考查学生对氧化还原反应有关概念的了解程度以及灵活应用这些知识解决实际问题的能力,明确概念的含义与判断依据是答题的关键。
4.【2013·上海卷】一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO12.0g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1﹕1,则V可能为(   )
A.9.0L    B.13.5L    C.15.7L   D.16.8L
【答案】A
考点:本题考查氧化还原反应计算(极限法)。
5.【2013·上海卷】汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75mol,则下列判断正确的是(   )
A.生成42.0LN2(标准状况)
B.有0.250molKNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为1.25mol
D.被氧化的N原子的物质的量为3.75mol
【答案】CD
【解析】
试题分析:根据反应方程式可知每当生成16 mol N2,则氧化产物比还原产物多14mol,转移电子的物质的量为10mol,被氧化的N原子的物质的量为30mol,有2molKNO3被还原,现氧化产物比还原产物多1.75mol,则生成2 mol N2,转移电子的物质的量为1.25mol,被氧化的N原子的物质的量为3.75mol,因此C、D正确。
考点:本题考查氧化还原反应计算。
6.【2013·四川卷】7.1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4 的混合气体1120mL (标准状况),向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54g沉淀,下列说法不正确的是   (  )
A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2 ︰1
B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L
C.NO2和N2O4 的混合气体中,NO2 的体积分数是80% 
D.得到2.54沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600mL
【答案】D
考点:本题考查科学计算。
7.【2015江苏化学】(12分)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O ,反应的化学方程式为:MnO2+SO2=MnSO4
(1)质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化_____L(标准状况)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。
(3)右图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需
控制结晶温度范围为_______。

(4)准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H2PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)
【答案】(1)4.48;(2)5.0
        
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