2019-2020年高考化學 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關系式法.doc
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2019-2020年高考化學 考前30天沖刺押題系列 第三部分 專題01 關系式法 關系式法常常應用于多步進行的連續(xù)反應,因前一個反應的產(chǎn)物是后一個反應的反應物,可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關系,找出原料和最終產(chǎn)物的相應關系式。它是化學計算中的基本解題方法之一,利用關系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算,免去逐步計算中的麻煩,簡化解題步驟,減少運算量,且計算結果不易出錯,準確率高。 一、關系式法四大特點 要熟練掌握并嫻熟運用關系式法進行解題,必須明確四大特點。 1. 關系式法的條件:已知的反應物與所求物不在同一反應中。 2. 關系式法的適用范圍:適用于有關純度的多步反應計算和工業(yè)生產(chǎn)上的綜合計算。 3. 關系式法的思路:明確變化的始態(tài)和終態(tài),按實際工業(yè)生產(chǎn)的情況確定反應的關系式。 4. 關系式法的解題步驟:①正確寫出各步反應的化學方程式;②根據(jù)化學方程式找出可以作為中介的物質(zhì),并確定最初反應物、中間物、最終生成物之間的量的關系;③確定最初反應物和最終生成物之間的量的關系;④根據(jù)所找關系及已知條件進行計算。 二、關系式法三大應用 例1、由氧化制NO的轉(zhuǎn)化率為96%,NO轉(zhuǎn)化為的轉(zhuǎn)化率為92%,現(xiàn)有10t ,總共可以制得63%的多少噸? 解析:這是一道縱向型的多步反應計算型。起始物質(zhì)為,終端物質(zhì)為。氨氧化法制硝酸的原理為,,=。 從以上三個化學方程式來看,氨與硝酸的關系式似乎應是,但工業(yè)生產(chǎn)上NO要進行循環(huán)利用,經(jīng)過多次循環(huán)后,氨幾乎全部轉(zhuǎn)化為硝酸,則關系式應為。設可制得63%的的質(zhì)量為x,則,解得:x=51.95t。 例2. 工業(yè)上生產(chǎn)電石是用生石灰與焦炭在電爐內(nèi)加熱進行的,假設原料的利用率為95%,則36t焦炭可生產(chǎn)多少t乙炔? 2. 橫向型。在多個具有并列關系的反應中存在一個共同關系。已知物質(zhì)和待求物質(zhì)之間的關系式,可通過反應相加得到,也可不經(jīng)中間物質(zhì)而直接得到。 例2、有的混合物14.8g,把它配成稀溶液后加入12.4g堿石灰,充分反應后,溶液中已檢測不到,然后將體系中的水分蒸干,得到29.0g白色固體。求: (1)原混合物中的質(zhì)量。 (2)堿石灰中CaO和NaOH的質(zhì)量。 由于反應前后質(zhì)量增加:,將①②兩化學方程式相加得:④,將①③兩化學方程式相加得:⑤CaO+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH。從④⑤兩式可以看出,④式中固體的質(zhì)量增加,⑤式中固體的質(zhì)量不變,所以根據(jù)④式可得到關系式: Na2CO3~△m(增) 106 18 x 1.8g 解得:x=10.6g。即,=14.8g-10.6g=4.2g。 又由于溶液中已檢測不到,則說明已全部轉(zhuǎn)化為沉淀,于是有如下關系式:,則+,m(NaOH)=12.4g-8.4g=4.0g。 點評:橫向型多步反應計算題大多可將化學方程式相加得到另一個關系式,有時得到的關系式并不一定是實際存在的。另外,關系式中也不一定都是具體物質(zhì)的化學式,也可以是質(zhì)量的變化量、電子轉(zhuǎn)移數(shù)、體積改變量,等等。 3、關系式法綜合應用 例3. 為測定某石灰石中的質(zhì)量分數(shù),稱取Wg石灰石樣品,加入過量的濃度為6mol/L的鹽酸,使它完全溶解,加熱煮沸,除去溶解的,再加入足量的草酸銨溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,則析出草酸鈣沉淀:,過濾出后,用稀溶解:,再用蒸餾水稀釋溶液至,取出用的酸性溶液滴定,此時發(fā)生反應:,若滴定終點時消耗amol/L的,計算樣品中的質(zhì)量分數(shù)。 評析:當題目中出現(xiàn)一些陌生度較高的化學方程式時,要根據(jù)題給信息,耐心細致地尋找物質(zhì)或元素間的量的轉(zhuǎn)化關系,再通過守恒法、差量法、方程式疊加法等方法確定正確的關系式,達到順利準確解題的目的。 用關系式法解多步反應計算題比常規(guī)分步解法快捷,解題的速度和準確度大幅度提高。要學好多步反應的計算,必須掌握關系式法。 【母題與衍生】 【母題1★★★】為測定某石灰石中CaCO3的質(zhì)量分數(shù),稱取W g石灰石樣品,加入過量的濃度為6 mol/L的鹽酸,使它完全溶解,加熱煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,則析出草酸鈣沉淀,離子方程式為:C2O+Ca2+=CaC2O4↓,過濾出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4=H2C2O4 +CaSO4,再用蒸餾水稀釋溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定,此時發(fā)生反應:2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,若滴定終點時消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL,計算樣品中CaCO3的質(zhì)量分數(shù)。 【點撥】對于多步反應,可根據(jù)各種的關系(主要是化學方程式、守恒等),列出對應的關系式,快速地在要求的物質(zhì)的數(shù)量與題目給出物質(zhì)的數(shù)量之間建立定量關系,從而免除了涉及中間過程的大量運算,不但節(jié)約了運算時間,還避免了運算出錯對計算結果的影響,是最經(jīng)常使用的方法之一。 【解題錦囊】實際化工生產(chǎn)中以及化學工作者進行科學研究時,往往涉及到多步反應:從原料到產(chǎn)品可能要經(jīng)過若干步反應;測定某一物質(zhì)的含量可能要經(jīng)過若干步中間過程。對于多步反應體系,依據(jù)若干化學反應方程式,找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)的量的關系,并據(jù)此列比例式進行計算求解的方法,稱為“關系式”法。 關系式法常常應用于多步進行的連續(xù)反應。在多步反應中,第一步反應的產(chǎn)物,即是下一步反應的反應物。根據(jù)化學方程式,每一步反應的反應物和生成物之間有一定的量的關系,即物質(zhì)的量之比是一定的。所以,可以利用某中間物質(zhì)作為“中介”,找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關系。它是化學計算中的基本解題方法之一,利用關系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算,免去逐步計算中的麻煩,簡化解題步驟,減少運算量,且計算結果不易出錯,準確率高。 用關系式法解題的關鍵是建立關系式,而建立關系式一般途徑是: (1) 利用化學方程式之間的化學計量數(shù)間的關系建立關系式; (2) 利用化學方程式的加合建立關系式; (3) 利用微粒守恒建立關系式。 【衍生1★★★】用CO還原10.0 g某磁鐵礦石樣品(所含的雜質(zhì)不參加反應),生成的CO2再跟過量的石灰水反應,得到12.8 g沉淀。求磁鐵礦石中Fe3O4的質(zhì)量分數(shù)。 【點撥】尋找關系式的方法是: (1)對于獨立的化學反應,可以通過化學方程式,或反應中某原子、離子守恒,找 出它們物質(zhì)的量之間的關系,然后進行計算。 (2)對于連續(xù)發(fā)生的多步化學反應,可以根據(jù)前后某元素的原子、離子的數(shù)量不變 找到關系式(假定反應過程中它沒有損失),不過象氨氧化法制硝酸的中間反應,雖然有氮原子損失,但對實際工業(yè)生產(chǎn)來說,由于NO的循環(huán)利用,故仍可認為有如下關系式:NH3~HNO3 ,否則應由多個化學反應找出關系式。 【衍生2★★★】一定量的鐵粉和9克硫粉混合加熱,待其反應后再加入過量鹽酸,將生成的氣體完全燃燒,共收集得9克水,求加入的鐵粉質(zhì)量為( ) A.14g B.42g C.56g D.28g 【點撥】注意Fe → FeS(鐵守恒) → H2S(硫守恒) → H2O(氫守恒),在關系式中的應用。 【衍生3★★】200噸含硫40%的黃鐵礦,用接觸法可以制得95%的硫酸(不考慮中間過程的損耗)的質(zhì)量為( ) A.257.5噸 B.277.5噸 C.225.5噸 D.300.5噸 【解析】根據(jù)反應前后硫原子數(shù)不變,可得關系式:2S~FeS2~2H2SO4 即:S ~ H2SO4 32 98 200t40% 95%x 32∶98 = 20040%∶95%x x = 257.5t 【答案】A 【點撥】注意硫元素守恒,在關系式中的應用。 【衍生4★★★】在O2氣中灼燒0.44g S和Fe組成的化合物,使其中的S全部轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2,把這些SO2全部氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4。這些H2SO4可以用20mL 0.50molL-1NaOH溶液完全中和。則原化合物中S的百分含量為 ( ) A.18% B.46% C.53% D.36% 【解析】解:全部反應過程中,各物質(zhì)的量的關系可用下式表示: S→SO2→SO3→H2SO4→2NaOH 32g 2mol x (0.020.5)mol x=0.16g 【衍生5★★★】用黃鐵礦可以制取 H2SO4,再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅燒含 FeS2 80.2% 的黃鐵礦 75.0 t,最終生產(chǎn)出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率為 92.6%,H2SO4 的利用率為 89.8%,試求黃鐵礦制取 H2SO4 時的損失率為( ) A. 23.8% B. 33.4% C. 35.6% D. 63.8% 【專家預測】 1、金屬錫的純度可以通過下述方法分析:將試樣溶于鹽酸,反應的化學方程式為:Sn+2HCl=SnCl2+H2再加入過量的FeCl溶液,發(fā)生如下反應:SnCl2+2FeCl=SnCl4+2FeCl2最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成Fe2+,反應的化學方程式為:現(xiàn)有金屬錫試樣0.613g,經(jīng)上述反應后,共用去0.100 mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量(假定雜質(zhì)不參加反應)。 解析:該題是應用關系式法解多步反應的綜合計算。根據(jù)題目所給出的三個化學反應,得出Sn與K2Cr2O7的物質(zhì)量的關系。 2、在100mL 36.5%的濃鹽酸(密度為1.18g/cm3)中加入多少mL 2mol/L的稀鹽酸(密度為1.08g/cm3),才能配成6mol/L的鹽酸(密度為1.10g/cm3)。 同一溶質(zhì)的兩種不同濃度的溶液混合時,混合溶液的濃度介于溶液之間,混合液跟兩原溶液中溶質(zhì)、溶液量的基本關系是: (1)混合液中所含溶質(zhì)的總量等于兩原溶液的溶質(zhì)質(zhì)量之和。 (2)混合溶液的質(zhì)量等于兩原溶液的質(zhì)量之和,但體積不等于兩原溶液的體積之和(當兩原溶液很稀時,通常把混合液的體積近似地看做兩原溶液的體積之和。) 在應用上述關系進行復雜的混合溶液計算時,可先算出混合溶液的總質(zhì)量和溶質(zhì)的總質(zhì)量,然后再求出混合溶液的濃度。 設需加入VmL 2mol/L的鹽酸 混合液中溶質(zhì)的總物質(zhì)的量 混合溶液的總體積: 混合液的物質(zhì)的量濃度: 3、將5.000gNaCl、NaBr、CaCl2的混合物溶于水,通入氯氣充分反應,然后把溶液蒸干并灼燒,得殘留物4.914g。灼燒后的殘留物再溶于水,并加足量的Na2CO3溶液,所得沉淀經(jīng)干燥后質(zhì)量為0.270g。求混合物中各化合物的質(zhì)量百分組成。 分析:根據(jù)題意可列出下圖示,幫助審清題意,找出思路和解法。 根據(jù)圖示可分析: (1)CaCO3的質(zhì)量為0.270g,由它可求出CaCl2的質(zhì)量。 4、現(xiàn)有氧化銅和碳粉的混合物共Amol,將它在隔絕空氣條件下加熱,反應完全后,冷卻,得到殘留固體。 (1)寫出可能發(fā)生反應的化學方程式 (2)若氧化銅在混合物中的量的比值為 問:x為何值時,殘留固體為何種物質(zhì)?寫出殘留固體的物質(zhì)的量與x值之間 的關系。將結果填入下表。 殘 留 固 體 x值 分 子 式 物質(zhì)的量 解析:(1)首先寫出有關的化學反應方程式,根據(jù)化學方程式中有關物質(zhì)間的物質(zhì)的量的關系,分析當CuO恰好完全反應時,x值是多少? 按①式反應,x值為時,反應物恰好反應;按②式反應,x值為時,反應物恰好完全反應。 (2)當時,CuO過量,按C的量計算。 剩余CuO的物質(zhì)的量 (3)當不足量,按CuO的量計算,生成銅的量為Ax。 (4)當時,C過量,按②式中的CuO的量計算,生成銅為Ax,剩余C的物質(zhì)的量為: 將所得結果的有關數(shù)值填入下表: x 值 殘 留 固 體 分 子 式 物 質(zhì) 的 量 Cu CuO 2A(1-x) A(3x-2) Cu Ax(或A) Cu Ax Cu Ax(或) Cu C Ax A(1-2x) 5、把過量的Fe粉投入到FeCl3和CuCl2組成的混合溶液中,充分攪拌,反應后過濾、干燥,稱得不溶性物質(zhì)的質(zhì)量與加入鐵粉的質(zhì)量相等。求混合物中FeCl3和CuCl2的物質(zhì)的量之比是多少? 反應后所得不溶物為銅粉和過量的鐵粉。按題意,反應中與FeCl3和CuCl2反應而消耗鐵粉的質(zhì)量與置換出銅粉的質(zhì)量一定相等,按比等量關系用代數(shù)法求解。 6、已知NO2與NaOH溶液反應:3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2O,NO和NO2可一起與NaOH溶液作用現(xiàn)欲用V L某燒堿溶液使由nmol NO和m mol NO2組成的混合氣體中的氮全部進入溶液中,NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度至少為多少? 7、將7.28g Fe溶于過量的稀H2SO4中,在加熱的條件下,用2.02gKNO3去氧化溶液中Fe2+,待反應完全后,剩余Fe2+還需0.4mol/L KMnO4溶液25mL才能完全氧化,已知其反應方程式為:。通過計算、確定KNO3的還原產(chǎn)物是什么?(還原產(chǎn)物為氧化物)并寫出其離子方程式。 8、在已平衡的托盤天平左右托盤上各放一等質(zhì)量的燒杯,并分別往燒杯中注入5 mol/L鹽酸60 mL.向左盤燒杯中放入粉末,往右盤燒杯中加入x g A物質(zhì)粉末,充分反應后天平仍保持平衡. (1)若A為. ?、佼攁≤15時,x的值為________(用含a的代數(shù)式表示,以下同). ②當18.6≥a>15時,x的值為________. ③當a>18.6時,x的值為________. ?。?)若A為,且兩只燒杯中均無固態(tài)物質(zhì)存在,則x的取值必須滿足的條件是________. 當0.3 mol HCl與恰好完全反應時,消耗的質(zhì)量為:時;0.3 mol HCl與恰好完全反應,消耗的質(zhì)量為:0.384=25.2 g (1)a≤15 g時,鹽酸對于、均過量,天平保持平衡的條件是: x=1.176a (2)a>15 g時,鹽酸對于不足,且對于恰好完全反應時,加入的燒杯內(nèi)反應體系的增重量為a-0.1544,而加入的燒杯內(nèi)反應體系的增重量為0.340.則天平保持平衡的條件是: a-0.1544=0.340 a=18.6 因此,18.6≥a>15時,天平保持平衡的條件是: x=2,1a-13.86 (3)當a>18.6時,天平保持平衡的條件是:a-0.1544=x-0.344 x=a+6.6 因為燒杯中無固體剩余,說明a≤15.、的摩爾質(zhì)量相當,當?shù)荣|(zhì)量的、與酸完全反應時,生成質(zhì)量相等.所以天平保持平衡時:x=a≤15 9、將a mol的和固體混合后,在密閉容器中加熱到250℃,讓其充分反應,假設分解產(chǎn)生的與反應完后,再與反應. (1)當剩余固體為,排出氣體為,時,的值為________. (2)當剩余固體為,NaOH,排出氣體為,時,的值為________. ?。?)當時,剩余固體為________,排出氣體為________. (4)當排出的和為等物質(zhì)的量時,則的值為________. (1)當剩余固體為,排出氣體為、時,因為沒有NaOH生成,水未與反應.將方程式①2+②得: 由方程式可知:. ?。?)當剩余固體為、NaOH,排出氣體為、時,由于有NaOH生成,所以有水與反應.假設反應后無生成,將方程式①2+②+③得: 由方程式可知此時.因為有水生成,所以 (3)當時,由2討論可知:剩余固體為、NaOH、;排出氣體為. (4)當排出的和為等物質(zhì)的量時,依方程式討論有: 2b b b b b 設反應的的物質(zhì)的量為x x x 依題意有: 所以,反應中消耗的物質(zhì)的量為:,用去的物質(zhì)的量為: 所以, 10:用含的硫鐵礦生成硫酸,已知該礦石的利用率為95%,SO2的轉(zhuǎn)化率為90%,SO3的吸收過程中損失率為2%,求生產(chǎn)500t98%的硫酸需礦石的質(zhì)量和標況下空氣的體積。(假設空氣中氧氣的體積分數(shù)為20%)。 解之得: 另外,氧氣參與了兩個反應,可將①+②4+③8,整理后得出相應的關系式: 15mol y 解之得: 則所需空氣的體積:。- 配套講稿:
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