高二化学学案一守恒法解化学计算题.doc

高二化学学案：化学计算方法一
一、思想和方法：问题转化、守恒法
1、质量守恒（原子守恒、元素守恒）：

例1．某固体物质X加热分解2X→Y+2Z+4W,生成物均为气体，现测得生成的混合气体在标准状况下的体积为500mL,质量为0.51克，则X的摩尔质量约为（）
A.22.85 g/mol B.79.97 g/mol C.159.94 g/mol D.45.69 g/mol

例2．标准状况下，甲烷、一氧化碳和乙炔的混合气体8.96L，完全燃烧生成二氧化碳26.4克，求混合气体中乙炔的体积。

例3．某铁的氧化物，用7mol/L的盐酸100mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56L氯气时，刚好使溶液中Fe2+完全转化为Fe3+。则该氧化物的化学式是（）
A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7

2、电子守恒：

例4、1.92g铜投入一定量的浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标况下一定体积的O2恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积是
A. 336mL B. 224mL C. 168mL D. 504Ml

例5、实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量比2:1倒入烧瓶中，用水浴加热，同时滴入H2SO4溶液，产生棕黄色的气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应，则X为 （ ）
A Cl2 B Cl2O C ClO2 D Cl2O3

例6、在某温度下氯气和氢氧化钠溶液反应，在其产物中NaClO、NaClO3、NaCl、H2O经过分析，ClO—、ClO3—物质的量之比为1：3，则被氧化的氯和被还原的氯的物质的量之比为 （ ）
A、1：1 B、4：1 C、1：4 D、5：1

例7．铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，求生成沉淀的质量。

例8、把2.56g纯铜放入盛有一定量浓HNO3的大试管中，立即发生化学反应，当铜反应完毕后，共生成气体1.12L（标况），计算此反应中耗用HNO3的物质的量是多少？

例9、（2012静安一模59）在催化剂作用下，B（NH3）可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D（可不考虑气体反应物和生成的液态水之间的作用）。
在常温常压下，将密度一定的NO、NO2混合气体和B在不同体积比时进行了四次实验，所得数据如下：
实验次数
B和混合气体的体积比
反应后气体密度（已换算为标准状况；g/L）
第一次
1.0
1.35
第二次
1.2
1.25
第三次
2.0
1.04
第四次
2.2
——
则原NO、NO2混合气体中NO的体积分数为%；第四次实验所得气体的平均摩尔质量为（保留2位小数）。

3、电荷守恒
例10、酸雨是因为过度燃烧煤和石油，生成的硫的氧化物和氮的氧化物溶于水生成硫酸和硝酸的缘故。某次雨水的分析数据如下：
c(NH4+)=2.0×10-6mol/L c(Cl-)=6.0×10-6mol/Lc(Na+)=3.0×10-6mol/L c(NO3-)=2.3×10-5mol/Lc(SO42-)=2.8×10-5mol/L
则此次雨水的pH大约为 ( )
A．3 B．4C．5D．6

例11、镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。将燃烧后的产物溶解在60毫升浓度为2.0mol/升的盐酸中，再用20毫升0.5mol/升NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加过量的碱，把氨全部蒸出来，用稀HCl吸收，稀HCl增重0.17g，求镁带的质量。

二、综合和运用
例12． 若氢气还原氧化铜的反应进行得不完全，便得到 Cu、Cu2O、CuO的固体混合物。某化学兴趣小组同学为测定上述固体的组成进行如下操作： 取一定质量的均匀固体混合物A，将其分成两等分，取其中一份用足量氢气还原，测得反应后的固体质量减少3.20g ，另一份加入500mL的稀硝酸，固体恰好完全溶解，且同时收集到标准状况下NO气体2.24L 。
请根据以上操作计算： 
 （1）A中，n(Cu)+n(Cu2O)=_______ ；
  (2)  A中，n(CuO)的取值范围是____________ ；
  (3) 试计算所用硝酸的物质的量浓度。

例13.在500mLCuSO4和Fe2(SO4)3的混和溶液中加入21.7g铁粉，待反应完全后，得到16.8g残留固体。在滤液中加入400mL4mol / L的BaCl2溶液，恰好使溶液中的SO42-完全沉淀。原混合物中CuSO4和Fe2(SO4)3的物质的量浓度分别为 、。

例14、用沉淀法测定NaHCO3和K2CO3混合物的组成。实验过程是每次称取一定质量的样品溶于水制成溶液，向其中滴加相同浓度的Ba（OH）2溶液，每次实验均充分反应。实验记录见下表：

实验次数
称取样品的质量/g
所加Ba（OH）2溶液的体积/L
测得生成沉淀质量/g
1
0.858
0.5
1.379
2
1.716
0.5

3
2.574
0.5
4.137
4
3.432
0.5
5.516
5
4.290
0.5
5.516
6
5.148
0.5
5.516

回答下列问题：
（1）第2次实验中产生沉淀的质量是；
（2）Ba（OH）2溶液物质的量浓度是；
（3）通过计算确定样品中NaHCO3和K2CO3的物质的量之比是。

y
x
20
40
60
80
100
120
140
例15．将一定质量的镁铝合金溶解于100 mL某浓度的盐酸中（设体积变化忽略不计），在所得溶液中逐滴加入5mol/L的NaOH溶液，滴加过程中产生的沉淀的质量（y轴，单位是g），和所消耗的NaOH溶液的体积（x轴，单位为mL）的关系如下图所示。
求：
（1）合金中镁和铝的质量。
（2）所用盐酸的物质的量浓度。

三、练习和巩固：
1、将7.28g Fe溶于过量的稀H2SO4中，在加热的条件下，用2.02gKNO3去氧化溶液中Fe2+，待反应完全后，剩余Fe2+还需0.4mol/L KMnO4溶液25mL才能完全氧化，已知其反应方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+→Mn2++5 Fe3++4H2O。通过计算、确定KNO3的还原产物是什么？（还原产物为氧化物）并写出其离子方程式。

2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是
A.35g B.30 g C.20 g D.15 g

3.已知： IO3－+5I－+6H+→3I2+3H2O。工业上利用NaIO3和NaHSO3反应来制取单质I2。
①NaIO3不足时：2NaIO3+6NaHSO3→2NaI+3Na2SO4+3H2SO4
②NaIO3足量时：4NaIO3+10NaHSO3→2I2+7Na2SO4+3H2SO4+2H2O
现模拟工业制取I2。在含31.2gNaHSO3的溶液中逐滴加入2mol/LNaIO3溶液vmL。
（1）当v=mL时，再滴NaIO3就开始析出I2。
（2）当v为55mL时，生成的I2的质量为g。

4、羟胺（H2NOH）是一种还原剂，能将某些氧化剂还原。现用25ml 0.049mol/L的羟胺酸性溶液跟足量的Fe2(SO4)3溶液煮沸条件反应，生成的Fe2+恰好和24.50mL，0.02mol/L的酸性KMnO4作用。FeSO4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O则在上述反应中，羟胺的氧化产物是
A N2 B N2O C NO D NO2
5、氯化钠、氯化镁、硫酸镁三种盐配成的混合液，若钠离子为，镁离子为，氯离子为，则硫酸根应为（）
A. B. C. D.
5、硫酸铁溶液中为，则溶液中的浓度为（）
A. B.
C. D.

6、在铁和氧化铁的混合物中加入稀硫酸，标准状况下放出氢气，同时铁和氧化铁均无剩余。向溶液中滴入KSCN未见颜色变化。为了中和过量的硫酸，且使完全转化成氢氧化亚铁，共耗的氢氧化钠溶液，问原硫酸的物质的量浓度是多少？
7、往溴化亚铁溶液中缓慢通入，结果溶液中有溴离子被氧化成溴单质，求原溴化亚铁溶液的摩尔浓度。

8、 A、B、C三种物质各，它们发生反应时生成新物质D，若增加C，A和C恰好完全反应，则A和B参加反应的质量比为多少？
9、将A，B，C置于一密闭容器内加热，反应后分析得知，混合物中除含A，C外，还有一种物质D。已知A、B、C、D的分子量依次是30、20、44、18求上述化学方程式的表达式（分别用A、B、C、D表示）

10、向一定量的未知浓度的氯化钡溶液中加入硝酸银溶液使完全沉淀，其结果是生成溶液的质量和所加入的硝酸银溶液的质量相等，求氯化钡的质量分数浓度？

11、取一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物共热制氧气，反应开始时二氧化锰在混合物中的质量百分含量为20%，当反应进行到二氧化锰在混合物中质量百分含量为25%时，求氯酸钾分解的百分率？
【模拟试题】
一. 选择题：
1. 在密闭容器中，分解后所得气体密度是相同状况下密度的倍，求分子量为（）
A. B. C. D.
2. 将的混合气体，通过稀后溶液质量增加了，气体体积缩小为（气体体积均为标准状况下测得），剩余气体能使带余尽木灰复燃。则原混合气体的平均分子量为（）
A. 28.1 B. 27.7 C. 28.8 D. 29.9
3. 金属R和硫反应能生成金属硫化物，而相同质量的金属R和氧反应，也能生成金属氧化物，R原子量为（）
A. 56 B. 59 C. 64 D. 65
4. 将含和的混合气体充入有的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内于150℃时压强约为，将残留物溶于水，无气体溢出。下列叙述正确的是（）
A. 原混合气体中和体积比为2：1
B. 原混合气体中和体积比为1：2
C. 残留固体中只有
D. 残留固体中只有和
5. 某无水混合物由硫酸铁和硫酸亚铁组成。测知该混合物中含硫，则其含铁量为（）
A. B. C. D.
6. 有三种盐的混合溶液，溶液中含有，其物质的量分别为的，则为（）
A. B. C. D.
7. 过磷酸钙含44%，以表示的百分含量是（）
A. 44% B. 22% C. 26.7% D. 31.2%
8. 实验室的标准溶液因保存不当吸收了空气中的，假如有2%的变成了，若以此溶液滴定盐酸，以甲基橙为指示剂，则滴定结果是盐酸的浓度（设加酸后产生的全部从溶液中逸出）（）
A. 偏低1% B. 偏高0.5% C. 偏高1% D. 无影响
二. 重点、难点：
（一）组份质量守恒
即在反应中元素的质量守恒、原子个数守恒、物质的量守恒。

【典型例题】
1. 原子守恒
[例1] 铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到气体（标准状况），反应消耗的硝酸的物质的量可能是（）
A. B.
C. D.
解析：铜和适量浓硝酸反应可能有两种形式：（1）生成一氧化氮；（2）生成二氧化氮，因随着反应的进行硝酸浓度不断降低从浓变稀，若铜全部以生成一氧化氮形式反应，则耗酸是
；若铜全部以生成二氧化氮形式进行，则耗酸
，根据平均值法选C。

[例2] 氯气跟白磷完全反应生成三氯化磷和五氯化磷，其物质的量比为2：1，则生成物中五氯化磷的物质的量为（）
A. B. C. D.
解析：
设五氯化磷为，三氯化磷为，根据氯原子守恒有：
，解之，选A。

[例3] 将空气和二氧化碳按5：1体积比混合，跟足量的赤热炭充分反应，若反应前后的温度相同，则在所得气体中，一氧化碳的体积分数为（假设空气中氮氧体积比为4：1，其它成份可忽略不计）（）
A. 29% B. 43% C. 50% D. 100%
解析：
设空气，则为，为，为，则反应前氧原子共，由氧原子守恒可知，余，所以CO体积百分含量=，选C。

[例4] 为了配制一种培养液，需用含有和（它们的物质的量之比为3：1）的混合液，每升混合液中含磷原子。现用溶液和固体配制混合液，问需该溶液多少亳升和多少克？
解：培养液中含P原子为：，其中为
，为：，若设消耗，据P原子守恒有：解得
据守恒可知消耗的质量为：。
2. 元素质量守恒
[例1] 在高温下氧化铜和氧化铁的混合物和足量的一氧化碳反应得到固体混合物，求原混合物中氧化铜和氧化铁的质量各为多少克？
解：最终产物为铜和铁，减轻质量为氧元素质量。设氧化铁，氧化铜则为：，根据氧元素质量守恒有关系式：
，解之。氧化铜质量为。

[例2] 现有和组成的混合气体，欲用溶液，使该混合气体全部转化成盐进入溶液，需用溶液的体积是（）
A. B. C. D.
解：和溶液反应：

在足量时混合气体可全部被吸收转化成盐，根据钠元素和氮元素的物质的量之比为1:1，且氮原子物质的量即为所需的物质的量，设需要溶液的体积为，则有：，选D。
3. 离子守恒
[例1] 粗盐中含有等杂质，取粗盐溶于水过滤除去不溶物，向滤液中依次加入过量的（1）的氢氧化钠溶液（2）固体氯化钡（3）的碳酸钠溶液，发现白色沉淀逐渐增多，过滤除去沉淀物再加入过量的盐酸，使溶液呈酸性，加热蒸发得氯化钠晶体，求粗盐中含氯化钠的质量分数。
解析：
氯化钠来自两个方面，一个是粗盐中的氯化钠，另一个是除杂过程中加入试剂生成的氯化钠。根据物质的量守恒可知，后者的氯化钠可直接由加入的氢氧化钠和碳酸钠的量来确定，即除杂过程中加入试剂所生成的氯化钠有下式：

所以粗盐中氯化钠的百分含量=

[例2] 向密度为的盐酸溶液中逐滴滴入硝酸银溶液直到沉淀完全为止，过滤所得沉淀质量和盐酸质量相等，求盐酸摩尔浓度。
解析：
盐酸中氯离子摩尔数=氯化银中氯离子摩尔数，设盐酸质量为，浓度为，则氯化银质量为，有关系式：，解之：。

[例3] 有一未知浓度的盐酸。在加入溶液后，改用溶液滴定，结果用去溶液时混合溶液为7。则盐酸溶液的物质的量浓度为（）
A. B. C. D.
解析：
根据反应知的物质的量无变化，因加入后完全反应中和，所以的物质的量等于加入的物质的量即，又知盐酸和溶液体积相等，则浓度也必相等为，应选B。

[例4] 向一定量的的混合物中，加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出（标准状况）的气体，所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为（）
A. B. C. D. 无法计算
解析：
最后溶液中溶质全部是，根据守恒，物质的量为
，所以的质量为：。

[例5] 将和的混合物溶于水得溶液，其中
，若将该混合物在左右条件下充分灼烧，求质量不再变化时剩余固体质量为多少。
解：混合物溶于水后，，转化成碳酸钠即，所以碳酸钠质量为：

（二）质量守恒法在溶液中的应用
[例1] 把的KOH溶液加热蒸发掉水后得到28%的KOH溶液，则后来溶液的摩尔浓度为（）
A. B.
C. D.
解析：此题隐蔽条件是：蒸发掉水分后溶液的百分比浓度恰好为原来的2倍，则原来溶液的质量是蒸发掉水质量的2倍，即为，根据蒸发前后溶质质量相等。后来溶液摩尔浓度=，选A。

【模拟试题】
1. 和的混合物，加入盐酸中恰好完全溶解，经KSCN检验，溶液不显红色，若忽略溶液体积变化，则溶液中物质的量浓度是（）
A. B. C. D.
2. 铁有可变化合价，将（草酸亚铁）隔绝空气加热使之分解，最终可得到铁的氧化物，则该铁的氧化物的组成可能是（）
A. B. C. D.
3. 把含和的混合液分为两等份：一份加了烧碱并加热，恰好把全部赶出；另一份需含的溶液，使沉淀反应刚好完全，则原溶液中的浓度是（）
A. B.
C. D.
4. 某固体样品含，将此样品和盐酸反应完全，再用溶液恰使剩余盐酸中和，则得到的溶液蒸干后，固体质量最接近的是（）
A. B. C. D. 条件不足无法计算
5. 含某价金属离子（）的溶液，恰好把完全沉淀，则值为（）
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
6. 将完全溶解在溶液中，然后加入
溶液，恰好使溶液中全部转化为，全部还原为，试求值（）
A. 2 B. 3 C. 4 D. 6
7. 已知某强氧化剂中的R元素能被还原到较低的价态。如果还原，需用的溶液，则反应后R元素的价态为（）
A. 0 B. +1 C. +3 D. +4
8. 某单质跟浓反应，若参加反应的单质和的物质的量之比为1：4，则该元素在反应中所显示的化合价不可能是（）
A. +1 B. +2 C. +3 D. +4

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