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2022版高考化学一轮复习 专题集训1 化学计算的常用方法

2022版高考化学一轮复习 专题集训1 化学计算的常用方法

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化学计算的常用方法
(建议用时：40分钟)
1．(2020·河北张家口10月检测)为测定某碘水中碘单质的浓度，取该碘水10.00 mL，加入淀粉溶液作指示剂，用0.01 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定此碘水，当溶液由蓝色变为无色时，消耗Na2S2O3溶液的体积为20.00 mL。已知Na2S2O3被氧化为Na2S4O6，则碘单质的浓度为(　　)
A．0.01 mol·L－1 B．0.16 mol·L－1
C．0.04 mol·L－1 D．0.06 mol·L－1
A　[题述过程涉及的物质转化有Na2S2O3→Na2S4O6，I2→I－，设I2的物质的量浓度为c，由氧化还原反应中得失电子守恒可得关系式2Na2S2O3～I2，故2c×10.00×10－3 L＝0.01 mol·L－1×20.00×10－3L，则c＝0.01 mol·L－1，A项正确。]
2．(2020·天津南开中学等六校联考)足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体恰好被水完全吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1的NaOH溶液至恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　)
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
A　[整个反应过程中氮元素的转化形式为NO→氮的氧化物→NO，第一阶段氮原子得到的电子数＝第二阶段氮原子失去的电子数，故第一阶段Cu失去的电子数也等于第二阶段O2得到的电子数，即2n(Cu)＝4n(O2)，故n(Cu)＝2n(O2)＝＝0.15 mol，消耗的NaOH为0.3 mol，则NaOH溶液的体积为＝0.06 L＝60 mL，A项正确。]
3．密胺是重要的工业原料，结构简式如图所示。工业上以液氨和二氧化碳为原料，以硅胶为催化剂，在一定条件下通过系列反应生成密胺。若原料完全反应生成密胺，则NH3和CO2的质量之比应为(　　)

A．17∶44 B．22∶17 C．17∶22 D．2∶1
C　[根据密胺的N、C个数比确定关系式：6NH3～3CO2，m(NH3)∶m(CO2)＝6×17∶3×44＝17∶22。]
4．在氧气中燃烧0.22 g硫和铁组成的混合物，使其中的硫全部转化为二氧化硫，把这些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并转变为硫酸，这些硫酸可用10 mL 0.5 mol·L－1氢氧化钠溶液完全中和，则原混合物中硫的百分含量为 (　　)
A．72% B．40% C．36% D．18%
C　[由硫原子守恒和有关反应可得出：
S～H2SO4～2NaOH
32 g　　　　2 mol
m(S) 0.5×10×10－3 mol
得m(S)＝0.08 g
原混合物中ω(S)＝×100%≈36%。]
5．若测得雨水所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
离子
K＋
Na＋
NH
SO
NO
Cl－
浓度/
(mol·L－1)
4×
10－6
6×
10－6
2×
10－5
4×
10－5
3×
10－5
2×
10－5
根据表中数据判断试样的pH＝ 。
[解析]　根据表格提供的离子可知，NH水解导致试样溶液呈酸性，再根据电荷守恒可知，c(K＋)＋c(NH)＋c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(Cl－)＋c(NO)，将表格中的数据代入得H＋浓度为10－4 mol·L－1，则pH为4。
[答案]　4
6．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 。
[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，且变化过程中Na＋的量不变。根据电荷守恒可知：＝，所以，n(NaOH)＝n(Na＋)＝2n(SO)＝n(H＋)＝0.1 mol·L－1×0.2 L＝0.02 mol，c(NaOH)＝＝0.2 mol·L－1。
[答案]　0.2 mol·L－1
7．为测定该蛋白质中硫元素的质量分数，小组取蛋白质样品充分燃烧，先用足量碘水吸收二氧化硫，再取吸收液，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘。
已知：2S2O＋I2===S4O＋2I－。
(1)写出二氧化硫与碘水反应的化学方程式：
。
(2)滴定终点的现象为
。
(3)取蛋白质样品m g进行测定，采用c1 mol·L－1的碘水V1 mL进行吸收，滴定过量的碘样时消耗c2 mol·L－1硫代硫酸钠溶液V2 mL。该蛋白质中的硫元素的质量分数为 。
(4)若燃烧时过量氧气进入吸收液中，可能会导致该蛋白质中的硫元素的质量分数测定值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析]　(3)根据I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI、2S2O＋I2===S4O＋2I－，得n(I2)＝n(SO2)＋n(Na2S2O3)，故n(SO2)＝n(I2)－n(Na2S2O3)＝c1V1×10－3 mol－0.5 c2V2×10－3 mol＝(c1V1－0.5c2V2)×10－3 mol，则该蛋白质中的硫元素的质量分数为
×100%＝%。　
(4)若燃烧时过量氧气进入吸收液中会发生反应：2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，导致硫元素的质量分数测定值偏小。
[答案]　(1)I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI　(2)当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色　(3)%　(4)偏小
8．已知皓矾的化学式可表示为ZnSO4·7H2O，ZnSO4·7H2O受热易分解。取28.70 g ZnSO4·7H2O，加热过程中所得固体的质量与温度的变化关系如图所示。回答下列问题：

(1)A点时物质成分为 (填化学式，下同)；C点时物质成分为 。
(2)从B点到D点，发生反应的化学方程式可能为
或 。
[解析]　(1)28.70 g ZnSO4·7H2O的物质的量为0.1 mol，根据题图可知，A点时，质量变为17.90 g，质量损失10.80 g，A点温度为100 ℃，损失的可能为结晶水，物质的量为0.6 mol，则A点物质的化学式应为ZnSO4·H2O；随着温度继续升高，当晶体中的结晶水全部失去时，剩余固体的质量为17.90 g－0.1 mol×18 g·mol－1＝16.10 g，即B点；随着温度继续升高，ZnSO4开始分解，分解过程中，Zn的质量保持不变，最终全部转化为ZnO，质量应为0.1 mol×81 g·mol－1＝8.10 g，即D点，可见C点时物质成分既有ZnO又有ZnSO4，设ZnO为x mol，则ZnSO4为(0.1－x) mol,81x＋161×(0.1－x)＝13.43，解得x≈0.033，则n(ZnO)∶n(ZnSO4)≈1∶2，C点物质的化学式为ZnO·2ZnSO4，也可写作Zn3O(SO4)2。(2)从B点到D点，发生的反应为ZnSO4分解产生ZnO，既可能发生反应ZnSO4ZnO＋SO3↑，还可能发生反应2ZnSO42ZnO＋2SO2↑＋O2↑。
[答案]　(1)ZnSO4·H2O　ZnO·2ZnSO4[或Zn3O(SO4)2]　(2)ZnSO4ZnO＋SO3↑　2ZnSO42ZnO＋2SO2↑＋O2↑
9．无机化合物A和NaH都是重要的还原剂，遇水都发生剧烈反应。一定条件下，2.40 g NaH与气体B反应生成3.90 g化合物A和2.24 L(已折算成标准状况)的H2。已知气体B可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。则A的化学式是 ；NaH与气体B反应生成化合物A的化学方程式为 。
[解析]　气体B可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，为氨气；参加反应的氨气的物质的量n(NH3)＝＝0.1 mol，n(NaH)＝＝0.1 mol，根据质量守恒，3.90 g A中含有0.1 mol的钠原子、0.1 mol的氮原子、0.2 mol的氢原子，故A的化学式是NaNH2。
[答案]　NaNH2　NaH＋NH3===NaNH2＋H2
10．ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下流程制取。

已知：①ZrSiO4能与烧碱反应生成Na2ZrO3和Na2SiO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2＋；
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子
Fe3＋
Al3＋
ZrO2＋
开始沉淀时pH
1.9
3.3
6.2
沉淀完全时pH
3.0
5.2
8.0
(1)“熔融”过程中ZrSiO4发生反应的化学方程式是
；
滤渣Ⅰ的化学式为 。
(2)“氧化”过程中发生反应的离子方程式是
；
调“pH＝a”时，a的范围是 。
(3)为得到纯净的ZrO2，滤渣Ⅲ要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是
。
(4)滤渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·xZr(OH)4取干燥后的滤渣Ⅲ 37.0 g，煅烧后可得到24.6 g ZrO2则x等于 ，“调pH＝8.0”时，所发生反应的离子方程式为 。
[解析]　(1)锆英砂(主要成分为ZrSiO4，还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)，加NaOH熔融，ZrSiO4转化为Na2SiO3和Na2ZrO3，氧化铝转化为NaAlO2，SiO2转化为Na2SiO3，Fe2O3不反应，再加过量盐酸酸浸，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2＋，Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀，偏铝酸钠转化为氯化铝，碳酸亚铁、氧化铁转化为氯化亚铁、氯化铁，过滤分离，滤渣Ⅰ为硅酸，滤液中含有ZrO2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋，Na＋、Cl－等，加入过氧化氢氧化亚铁离子，加氨水调节pH，使Fe3＋、Al3＋转化为氢氧化物沉淀，过滤分离滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铝，滤液中主要含有ZrO2＋、NH、Cl－，Na＋、Cl－等，再加氨水调节pH，使ZrO2＋转化为Zr(OH)4沉淀，过滤、洗涤、干燥得到Zr(OH)4，加热分解即可得到ZrO2。
(2)调节pH，可使铁离子和铝离子完全沉淀，但要避免生成Zr(OH)4，由表中数据可知pH的范围为[5.2，6.2)。(3)Zr(OH)4表面为附着Cl－等，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生说明已洗干净。(4)滤渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·xZr(OH)4，取干燥后的滤渣Ⅲ37.0 g，煅烧后可得到24.6 g ZrO2，则(1＋x)＝，x＝1，“调pH＝8.0”时，反应生成Zr(CO3)2·Zr(OH)4，则所发生反应的离子方程式为2ZrO2＋＋2CO＋2H2O===Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓。　
[答案]　(1)ZrSiO4＋4NaOH===Na2ZrO3＋Na2SiO3＋2H2O　H2SiO3
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　5.2≤a＜6.2
(3)取最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生说明已洗干净
(4)1　2ZrO2＋＋2CO＋2H2O===Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓
11．某实验小组制备无机抗菌剂Mg2ClO(OH)3·H2O，并测定产品的有效氯含量。
资料：Mg2ClO(OH)3·H2O为白色固体，难溶于水；在中性或碱性溶液中加热也不分解，在干燥的空气中相对稳定，但遇二氧化碳(或无机酸类)则分解生成新生态氧，具有极好的消毒、杀菌及漂白能力。
(1)制备Mg2ClO(OH)3·H2O的装置如图所示(部分夹持装置已略)：

A　　B　　　　C　　　D
①A装置为氯气发生装置。A装置中反应的离子方程式是 。
②B装置中盛装的试剂可以是 。
a．浓硫酸　　　　 b．饱和NaHCO3溶液
c．饱和NaCl溶液 d．NaOH溶液
③C装置中发生反应的离子方程式为
。
④用必要的文字和离子方程式说明D装置的作用：
。
(2)测定产品的有效氯含量(指每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力)
称取产品a g加入碘量瓶(内装过量KI溶液)中；加入稍过量10%的KOH溶液，再加入适量稀盐酸，盖上瓶盖，振摇混匀；加蒸馏水数滴于碘量瓶盖缘，在暗处放置5 min。打开盖，让盖缘蒸馏水流入瓶内，用c mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定游离碘，待溶液呈浅棕色时加入10滴0.5%淀粉指示剂，继续滴定到终点(2S2O＋I2===S4O＋2I－)，消耗Na2S2O3溶液V mL。
回答下列问题：
①加蒸馏水数滴于碘量瓶盖缘的作用是
。
②滴定终点的现象是
。
③写出产品与KI碱性溶液反应的离子方程式：
；
产品中有效氯含量为 (列出计算表达式)。
[解析]　(1)①A装置利用浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气，离子方程式是2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。②B装置的作用是除去Cl2中含有的HCl，故盛装的试剂为饱和NaCl溶液。③C装置是制备Mg2ClO(OH)3·H2O的装置，题干信息“Mg2ClO(OH)3·H2O为白色固体，难溶于水”，故离子反应的方程式是2Mg2＋＋Cl2＋5OH－===Mg2ClO(OH)3·H2O↓＋Cl－。④因为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，所以D装置中盛放的NaOH溶液能够吸收氯气，防止污染环境。
(2)①为了防止碘挥发，加蒸馏水数滴于碘量瓶盖缘，形成液封。②用Na2S2O3标准溶液滴定游离碘，发生的反应为2S2O＋I2===S4O＋2I－，淀粉为指示剂，滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原色。③产品与KI碱性溶液的反应是Mg2ClO(OH)3·H2O＋2I－===Cl－＋2Mg(OH)2＋OH－＋I2，由I2守恒可得关系式：Mg2ClO(OH)3·H2O～I2～2S2O。n[Mg2ClO(OH)3·H2O]＝n(S2O)＝cV×10－3 mol，又Mg2ClO(OH)3·H2O→Cl－过程中得到2e－，Cl2→2Cl－过程中得到2e－，故1 mol Mg2ClO(OH)3·H2O的氧化能力相当于1 mol Cl2，故产品中有效氯含量为。
[答案]　(1)①2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　②c　③2Mg2＋＋Cl2＋5OH－===Mg2ClO(OH)3·H2O↓＋Cl－　④因为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，所以D装置中盛放的NaOH溶液能够吸收氯气，防止污染环境　(2)①形成液封，防止碘挥发　②溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原色　③Mg2ClO(OH)3·H2O＋2I－===Cl－＋2Mg(OH)2＋OH－＋I2