2021高考化学(江苏专用)二轮题型专攻：微题型16-化学计算综合题(含新题及解析).docx

[题型专练]
1．金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性强，更易被人体吸取且在体内蓄积。
(1)工业上处理含Cr2O酸性废水的方法如下：
①向含Cr2O的酸性废水中加入FeSO4溶液，使Cr2O全部转化为Cr3＋。写出该反应的离子方程式：_______________。
②调整溶液的pH，使Cr3＋完全沉淀。试验室粗略测定溶液pH的方法为________________________________；25 ℃时，若调整溶液的pH＝8，则溶液中残余Cr3＋的物质的量浓度为________mol·L－1。(已知25 ℃时，Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31)。
(2)铬元素总浓度的测定：精确     移取25.00 mL含Cr2O和Cr3＋的酸性废水，向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液将Cr3＋氧化成Cr2O，煮沸除去过量的(NH4)2S2O8；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液，终点时消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。计算废水中铬元素总浓度(单位：mg·L－1，写出计算过程)。已知测定过程中发生的反应如下：
①2Cr3＋＋3S2O＋7H2O===Cr2O＋6SO＋14H＋
②Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O
③I2＋2S2O===2I－＋S4O。
答案　(1)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
②将一小块pH试纸置于洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测溶液，点在pH试纸中部，待变色后，再与标准比色卡对比　6.3×10－13
(2)由方程式可知：Cr～3Na2S2O3
n(Na2S2O3)＝20.00 mL×10－3L·mL－1×0.015 mol·L－1＝3×10－4 mol
则n(Cr)＝1×10－4mol
则m(Cr)＝1×10－4mol×52 g·mol－1＝5.2×10－3g＝5.2 mg
废水中铬元素总浓度＝＝208 mg·L－1。
2．黄钾铵铁矾[KNH4Fex(SO4)y(OH)z]不溶于水和稀硫酸，制取黄钾铵铁矾的流程如下：

(1)溶液X是________。
(2)检验滤液中是否存在K＋的操作是____________________________。
(3)黄钾铵铁矾的化学式可通过下列试验测定：
①称取肯定质量的样品加入稀硝酸中充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液A。
②量取25.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体9.32 g。
③量取25.00 mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体224 mL，同时有红褐色沉淀生成。
④将步骤③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧，最终得固体4.80 g。通过计算确定黄钾铵铁矾的化学式(写出计算过程)。
解析　(1)所加溶液X，主要是沉淀Fe3＋，生成黄钾铵铁矾，故X是氨水。(2)用焰色反应检验K＋，要留意通过钴玻璃观看火焰。
答案　(1)氨水(或NH3·H2O)
(2)用洁净的铂丝(或铁丝)蘸取滤液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观看，若火焰呈紫色，则存在K＋
(3)n(SO)＝n(BaSO4)＝＝0.04 mol
n(NH)＝n(NH3)＝＝0.01 mol
n(Fe3＋)＝2n(Fe2O3)＝2×＝0.06 mol
n(K＋)＝n(NH)＝0.01 mol
依据电荷守恒：n(OH－)＝n(K＋)＋n(NH)＋3n(Fe3＋)－2n(SO)＝0.12 mol
n(K＋)∶n(NH)∶n(Fe3＋)∶n(SO)∶n(OH－)＝1∶1∶6∶4∶12
黄钾铵铁矾的化学式为KNH4Fe6(SO4)4(OH)12。
3．工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产硫酸亚铁溶液，进而可制备绿矾(FeSO4· 7H2O )、硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)等重要试剂。生产硫酸亚铁溶液的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)加入少量NaHCO3，调整溶液pH的目的是__
(2)硫酸亚铁溶液在空气中久置简洁变质，用离子方程式表示其变质的缘由：
____________________________________________________________。
(3)若向所得FeSO4溶液中加入少量3 moL· L－1H2SO4溶液，再加入饱和(NH4)2SO4溶液， 经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后得到硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)。硫酸亚铁铵较绿矾稳定，在氧化还原滴定分析中常用来配制Fe2＋的标准溶液。现取0.352 g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40.00 mL 0.150 mol·L－1 KMnO4溶液处理，发生反应如下：
8MnO＋5Cu2S＋44H＋===10Cu2＋＋5SO2↑＋8Mn2＋＋22H2O
6MnO＋5CuS＋28H＋===5Cu2＋＋5SO2↑＋6Mn2＋＋14H2O
反应后煮沸溶液，剩余的KMnO4恰好与50.00 mL 0.200 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。
已知：MnO＋Fe2＋＋H＋―→Mn2＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)
①Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150 mol·L－1KMnO4溶液处理后，溶液需煮沸的缘由是_________
②试验室配制250 mL 3 moL· L－1H2SO4溶液，需要质量分数为98%，密度为1.84 g· mL－1硫酸的体积为________mL。(保留1位小数)
③试计算混合物中CuS的质量分数(写出计算过程)。
答案　(1)除去铝离子，而不使亚铁离子形成沉淀
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
(3)①若不通过煮沸赶尽溶解的SO2 ，溶液中的SO2与酸性KMnO4溶液反应，无法精确     测定混合物中CuS的质量分数
②40.8 　③由得失电子守恒有　MnO～ 5Fe2＋
剩余的KMnO4的物质的量为：50.00×10－3L ×0.2 mol·L－1×＝ 2.00×10－3mol
用0.150 mol·L－1 KMnO4溶液处理Cu2S和CuS的混合物时，反应的KMnO4的物质的量为：
40×10－3L ×0.150 mol·L－1－2.00×10－3 mol＝4.00×10－3 mol
设：Cu2S和CuS的混合物中，Cu2S的物质的量为x，CuS的物质的量为y

解方程组得x＝1.00×10－3mol　y＝2.00×10－3mol
混合物中CuS的质量分数为：m(CuS)/m(总)＝(2.00×10－3mol×96 g·mol－1)/0.352 g×100%＝54.5%
4．以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸取该气体获得二氧化氯溶液。在此过程中需要把握适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO2气体的纯度，且会影响ClO2气体的吸取率。具体状况如图所示。请回答下列问题：
(1)据图可知，反应时需要把握的适宜温度是________，达到此要求实行的适宜措施是_______________________________________________________。
(2)已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO氧化成SO，写出制备二氧化氯的离子方程式：_______________。
(3)某校化学学习小组拟以作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品质量6.0 g，通过反应和吸取可得400 mL ClO2溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应，过量Fe2＋再用0.050 0 mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL。反应原理如下：
4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O
14H＋＋Cr2O＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
试计算ClO2的产率。(写出计算过程)
解析　(1)由图可知ClO2的吸取领先上升后降低，当达到30 ℃时最大，兼顾两者适宜温度即为30 ℃，当所需温度低于100 ℃时，水浴便于控温存均匀受热。(2)由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，以及酸性环境不难得出离子方程式。(3)具体过程参见答案。
答案　(1)30 ℃　水浴加热(或水浴把握恒温)
(2)15ClO＋FeS2＋14H＋===15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO
(3)与K2Cr2O7反应的n(Fe2＋)＝6n(Cr2O)＝6×20.00×10－3L×0.050 0 mol·L－1＝6×10－3 mol，与ClO2反应的n(Fe2＋)＝37.00×10－3L×0.500 mol·L－1－6×10－3mol＝1.25×10－2mol，n(ClO2)＝×1.25×10－2mol＝2.5×10－3mol，ClO2的产率
＝×100%＝56.25%。
5．新型液流式铅酸蓄电池是二次电池，以甲基磺酸铅[Pb(CH3SO3)2]溶液为电解液，正极板上掩盖PbO2，负极板上掩盖Pb。电池总反应为：
Pb＋PbO2＋4H＋2Pb2＋＋2H2O
(1)甲基磺酸铅可通过下列方法制备：以50%～58%的甲基磺酸(CH3SO3H)为电解液，分别以金属铅和石墨作电极，进行电解即可制得。电解时，该电解池阳极为________；总反应方程式为________________________________。
(2)铅酸蓄电池也存在缺点，主要有比能量低任答一条)
(3)利用高锰酸钾测定某铅氧化物样品(Pb的化合价有＋2、＋4价)中铅元素含量，具体步骤为：称取样品0.734 0 g，加入足量草酸还原＋4价的Pb，调整溶液的pH，使Pb2＋全部沉淀为PbC2O4；过滤、洗涤后将沉淀完全溶于适量酸中；用0.040 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，达滴定终点时，消耗KMnO4溶液30.25 mL(假设只发生反应：5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O)。试计算样品中铅元素的质量分数。
答案　(1)Pb　Pb＋2CH3SO3HPb(CH3SO3)2＋H2↑
(2)产生废酸污染(或产生重金属离子污染)
(3)由反应PbC2O4＋2H＋===Pb2＋＋H2C2O4
5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O可得：
5Pb2＋　　　　～　　5H2C2O4　　～　　2MnO
5 mol×207 g·mol－1　　　　　　　　　　2 mol
m　　　　　　　　　　0.030 25 L×0.0400 mol·L－1
解之，得m＝0.626 2 g
w(Pb)＝0.626 2 g/0.734 0 g×100%＝85.3%
6．某铜锈试样经扫描电镜能谱显示只含CuCl、Cu2(OH)3Cl、Cu2(OH)2CO3三种难溶盐。
①精确     称取1.294 0 g样品，溶于足量FeCl3溶液，充分搅拌，将溶液稀释至30 mL左右，用邻菲啰啉作指示剂，用0.100 0 mol·L－1Ce(SO4)2溶液滴定至终点(Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)，消耗Ce(SO4)2标准溶液20.00 mL；
②另称取样品1.294 0 g溶于盐酸和H2O2的混合溶液，将产生的全部气体通入足量的Ba(OH)2溶液，得到白色沉淀0.591 0 g，将反应后的溶液加热蒸发至干并灼烧，得黑色粉末为0.960 0 g。
(1)已知平衡常数：①Cu2＋＋e－―→Cu＋　K1；②Cu2＋＋2e－―→Cu　K2。
反应：2Cu＋Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
(2)步骤①中CuCl溶于FeCl3溶液的离子方程式为________________________
_______________________________________________________________。
(3)通过计算确定样品中的各物质的物质的量之比(写出计算过程)。
解析　(1)K1＝，K2＝，K＝，故K＝。(2)先写出Fe3＋＋CuCl―→Cu2＋＋Fe2＋＋Cl－，再进行配平。
答案　(1)　(2)Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－
(3)n(CuCl)＝n(Fe2＋)＝n(Ce4＋)＝0.100 0 mol·L－1×20.00×10－3 L＝0.002 mol
n[Cu2(OH)2CO3]＝n(CO2)＝n(BaCO3)＝＝0.003 mol
n(CuCl)＋2n[Cu2(OH)3Cl]＋2n[Cu2(OH)2CO3]＝＝0.012 mol
n[Cu2(OH)3Cl]＝0.002 mol
CuCl 0.002 mol，Cu2(OH)3Cl　0.002 mol，
Cu2(OH)2CO3　0.003 mol
n(CuCl)∶n[Cu2(OH)3Cl]∶n[Cu2(OH)2CO3]
＝0.002 mol∶0.002 mol∶0.003 mol＝2∶2∶3。
[对点回扣]
1．以“物质的量”为核心的计算要领
(1)“一个中心”：以物质的量为中心。
(2)“两个前提”：在应用Vm＝22.4 L·mol－1时，肯定要有“标准状况”和“气态”两个前提条件(混合气体也适用)。
(3)“三个关系”①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等)间关系；
②摩尔质量与相对分子质量间的关系；
③“强、弱、非”电解质与溶质粒子(离子或分子)数之间的关系。
(4)六个无关：物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强无关，物质的量浓度、溶质的质量分数、密度的大小与所取溶液的体积多少无关。(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关)
2．多步连续反应的计算—关系式法
多步连续反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生，起始物与目标物之间存在定量关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式，依据方程式找出连续反应的过程中不同反应步骤之间反应物、生成物物质的量的关系，最终确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系，列出计算式求解，从而简化运算过程。
3．终态分析法
终态分析法是利用逆向思维方式，以与待求量相关的物质(离子、分子或原子)在终态的存在形式为解题的切入点，找出已知量与待求量之间的关系，不考虑中间变化过程的一种快捷有效的解题方法。在一些多步反应或多种混合物的计算中，由于涉及到的反应繁多、数据不一或变化过程简单，解题时假如逐一去分析这些反应或过程，按步就班的进行计算，往往会纠缠不清，导致思维混乱，不但费时费劲，而且极易出错，甚至无法解答。但假如我们淡化中间过程，关注最终组成，利用守恒关系进行整体分析，就会简化思维，从而快速求解。
4．综合计算的解题技巧
(1)两组分混合物组成的计算一般设两组分的物质的量或质量为未知数，依据题给数据列方程组进行计算；
(2)过量问题的计算一般设其中一种反应物为未知数，用另一种反应物的量计算，然后与所供应量进行比较从而确定过量物质；
(3)图像问题的计算中要明确纵横坐标的含义和图像所表示的化学意义，再依据题给数据和图像中的重要拐点进行计算；
(4)范围争辩的计算方法是写出化学方程式，找出界点，然后争辩大于、小于或等于时的状况，从而找出相应的区间，确定不同的范围；
(5)化工生产的计算方法主要是依据化学方程式的计算，解题时要将化学方程式配平，然后进行对应量的计算；
(6)确定简单化学式的计算要依据题目所给的化学事实，分析推断化合物的成分，通过计算确定各成分的物质的量之比；
(7)多步反应的计算首先要正确地书写反应的化学方程式，然后依据化学方程式或依据原子守恒找出已知反应物与所求生成物的化学计量数关系进行计算。