专题五 有关物质的量在物质组成确定中的基本计算shi.docx
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专题五有关物质的量在物质组成确定中的基本计算shi
（本专题对应学生用书第41页第48页）
能力展示
1.（2010·江苏高考第20题）以水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:
（1）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成,已知常温下Mg（OH）2的Ksp=1.8×10-11,若溶液中c（OH-）=3.0×10-6mol·L-1,则溶液中Mg2+的浓度为 mol·L-1。
（2）将上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为 。
（3）高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。
取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
（4）若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3,则产品中镁的质量分数 （填“升高”、“降低”或“不变”）。
[答案]
（1）2.0
（2）NH4Cl
（3）n（CO2）=
=4.00×10-2mol
n（MgO）=
=5.00×10-2mol
n（H2O）=
=5.00×10-2mol
n（MgO）∶n（CO2）∶n（H2O）=5.00×10-2mol∶4.00×10-2mol∶5.00×10-2mol=5∶4∶5
碱式碳酸镁的化学式为Mg（OH）2·4MgCO3·4H2O。
（4）升高
2.（2011·江苏高考第18题）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:
在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀,保持反应温度为80℃,边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢滴加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。
反应的化学方程式如下:
2AgNO3+4KOH+K2S2O8
Ag2O2↓+2KNO3+2K2SO4+2H2O
回答下列问题:
（1）上述制备过程中,检验洗涤是否完全的方法是 。
（2）准确称取上述制备的样品（设仅含Ag2O2和Ag2O）2.588g,在一定条件下完全分解为Ag和O2,得到224.0mLO2（标准状况）。
计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。
[答案]
（1）取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴Ba（NO3）2溶液,若不出现白色浑浊,表示已洗涤完全
（2）n（O2）=
=1.000×10-2mol
设样品中Ag2O2的物质的量为x,Ag2O的物质的量为y。
248g·mol-1×x+232g·mol-1×y=2.588g
x+
y=1.000×10-2mol
x=9.500×10-3mol
y=1.000×10-3mol
w（Ag2O2）=
=
×100%=91.04%
3.（2012·江苏高考第18题）硫酸钠-过氧化氢加合物（xNa2SO4·yH2O2·zH2O）的组成可通过下列实验测定:
①准确称取1.7700g样品,配制成100.00mL溶液A;②准确量取25.00mL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0.5825g;③准确量取25.00mL溶液A,加入适量稀硫酸酸化后,用0.02000mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液25.00mL。
H2O2与KMnO4反应的离子方程式如下:
2Mn
+5H2O2+6H+
2Mn2++8H2O+5O2↑
（1）已知室温下BaSO4的Ksp=1.1×10-10,欲使溶液中c（S
）≤1.0×10-6mol·L-1,应保持溶液中c（Ba2+）≥ mol·L-1。
（2）上述滴定若不加稀硫酸酸化,Mn
则被还原为MnO2,其离子方程式为 。
（3）通过计算确定样品的组成（写出计算过程）。
[答案]
（1）1.1×10-4
（2）2Mn
+3H2O2
2MnO2↓+3O2↑+2OH-+2H2O
（3）n（Na2SO4）=n（BaSO4）=
=2.50×10-3mol
2Mn
+5H2O2+6H+
2Mn2++8H2O+5O2↑
n（H2O2）=
×0.02000mol·L-1×
=1.25×10-3mol
m（Na2SO4）=142g·mol-1×2.50×10-3mol=0.355g
m（H2O2）=34g·mol-1×1.25×10-3mol=0.0425g
n（H2O）=
=2.50×10-3mol
x∶y∶z=n（Na2SO4）∶n（H2O2）∶n（H2O）=2∶1∶2
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O
4.（2013·江苏高考第18题）硫酸镍铵[（NH4）xNiy（SO4）m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。
某同学为测定硫酸镍铵的组成,进行如下实验:
①准确称取2.3350g样品,配制成100.00mL溶液A;②准确量取25.00mL溶液A,用0.04000mol·L-1EDTA（Na2H2Y）标准溶液滴定其中的Ni2+（离子方程式为Ni2++H2Y2-
NiY2-+2H+）,消耗EDTA标准溶液31.25mL;③另取25.00mL溶液A,加足量的NaOH溶液并充分加热,生成NH356.00mL（标准状况）。
（1）若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗,测得的Ni2+含量将 （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。
（2）氨气常用 检验,现象是 。
（3）通过计算确定硫酸镍铵的化学式（写出计算过程）。
[答案]
（1）偏高
（2）湿润的红色石蕊试纸 试纸颜色由红变蓝
（3）n（Ni2+）=0.04000mol·L-1×31.25mL×10-3L·mL-1=1.250×10-3mol
n（N
）=
=2.500×10-3mol
n（S
）=
=
=2.500×10-3mol
m（Ni2+）=59g·mol-1×1.250×10-3mol=0.07375g
m（N
）=18g·mol-1×2.500×10-3mol=0.04500g
m（S
）=96g·mol-1×2.500×10-3mol=0.2400g
n（H2O）=
=1.250×10-2mol
x∶y∶m∶n=n（N
）∶n（Ni2+）∶n（S
）∶n（H2O）=2∶1∶2∶10
硫酸镍铵的化学式为（NH4）2Ni（SO4）2·10H2O。
[解析]
（1）未用EDTA标准溶液润洗,直接加入标准溶液,则实际使用的EDTA溶液浓度偏低,故滴定时会消耗更多体积的EDTA溶液,即测得的Ni2+含量将偏高。
（2）由于氨气溶于水呈碱性,故使用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,则说明有碱性物质生成,即有氨气产生。
5.（2014·江苏高考第18题）碱式碳酸铝镁[MgaAlb（OH）c（CO3）d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
（1）碱式碳酸铝镁具有阻燃作用,是由于其受热分解需吸收大量热量和 。
（2）MgaAlb（OH）c（CO3）d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为 。
（3）为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下实验:
①准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应,生成CO20.560L（已换算成标准状况下）。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率（
×100%）随温度的变化如图所示（样品在270℃时已完全失去结晶水,600℃以上残留固体为金属氧化物的混合物）。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n（OH-）∶n（C
）（写出计算过程）。
[答案]
（1）生成的产物具有阻燃作用
（2）2a+3b=c+2d
（3）n（CO2）=
=2.50×10-2mol
m（CO2）=2.50×10-2mol×44g·mol-1=1.10g
在270600℃之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O
m（CO2）+m（H2O）=3.390g×（0.7345-0.3702）=1.235g
m（H2O）=1.235g-1.10g=0.135g
n（H2O）=
=7.50×10-3mol
n（OH-）=7.50×10-3mol×2=1.50×10-2mol
n（OH-）∶n（C
）=1.50×10-2mol∶2.50×10-2mol=3∶5
[解析]
（1）碱式碳酸铝镁受热分解生成氧化镁、氧化铝、二氧化碳和水,氧化镁和氧化铝覆盖在可燃物表面,具有阻燃作用,同时生成的二氧化碳和水均具有阻燃作用。
（2）根据物质中元素的化合价代数和为零,可得2a+3b=c+2d。
（3）碱式碳酸铝镁和足量的稀盐酸反应生成二氧化碳的物质的量等于碳酸根的物质的量,n（CO2）=n（C
）=
=2.5×10-2mol,
m（CO2）=2.5×10-2mol×44g·mol-1=1.10g。
在270~600℃之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解生成二氧化碳、水和金属氧化物,减少的质量等于生成的水和二氧化碳的质量,
m（CO2）+m（H2O）=3.390×（0.7345-0.3702）g=1.235g,
m（H2O）=1.235g-1.10g=0.135g
n（OH-）=2n（H2O）=
=1.5×10-2mol,
则有n（OH-）∶n（C
）=1.5×10-2mol∶2.5×10-2mol=3∶5。
【考题分析】
年份
试题
知识点
分值
2010
20
Ksp计算、化学式的确定
10
2011
18
沉淀的洗涤、混合物中含量的计算
12
2012
18
Ksp计算、化学式的确定
12
2013
18
滴定实验、化学式的确定
12
2014
18
化学式的确定、热重分析
12
【备考策略】
从江苏省近五年高考试题中发现,化学计算主要有包含两类题型:
一是物质化学式的确定,二是混合物中各组成含量的计算。
试题除了考查化学计算外,还要考查一些小的知识点,如Ksp的计算、实验问题（沉淀的洗涤、气体的检验、滴定实验等）,热重分析图示法确定物质的组成。
在2015年的备考中,需要关注以下几个方面的问题:
1.会依据反应中的现象判断粒子的存在。
2.会利用各类守恒法,表达出粒子的定量关系（常用方法有:
元素守恒和关系式法）。
3.关注滴定实验中的返滴定法的分析和热重分析图示中的假设法的应用。
江苏省的化学计算题的题型相对固定,可以预测2015年江苏高考计算题仍是物质化学式的确定或物质的含量计算。
特别提醒考生注意,计算题要注重解题步骤和书写规范。
1.（2014·南通一模）WO3可用于制备电阻元件、电子射线屏等。
其工业生产流程如下:
（1）操作X的目的是为了获得纯净的仲钨酸铵晶体,该操作包括:
将用盐酸中和后的溶液 、冷却结晶、 、低温烘干。
（2）实际工业生产中,粗仲钨酸铵晶体（含少量NH4Cl晶体）可不经提纯就直接灼烧,其原因是 。
（3）已知:
仲钨酸铵晶体[x（NH4）2O·yWO3·zH2O]受热分解的化学方程式如下:
x（NH4）2O·yWO3·zH2O→WO3+NH3↑+H2O↑（未配平）
某同学为测定仲钨酸铵晶体的组成,进行如下实验:
①准确称取16.21g样品,研细灼烧;
②将产生的气体通入装有碱石灰的干燥管,充分吸收称得干燥管增重1.44g;
③称量冷却后的固体质量为13.92g。
通过计算确定此仲钨酸铵晶体的化学式（写出计算过程）。
[答案]
（1）加热浓缩 过滤、洗涤
（2）杂质NH4Cl被灼烧分解后全部转化为气体
（3）m（NH3）=16.21g-13.92g-1.44g=0.85g
n（N
）=n（NH3）=
=0.05mol
样品中结晶水:
n（H2O）=
-
=0.055mol
n（WO3）=
=0.06mol
x∶y∶z=0.025mol∶0.06mol∶0.055mol=5∶12∶11
故仲钨酸铵晶体的化学式为5（NH4）2O·12WO3·11H2O。
[解析]
（1）从溶液中得到晶体的步骤为:
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故缺少蒸发浓缩和过滤、洗涤三个步骤。
（2）氯化铵晶体在受热时分解生成两种气体NH3和HCl,化学方程式为NH4Cl
NH3+HCl,故晶体可不经提纯就直接灼烧。
（3）干燥管质量的增加是生成的水的质量,故n（H2O）=
=0.08mol,冷却后的固体为WO3,故n（WO3）=
=0.06mol,样品与剩余固体及水的质量之差为NH3的质量,故n（NH3）=
=0.05mol,则x∶y∶z=0.025∶0.06∶（0.08-0.025）=5∶12∶11,故仲钨酸铵晶体的化学式为5（NH4）2O·12WO3·11H2O。
2.（2014·盐城期中调研）过氧乙酸是一种弱酸性氧化剂,广泛用作漂白剂和高效杀菌消毒剂等。
Ⅰ.制备:
冰醋酸与H2O2浓溶液按体积比1∶1混合,加入适量浓硫酸,控制温度5~30℃,搅拌30min并静置4~6h。
反应原理为
Ⅱ.含量测定:
称取5.0000g过氧乙酸试样（液体）,稀释至100mL备用。
取上述稀释后过氧乙酸试样5.00mL,用0.0100mol·L-1KMnO4溶液滴定到终点以除去其中的H2O2,随即加入10%KI溶液10mL,加入0.5%淀粉溶液3滴,摇匀,并用0.0500mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定到蓝色刚好褪去（离子方程式为I2+2S2
2I-+S4
）,消耗Na2S2O3标准溶液的总体积为20.00mL。
（1）制备过氧乙酸时,温度不宜过高,其原因可能是 。
（2）稀释样品时,除用到容量瓶及烧杯外,还用到的玻璃仪器有 、 。
（3）过氧乙酸溶液与KI反应的离子方程式为 。
（4）通过计算确定原试样中过氧乙酸的质量分数（写出计算过程）。
[答案]
（1）温度过高,H2O2会发生分解（或H2O2和过氧乙酸会发生分解）
（2）玻璃棒 胶头滴管
（3）CH3COOOH+2H++2I-
I2+CH3COOH+H2O
（4）由CH3COOOH~I2~2Na2S2O3得:
n（CH3COOOH）=
n（Na2S2O3）=
×0.0500mol·L-1×20.00×10-3L=5.0000×10-4mol
w（CH3COOOH）=
×100%=15.2%
[解析]
（1）制备过氧乙酸,原料为H2O2,其在加热条件下会发生分解反应,所以温度不宜过高。
（2）向容量瓶中转移溶液时,需要用到玻璃棒,定容液体时,需要用到胶头滴管。
（3）过氧乙酸为弱氧化剂,所以不能拆开,它将I-氧化为I2,同时生成CH3COOH。
（4）H2O2也可将I-氧化,故先用KMnO4将H2O2除去,再加入I-生成的I2,应为过氧乙酸的作用,找出关系“CH3COOOH~I2~2Na2S2O3”,由消耗Na2S2O3的量,可计算得出CH3COOOH的量。
3.（2014·丹阳中学模拟）铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
（1）CrO3具有强氧化性,遇到有机物（如酒精）时,剧烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2（SO4）3]。
则该反应的化学方程式为 。
（2）CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如右图所示。
则B点时剩余固体的成分是 （填化学式）。
[答案]
（1）4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4
2Cr2（SO4）3+3CH3COOH+9H2O
（2）Cr2O3
[解析]
（1）反应物为CrO3、CH3CH2OH、H2SO4,生成物有Cr2（SO4）3、CH3COOH。
有机物中H为+1价、O为-2价,C可以采用平均价态法,所以C2H5OH中C为-2价,CH3COOH中C为0价。
根据得失电子守恒配平化学方程式。
（2）设B点成分为CrOx,则
×100%=76%,得x=1.5,则化学式为Cr2O3。
4.（2014·苏锡常镇二模）某硫酸盐在纺织、鞣革等工业上有广泛用途。
它的组成可表示为KxCry（SO4）z·nH2O（其中Cr为+3价）。
为测定它的组成可通过下列实验:
①准确称取9.9800g样品,配制成100.00mL溶液A。
②准确量取25.00mL溶液A,加入足量的四苯硼酸钠{Na[B（C6H5）4]}溶液至沉淀完全……得到白色固体四苯硼酸钾1.7900g。
该反应的离子方程式为K++[B（C6H5）4]-
K[B（C6H5）4]↓。
③准确量取25.00mL溶液A,用足量BaCl2溶液处理,最后得硫酸钡质量为2.3300g。
（1）已知室温下K[B（C6H5）4]的Ksp=2.5×10-13,欲使溶液中c（K+）降至1.0×10-6mol·L-1,此时溶液中c{[B（C6H5）4]-}= mol·L-1。
（2）上述实验步骤②中“……”代表的实验操作名称依次为 。
（3）通过计算确定样品的化学式（写出计算过程）。
[答案]
（1）2.5×10-7
（2）过滤、洗涤、干燥（烘干）、称量
（3）9.9800g样品中含有:
n（K+）=
×4=0.02000mol
n（S
）=
×4=0.04000mol
由电荷守恒知:
3n（Cr3+）+n（K+）=2n（S
）
n（Cr3+）=
=0.02000mol
m（H2O）=9.9800g-0.02000mol×39g·mol-1-0.04000mol×96g·mol-1-0.02000mol×52g·mol-1=4.320g
n（H2O）=
=0.2400mol
n（K+）∶n（Cr3+）∶n（S
）∶n（H2O）
=0.02000mol∶0.02000mol∶0.04000mol∶0.2400mol
=1∶1∶2∶12
从而得样品的化学式为KCr（SO4）2·12H2O
[解析]
（1）c{[B（C6H5）4]-}=
=2.5×10-7mol·L-1。
（2）由题“沉淀完全”可知,后续操作为过滤、洗涤、干燥,称重。
（3）根据四苯硼酸钾的量,可计算出K+的物质的量,根据生成BaSO4的量可计算出S
的物质的量,再根据电荷守恒,求出Cr3+的物质的量。
最后根据质量守恒,可求出H2O的量,进而求出化学式。
1.化学计算中的守恒思想包括哪些?
2.测定两种混合物中一种物质的含量的方法有哪些?
能力提升
化学计算的思维过程和解题方法
1.化学计算的第一步是审题,我们认为审题的标准有两条:
（1）“一次性审题”,并标出实验测定的主要过程和实验数据。
需要注意的是,“一次性审题”需要一次性完成,而不是反复多次。
（2）能用自己的语言描述出题意,即审题时能用图表、符号和数据展示题意。
2.举例（以2012年江苏高考第18题为例）
审题:
温馨提示
①标★的地方要注意,原溶液100.00mL应均分成几等份后,再取25.00mL做实验,因为滴定实验所取体积要求精确,以防操作不当时还有备用液可取;②标★★的地方要注意,可先直接根据已知数据计算出物质的量,这在高考中是得分的地方。
分析:
计算:
（具体计算过程请参见本专题的“高考回眸”）
混合物的计算
典题演示1 （2014·南通三模）高纯硝酸锶[化学式:
Sr（NO3）2]用于制造信号灯、光学玻璃等。
（1）工业级硝酸锶中常含有硝酸钙、硝酸钡等杂质,其中硝酸钙可溶于浓硝酸,而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸。
请结合相关信息,补充完整提纯硝酸锶的下列实验步骤:
①取含杂质的硝酸锶样品, ,搅拌。
② 。
③将滤渣溶于水中,加略过量铬酸使Ba2+沉淀,静置后加入肼（N2H4）将过量铬酸还原,调节pH=78,过滤。
④将滤液用硝酸调节pH=23, ,过滤,洗涤。
⑤将得到的Sr（NO3）2·2H2O晶体在100℃条件下干燥,得到高纯硝酸锶。
（2）Sr（NO3）2受热易分解成Sr（NO2）2和O2;在500℃时,Sr（NO2）2进一步分解生成SrO及氮氧化物。
取一定质量含Sr（NO2）2的Sr（NO3）2样品,加热至完全分解,得到5.20gSrO固体和5.08g混合气体。
计算该样品中Sr（NO3）2的质量分数（写出计算过程）。
[答案]
（1）①向其中加入浓硝酸
②过滤,并用浓硝酸洗涤滤渣
④蒸发浓缩,冷却结晶
（2）m（样品）=5.20g+5.08g=10.28g
n（SrO）=
=0.05mol
解得:
n[Sr（NO3）2]=0.04mol,
n[Sr（NO2）2]=0.01mol
w[Sr（NO3）2]=
×100%=82.49%
[解析]
（1）①根据信息提示,硝酸钙溶于浓硝酸,先加入浓硝酸溶解硝酸钙;②过滤后,再用浓硝酸洗涤滤渣中残留的硝酸钙,最终滤渣主要成分为硝酸锶、硝酸钡;④步骤③除去了Ba2+,滤液中主要成分为硝酸锶,防止硝酸锶的水解,所以需要冷却结晶。
变式训练1 （2014·南京考前指导）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种高效多功能水处理剂。
工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为:
在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe（NO3）3制得Na2FeO4,过滤得到粗产品,再用NaOH溶液溶解,重结晶,用有机溶剂脱碱,低温烘干得到固体样品。
化学方程式为3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH
2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O。
（1）上述制备过程中,用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是 。
（2）高铁酸钠电池是一种新型可充电电池,电解质为NaOH溶液,放电时负极材料为Zn,正极产生红褐色沉淀,写出该电池的总反应式:
。
（3）生产Na2FeO4的原料之一Fe（NO3）3用黑色粉末Fe（含有Fe3O4）与稀硝酸反应制备。
准确称取该黑色粉末13.12g,加入200mL4mol·L-1HNO3搅拌,固体完全溶解,共收集到标准状况下2688mL的气体,经分析其中只含有NO,并测得此时溶液中c（H+）=0.4mol·L-1（设反应前后溶液体积不变）。
通过以上数据,计算该黑色粉末中Fe的质量分数（写出计算过程,结果保留两位小数）。
[答案]
（1）Na2FeO4在水溶液中易水解,水解后溶液呈碱性,NaOH溶液呈碱性会抑制其水解,有利于减少产品损失
（2）3Zn+2Na2FeO4+8H2O
3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH
（3）n（NO）=
=0.12mol
溶液中还有H+,说明硝酸未反应完,所以溶液中只含Fe3+
溶液中有n（N
）=4mol·L-1×200×10-3L-0.12
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