专题20 化学计算方法与技巧教学案高考二轮复习化学附解析759607.docx
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专题20化学计算方法与技巧教学案高考二轮复习化学附解析759607
专题20化学计算方法与技巧（教学案）-2017年高考二轮复习
化学
1．高考中化学计算主要包括以下类型：
①有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算；②有关物质的量的计算；③有关气体摩尔体积的计算；④有关溶液浓度（质量分数和物质的量浓度）的计算；⑤利用化学方程式的计算；⑥有关物质溶解度的计算；⑦有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算；⑧有关燃烧热的简单计算；⑨以上各种化学计算的综合应用。
2．常见题型为计算选择题，计算填空题、实验计算题、计算推断题和综合计算题等，2007年高考将化学计算部分常见的最后两个计算大题取消，计算的考查已落在选择和填空题中。
3．近年高考化学计算题主要有以下特点：
（1）注意速算巧解。
一般在第Ⅰ卷中会出现五到七个左右要计算的量很少或者根本不需要计算的试题。
纯计算题不超过两个，其命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。
重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。
（2）起点高、落点低。
这方面主要是第Ⅱ卷中的计算题。
试题常以信息给予题的形式出现，但落点仍是考查基本计算技能。
（3）学科渗透，综合考查。
主要考查各种数学计算方法的运用、物理学科中的有效数字及语文学科的阅读能力。
（4）综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。
一、有关化学量与化学式的计算
以物质的量为中心的计算既是基本概念的内容，又是化学计算的必不可少的计算工具。
主要考点：
（1）有关物质的量、质量、气体体积、微粒数间的换算
（2）相对分子质量、各元素的质量分数
（3）有机物的分子式、结构式
（4）阿伏加德罗定律及其推论的应用
解题策略：
（1）掌握基本概念，找出各化学量之间的关系
（2）加强与原子结构、元素化合物性质、有机物结构性质等相关知识的横向联系
（3）找出解题的突破口，在常规解法和计算技巧中灵活选用
例1、往100mLpH=0的硫酸和硝酸混合液中投入3.84g铜粉，微热使反应充分完成后，生成一氧化氮气体448mL（标准状况）。
则反应前的混合溶液中含硝酸的物质的量为（）
（A）0.02mol （B）0.08mol （C）0.10mol （D）0.16mol
答案：
A。
二、有关溶液的计算
以溶液为中心的计算，主要是灵活运用有关的计算公式。
主要考点：
（1）有关溶质溶解度的计算
（2）有关溶液浓度（溶液的溶质质量分数和物质的量浓度）的计算
（3）有关溶液pH的计算
（4）有关溶液中离子浓度的计算
解题策略：
（1）有关溶解度和溶液浓度的计算，关键要正确理解概念的内涵，理清相互关系一般可采用守恒法进行计算
（2）有关溶液pH及离子浓度大小的计算，应在正确理解水的离子积、pH概念的基础上进行分析、推理。
解题时，首先明确溶液的酸（碱）性，明确c（H+）或c（OH-）
例2、1体积pH＝2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应，则该碱溶液的pH等于（）
A、9.0B、9.5C、10.5D、11.0
解析：
强酸强碱恰好完全反应，则两溶液中的H+、OH-的物质的量刚好相等。
设强碱溶液中OH-浓度为X。
∴1×10-2.5=10·X
X=10-3.5
∴强碱溶液中C（H+）=10-14/10-3.5PH=10.5
答案：
C
三、有关反应速率、化学平衡的计算
化学反应速率、化学平衡的有关计算是计算的难点，化学反应速率及化学平衡的理论的抽象性以及逻辑性，再加上条件的多样性，使其成为较难掌握的一种计算类型。
主要考点：
（1）利用化学反应速率的数学表达式进行计算
（2）各物质反应速率间的换算
（3）有关化学平衡的计算
解题策略：
（1）加强对速率概念、平衡移动原理的理解
（2）将等效平衡、等效转化法等分析推理方法与数学方法有机结合，在采用常规解法
的同时，可采用极值法、估算法等解题技巧
例3、由N2和H2组成的混合气体，其平均式量为12.4，取此混合气体0.5mol充入密闭容器中，使之反应并在一定条件下达到平衡。
已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.6倍，求：
（1）反应前混合气体中N2和H2的体积比；
（2）平衡混合气体中NH3和H2的物质的量；
（3）达到平衡时N2的转化率。
答案：
⑴V（N2）：
V（H2）＝2：
3
⑵n（NH3）平＝0.2mol；n（H2）平＝0mol
（3）α（N2转）＝50％
四、有关氧化还原、电化学的计算
以氧化还原为中心的有关计算，是高考的热点。
主要考点：
（1）氧化产物、还原产物的确定及量的计算
（2）转移电子数、电荷数的计算
（3）电极析出量及溶液中的变化量的计算
（4）有关氧化还原反应的其他典型计算
解题策略：
关键在于根据得失电子总数相等，列出守恒关系式求解
例4、ClO2是一种广谱消毒剂，根据世界环保联盟的要求，ClO2将取代Cl2成为自来水的消毒剂。
工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得，在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为（）
A.1：
1B.2：
1C.1：
2D.2：
3
答案：
B。
五、有关化学方程式的计算
有关化学方程式的计算是最常见的计算类型之一，关键是正确理解化学方程式的系数之间的关系。
主要考点：
（1）运用计算技巧进行化学方程式的有关计算
（2）热化学方程式中反应热、中和热、燃烧热的计算
解题策略：
（1）深刻理解化学方程式、热化学方程式的含义，充分利用化学反应前后的有
关守恒关系
（2）搞清各解题技巧的使用条件和适用范围，读懂题目，正确选择
例5、1kgC（s）燃烧，所得的混合气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积。
已知：
C（s）+
O2（g）===CO（g）;ΔH=－110.35kJ·mol－1,CO（g）+
O2（g）===CO2（g）;ΔH=－282.57kJ·mol－1。
则与1kg碳完全燃烧相比，损失的热量及C的燃烧热正确的组合是（）
A、110.35kJ,282.57kJ·mol－1B、282.57kJ,－392.92kJ·mol－1
C、392.92kJ,392.92kJ·kg－1D、7849.2kJ,392.92kJ·mol－1
答案：
D
六、综合计算
主要考点：
（1）过量计算问题的分析讨论
（2）混合物计算和解题技巧
（3）复杂化学式的确定方法
（4）无数据计算的解决方法
（5）数据缺省型的计算方法
（6）讨论型计算的解题思路
（7）隐含条件题的解决方法
（8）化学图象题的解题技巧
解题策略：
认真审题，明确是常见综合计算中的哪种类型，寻求解决的合理思路和解
决方法；善于抓住化学与数学知识间的交叉点，运用所掌握的数学知识，通过对化学知识的分析，建立函数关系。
例6、将FeO和Cu（NO3）2的混合物9.08g全部溶解于含有0.3molHCl的某浓度的盐酸中（此时有部分Fe2+被酸性条件下的NO3-氧化：
3FeCl2+HNO3+3HCl=3FeCl3+NO↑+2H2O）,当向溶液中通入一定量的氯气时，溶液中的Fe2+刚好被完全氧化，再向溶液中加入10g过量的铁粉，充分反应后，放出标准状况下的氢气224mL，过滤，得到不溶性固体6.72g。
问
（1）原混合物中FeO的物质的量为，Cu（NO3）2的物质的量为。
（2）通入的氯气在标准状况下的体积是。
（2）消耗氯气的体积为：
0.5（x-6y）
22.4=0.448（L）
答案：
（1）FeO0.1molCu（NO3）20.01mol
（2）0.448L
考点一、考查差量
差量法在化学反应中，根据质量守恒定律，反应物和生成物按一定的质量比发生反应。
在具体的一个反应中，还可以根据需要进行某些特定的组合，即反应方程式中某些项目进行加减组合。
如碳酸氢钠固体的分解反应，产物中的二氧化碳是气体，水是液体，若讨论固体质量的变化，可以是前后固体质量的差值，也可以是非固体物质质量的和，将非固体物质中的比例关系合并为一个比例量，与原方程式中各种量成比例关系。
具体如下：
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm（固）
2×84g106g44g18g62g
其固体差量可用下列两种方法得出：
（2NaHCO3－Na2CO3）或（CO2＋H2O）
（2×84g－106g）或（44g＋18g）
例1、臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。
实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：
3O2
2O3。
（1）若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol（保留一位小数）。
（2）将8L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5L，其中臭氧为________L。
答案：
（1）35.6
（2）3
考点二、考查关系式
物质间的一种简化的式子，解决多步反应，计算最简捷。
多步反应中建立关系式的方法：
（1）叠加法（如利用木炭、水蒸气制取氨气）：
⇒
⇒
由木炭、水蒸气制取NH3的关系为：
3C～4NH3。
（2）元素守恒法（如氨氧化法制硝酸）：
4NH3＋5O2
4NO＋6H2O
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
经多次氧化和吸收，由N元素守恒知：
NH3～HNO3。
（3）电子转移守恒法（如氨氧化法制硝酸）：
NH3
HNO3，O2
2O2－，
由得失电子总数相等知，NH3经氧化等一系列过程生成
HNO3，NH3和O2的关系为NH3～2O2。
例2、取KI溶液25mL，向其中滴加0.4mol/L的FeCl3溶液135mL，I－完全反应生成I2：
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
将反应后的溶液用CCl4萃取后分液，向分出的水溶液中通入Cl2至0.025mol时，Fe2＋恰好完全反应。
求KI溶液的物质的量浓度。
解析：
依题意，有：
本题可用关系式法求解。
由上述两个反应及电子转移守恒理论，得I－与Cl2之间的关系式：
2I－～Cl2。
设KI的物质的量是x。
2I－～Cl2
21
x0.025mol
＝
，x＝0.05mol。
c（KI）＝
＝2mol/L。
答案：
2mol/L
考点三、考查极值
（1）极值法的含义：
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧。
它是将题设构造为问题的两个极端，然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量值，进行判断分析，求得结果。
（2）极值法解题的基本思路：
①把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
②把混合物假设成纯净物。
③把平行反应分别假设成单一反应。
（3）极值法解题的关键：
紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的落点。
（4）极值法解题的优点：
极值法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题假设为极值问题，使解题过程简化，解题思路清晰，把问题化繁为简，由难变易，从而提高了解题速度。
例3、在一容积固定的密闭容器中进行反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）。
已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L。
当反应达到平衡时，各物质的浓度可能存在的数据是（ ）
A．SO2为0.4mol/L，O2为0.2mol/L
B．SO2为0.25mol/L
C．SO2和SO3均为0.15mol/L
D．SO3为0.4mol/L
答案：
B
1．【2016年高考海南卷】利用太阳能分解制氢，若光解0.02mol水，下列说法正确的是（）
A．可生成H2的质量为0.02g
B．可生成氢的原子数为2.408×1023个
C．可生成H2的体积为0.224L（标准情况）
D．生成H2的量理论上等于0.04molNa与水反应产生H2的量
【答案】D
2．【2016年高考江苏卷】下列说法正确的是（）
A．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子
B．0.1mol/LNa2CO3溶液加热后，溶液的pH减小
C．常温常压下，22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个
D．室温下，稀释0.1mol/LCH3COOH溶液，溶液的导电能力增强
【答案】A
【解析】氢氧燃料电池工作时，H2发生氧化反应，在负极上失去电子，A正确；升高温度，促进碳酸钠的水解，溶液的pH增大，B错误；常温常压下，气体的摩尔体积大于22.4L/mol，22.4LCl2中的物质的量小于1mol，含有的分子数小于6.02×1023个，C错误；室温下，稀释稀醋酸，虽然电离平衡正向移动，自由移动离子的数目增加，但溶液体积的增大起主导作用，自由移动离子的浓度减小，溶液的导电能力减弱，D错误。
3．【2016年高考四川卷】NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是（）
A．2.4g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA
B．标准状况下，5.6L二氧化碳气体中含有的氧原子数为0.5NA
C．氢原子数为0.4NA的甲醇分子中含有的σ键数为0.4NA
D．0.1L0.5mol/LCH3COOH溶液中含有的氢离子数为0.05NA
【答案】B
【解析】2.4g镁的物质的量为2.4/24=0.1mol，反应中失去0.2mol电子，A错误；标准状况下5.6L二氧化碳的物质的量为5.6/22.4=0.25mol，含有的氧原子为0.5mol，B正确；甲醇的结构为CH3OH，氢原子数为0.4NA的甲醇分子为0.1mol，含有5molσ键，C错误；醋酸是弱酸，不能完全电离，D错误。
4．【2016年高考新课标Ⅰ卷】设NA为阿伏加德罗常数值。
下列有关叙述正确的是（）
A．14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B．1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA
C．1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA
D．标准状况下，2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA
【答案】A
【解析】乙烯和丙烯的最简式都是CH2，14g乙烯和丙烯混合气体中含有的最简式的物质的量是n（CH2）=m÷M=14g÷14g/mol=1mol，所以其中含有的氢原子数为N（H）=1mol×2×NA＝2NA，A正确；N2与H2在一定条件下发生反应生成NH3，该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，故1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA，B错误；铁是变价金属，硝酸具有强的氧化性，所以1molFe溶于过量硝酸生成硝酸铁，反应中电子转移数目为3NA，C错误；在标准状况下四氯化碳是液态，不能用气体摩尔体积进行有关物质的量的计算，D错误。
5．【2016年高考上海卷】某铁的氧化物（FexO）1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2，恰好将Fe2+完全氧化。
x值为（）
A．0.80B．0.85C．0.90D．0.93
【答案】A
6．【2016年高考上海卷】称取（NH4）2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g，加入含0.1molNaOH的溶液，完全反应，生成NH31792ml（标准状况），则（NH4）2SO4和NH4HSO4的物质的量比为（）
A．1:
1B．1:
2C．1.87:
1D．3.65:
1
【答案】C
【解析】利用极值法分析，可知0.1mol氢氧化钠不足，故先将NH4HSO4反应完，再反应（NH4）2SO4，因共生成NH30.08mol，故与H+反应的氢氧化钠为0.02mol，则可知道NH4HSO4为0.02mol，则（NH4）2SO4质量为7.24g－115g/mol×0.02mol=4.94g，（NH4）2SO4的物质的量为4.94g÷132g/mol=0.0374mol。
因此（NH4）2SO4与NH4HSO4物质的量之比为：
1.87:
1，故选C。
7．【2016年高考江苏卷】（12分）过氧化钙（CaO2·8H2O）是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
（3）水中溶解氧的测定方法如下：
向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液，生成MnO（OH）2沉淀，密封静置；加入适量稀H2SO4，待MnO（OH）2与I−完全反应生成Mn2+和I2后，以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下：
①写出O2将Mn2+氧化成MnO（OH）2的离子方程式；_____________。
②取加过一定量CaO2·8H2O的池塘水样100.00mL，按上述方法测定水中溶解氧量，消耗0.01000mol·L−1Na2S2O3标准溶液13.50mL。
计算该水样中的溶解氧（用mg·L−1表示），写出计算过程。
【答案】（3）①O2＋2Mn2＋＋4OH－=MnO（OH）2↓
②在100.00mL水样中
I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－
n（I2）=
＝
=6.750×10－5mol
n[MnO（OH）2]=n（I2）=6.750×10－5mol
n（O2）=
n[MnO（OH）2]=
×6.750×10－5mol＝3.375×10－5mol
水中溶解氧＝
=10.80mg/L
②根据转化关系图，获得各物质之间的量的关系，由此进行计算。
8．【2016年高考新课标Ⅰ卷】（15分）
（3）在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−，利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。
当溶液中Cl−恰好完全沉淀（浓度等于1.0×10−5mol·L−1）时，溶液中c（Ag+）为_______mol·L−1，此时溶液中c（CrO42−）等于__________mol·L−1。
（已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10）。
【答案】（3）2.0×10-5；5×10-3；
9．【2016年高考新课标Ⅱ卷】联氨（又称联肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：
（5）联氨是一种常用的还原剂。
向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是。
联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。
理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是。
【答案】（5）固体逐渐变黑，并有气泡产生1N2H4的用量少，不产生其他杂质（还原产物为N2和H2O，而Na2SO3产生Na2SO4
【解析】（5）联氨是一种常用的还原剂，AgBr具有氧化性，两者发生氧化还原反应生成银，则向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，可观察到固体逐渐变黑，并有气泡产生；联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，发生的反应为N2H4+O2=N2+2H2O，理论上1kg的联氨可除去水中溶解的氧气为
1kg÷32g/mol×32g/moL=1kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是N2H4的用量少，不
产生其他杂质，而Na2SO3的氧化产物为Na2SO4。
10、【2016年高考上海卷】（本题共14分）
CO2是重要的化工原料，也是应用广发的化工产品。
CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。
完成下列计算：
（1）CO2通入氨水生成NH4HCO3，NH4HCO3很容易分解。
2.00molNH4HCO3完全分解，分解产物经干燥后的体积为_________L（标准状况）。
（2）某H2中含有2.40molCO2，该混合气体通入2.00LNaOH溶液中，CO2被完全吸收。
如果NaOH完全反应，该NaOH溶液的浓度为_______。
（3）CO2和KO2有下列反应：
4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2
4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2
若9molCO2在密封舱内和KO2反应后生成9molO2，则反应前密封舱内H2O的量应该是多少？
列式计算。
（4）甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料：
CH4+H2O
CO+3H2
已知：
CO+2H2
CH3OHCO2+3H2
CH3OH+H2O
300molCH4完全反应后的产物中，加入100molCO2后合成甲醇。
若获得甲醇350mol，残留氢气120mol，计算CO2的转化率。
【答案】（本题共14分）
（1）89.6
（2）2.4mol/L≥c≥1.2mol/L
（3）
n（H2O）=（9/6）×2=3（mol）
（4）300molCH4完全反应产生H2900mol
设CO2转化率为α，CO转化率为β
300β+100α=350600β+300α=900-120
α=80%
或设CO2转化率为α900−350×2−100α=120α=80/100=80%
（2）根据题意要求，2.40molCO2被完全吸收，NaOH也完全反应，则反应的产物可能是Na2CO3（此时NaOH的浓度最大）或NaHCO3（此时NaOH的浓度最小）或Na2CO3和NaHCO3的混合物。
用极值思想分析两个特殊情况：
①CO2+NaOH=NaHCO3，n（NaOH）=n（CO2）=2.40mol，则c（NaOH）=
=1.20mol/L；
②CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，n（NaOH）=2n（CO2）=4.80mol，则c（NaOH）=
=2.40mol/L；
综合
（1）、
（2）可知，NaOH溶液的浓度应该为1.20mol/L≤c（NaOH）≤2.40mol/L。
（3）法一：
依题意，9molCO2在密封舱内和KO2反应后生成9molO2，即n（CO2）∶n（O2）=1∶1，通过观察题给两个方程式可知，当把两个方程式相加时正好符合题目要求：
8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2
所以有n（H2O）=
n（CO2）=
×9mol=3mol，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3mol。
法二：
设反应前密封舱内H2O的物质的量为n
4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2
2nn1.5n
4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2
9-2n1.5（9-2n）
根据题意生成氧气9mol，所以有1.5n+1.5（9-2n）=9mol，解得n=3mol，即反应前密封舱内
H2O的物质的量为3mol。
法二：
在合成甲醇的反应中，氢元素在生成物中有两种存在形式，一是存在于甲醇中，二是存在于水中，设CO2的转化率为α
CH4+H2O
CO+3H2
300mol900mol
CO2+3H2
CH3OH+H2O
100αmol100αmol
根据题意，反应后残留氢气120mol，则实际参加反应的氢气为900mol-120mol，根据反应中氢元素的守恒可有：
900mol-120mol=350mol×2+100αmol，解得α=0.8，即CO2的转化率为80%。
1．【2015上海化学】将O2和NH3的混
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