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專題十九 化學(xué)計(jì)算
【課前自主復(fù)習(xí)與思考】
1．閱讀《必修1》課本或教參，自己整理以物質(zhì)的量為中心的有關(guān)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是（ ）
A．常溫常壓下的33.6L氯氣與27g鋁充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3NA
B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L己烷中共價(jià)鍵數(shù)目為19NA
C．由CO2和O2組成的混合物中共有NA個(gè)分子，其中的氧原子數(shù)為2NA
D．1L濃度為1mol?L-1的Na2CO3溶液中含有NA個(gè)CO32-
【考綱點(diǎn)撥】
根據(jù)2011年江蘇考試說(shuō)明，化學(xué)計(jì)算的分值約占總分的12％。因此，值得重視。有些同學(xué)由于水平和時(shí)間關(guān)系，往往放棄計(jì)算，其實(shí)不是明智之舉。近年來(lái)，計(jì)算考查難度下降，步驟簡(jiǎn)單，或許計(jì)算的數(shù)值有點(diǎn)繁瑣，但計(jì)算的思維確實(shí)簡(jiǎn)單。
考查熱點(diǎn)：
Ⅰ以NA為載體的計(jì)算；
Ⅱ守恒計(jì)算，如原子守恒、電荷守恒等；
Ⅲ多步計(jì)算尋找首尾關(guān)系，多見(jiàn)于氧化還原滴定；
Ⅳ反應(yīng)熱和蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)和用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、Ksp等。

【自主研究例題】
工業(yè)上以海水為原料可獲得金屬鎂及其多種化合物。其中Mg(OH)2是制備鎂鹽、耐火材料和阻燃劑等的重要原料。已知：①25℃時(shí)，Mg(OH)2的溶度積Ksp=5.6×10-12；
②Mg(OH)2(s)=MgO(s)+H2O(g) △H= +81.5kJ?mol-1。試回答下列問(wèn)題：
（1）下列敘述正確的是 。（填字母序號(hào)）
A．從海水中獲得Mg(OH)2工業(yè)上選擇 NaOH作沉淀劑
B．Mg(OH)2能用作阻燃劑主要因?yàn)榉纸馕鼰崆疑�成MgO覆蓋可燃物
C．工業(yè)上由Mg(OH)2制金屬鎂的流程如下：

（2）已知酸堿指示劑百里酚藍(lán)變色的pH范圍如下：
pH＜8.08.0~9.6＞9.6
顏色黃色綠色藍(lán)色
25℃時(shí)，Mg(OH)2的飽和溶液中滴加2滴百里酚藍(lán)指示劑，溶液所呈現(xiàn)的顏色為 。
（3）達(dá)喜是中和胃酸的常用藥物，其有效成分是鋁和鎂的堿式碳酸鹽。現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)確定化學(xué)式：
實(shí)驗(yàn)一：取該堿式鹽3.01 g充分灼燒至恒重，測(cè)得固體質(zhì)量減少了1.30 g；
實(shí)驗(yàn)二：再取該堿式鹽3.01 g使其溶于足量的鹽酸中，產(chǎn)生CO2的體積為112 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；
實(shí)驗(yàn)三：向?qū)嶒?yàn)二的溶液中加入足量的NaOH溶液得到1.74 g白色沉淀。
①達(dá)喜中Mg2+與Al3+的物質(zhì)的量之比為 。 ②計(jì)算達(dá)喜的化學(xué)式。

【高考鏈接】
【例1】（2010江蘇高考第5題）設(shè) 為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述正確的是（ ）
A．常溫下，1L1mol?L-1的 溶液中氮原子數(shù)為0.2
B．1mol羥基中電子數(shù)為10
C．在 反應(yīng)中，每生成3mol 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6
D．常溫常壓下，22.4L乙烯中 鍵數(shù)為4
【例2】（2010江蘇小高考第23題）某溶液中可能含有下列6種離子中的某幾種：Cl－、SO42－、CO32－、NH4+、Na+、K+。為確認(rèn)溶液組成進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（1）200 mL上述溶液，加入足量BaCl2溶液，反應(yīng)后將沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥，得沉淀4.30 g，向沉淀中加入過(guò)量的鹽酸，有2.33 g沉淀不溶。（2）向（1）的濾液中加入足量的NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生能促使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體1.12 L（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，假定產(chǎn)生的氣體全部逸出）。由此可以得出關(guān)于原溶液組成的正確結(jié)論是
A．一定存在SO42－、CO32－、NH4+，可能存在Cl－、Na+、K+
B．一定存在SO42－、CO32－、NH4+、Cl－，一定不存在Na+、K+
C．c(CO32－)＝0.01 mol?L－1，c(NH4+)＞c(SO42－)
D．如果上述6種離子都存在，則c(Cl－)＞c(SO42－)

【例3】（江蘇2009高考第20題）聯(lián)氨（N2H4）及其衍生物是一類重要的火箭燃料，N2H4與N2O4反應(yīng)能放出大量的熱。
⑴已知：2NO2(g)= N2O4(g) △H= ?52.70KJ?mol?1。一定溫度下，在密閉容器中反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g)達(dá)到平衡。其他條件不變時(shí)，下列措施能提高NO2轉(zhuǎn)化率的是 （填字母）。A．減小NO2的濃度 B．降低溫度 C．增加NO2的濃度 D．升高溫度
⑵25℃時(shí)，1.00g N2H4(l)與足量N2O4(l)完全反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)，放出19.14KJ的熱量。則反應(yīng)2 N2H4(l)+ N2O4(l)= 3N2(g+ 4H2O(l)的△H= KJ?mol?1。
⑶17℃、1.01×105Pa，密閉容器中N2O4 和NO2的混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c(NO2)=0.0300
mol?L－1、c(N2O4)=0.0120 mol?L－1。計(jì)算反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g)的平衡常數(shù)K。
⑷現(xiàn)用一定量的銅與足量的濃硝酸反應(yīng)，制得1.00L已達(dá)到平衡的N2O4 和NO2的混合氣體（17℃、1.01×105Pa），理論上至少消耗Cu多少克？
【例4】（江蘇2008高考第20題）將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入一定體積的密閉容器中，550℃時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3（正反應(yīng)放熱）。反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將剩余氣體通過(guò)焦性沒(méi)食子酸的堿性溶液吸收O2，氣體的體積又減少了5.6L（以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 。（填字母）
a．SO2和SO3濃度相等 b．SO2百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變 d．SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等
e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是 。（填字母）
a．向裝置中再充入N2 b．向裝置中再充入O2
c．改變反應(yīng)的催化劑 d．升高溫度
（3）求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO3的轉(zhuǎn)化率（用百分?jǐn)?shù)表示）。
（4）若將平衡混合氣體的5%通入過(guò)量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？




【例5】(江蘇2008高考第14題)某有機(jī)樣品3.1g完全燃燒，燃燒后的混合物通入過(guò)量的澄清石灰水，石灰水共增重7.1g，經(jīng)過(guò)濾得到10g沉淀。該有機(jī)樣品可能是（ ）
A．乙二醇 B．乙醇 C．乙醛 D．甲醇和丙三醇的混合物

【例6】(江蘇2008高考第13題)研究反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)與產(chǎn)物之間的關(guān)系時(shí)，使用類似數(shù)軸的方法可以收到的直觀形象的效果。下列表達(dá)不正確的是
A．密閉容器中CuO和C高溫反應(yīng)的氣體產(chǎn)物：

B．Fe在Cl2中的燃燒產(chǎn)物：

C．AlCl3溶液中滴加NaOH后鋁的存在形式：

D．氨水與SO2反應(yīng)后溶液中的銨鹽：

【例7】(江蘇2010高考第20題) 以水氯鎂石(主要成分為 )為原料生產(chǎn)堿式碳酸鎂的主要流程如下：

(l)預(yù)氨化過(guò)程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常溫下Mg(OH)2的 ，若溶液中 ，則溶液中 = 。

(2)上述流程中的濾液濃縮結(jié)晶，所得主要固體物質(zhì)的化學(xué)式為 。
(3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到 。取堿式碳酸鎂4.66g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下 0.896L，通過(guò)計(jì)算確定堿式碳酸鎂的化學(xué)式。



(4)若熱水解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有 ，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ▲ （填 “升高”、“降低”或“不變”）。


【自我檢測(cè)】
1．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是（ ）
A．常溫常壓下11g CO2中共用電子對(duì)的數(shù)目為NA
B．11.2L乙烯、乙炔的混合物中C原子數(shù)為NA
C．1 L1 mol?L－1Na2CO3溶液中含CO32 －離子數(shù)為NA
D．1mol乙醇和1mol乙酸反應(yīng)生成的水分子數(shù)為NA
2．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是（ ）
A．3.6g碳與3.36LO2一定條件下恰好完全反應(yīng)，生成CO分子數(shù)一定為0.3 NA
B．6.9g鈉與足量的CO2和H2O(g)混合氣體充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)一定為0.3NA
C．25℃時(shí)， 0.15mol/L的Na2CO3溶液中，Na+數(shù)目為0.3NA
D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L氯仿中含有C－Cl數(shù)目為0.3NA
3．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．1L 0.1mol?L－1的FeCl3溶液中有0.1NA個(gè)Fe3+
B．Na2O2與H2O反應(yīng)生成11.2LO2，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為2NA
C．60g二氧化硅中Si?O鍵個(gè)數(shù)為2NA
D．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，Cl2和H2的混合氣22.4升，光照后原子總數(shù)為2NA個(gè)
4．用NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的組合是 （ ）
① 2.3 g Na和足量的O2完全反應(yīng)，在常溫和燃燒時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為0 .1NA
② 含0.2 mol H2SO4的濃硫酸與足量銅反應(yīng)，生成SO2的分子數(shù)為0.1 NA
③ 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L Cl2通入足量H2O或NaOH溶液中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)均為0.1NA。
④ 25℃時(shí)，pH＝13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH－數(shù)目為0.2NA
⑤ 100 mL 1 mol?L－1 AlCl3溶液中含陽(yáng)離子數(shù)大于0.1NA
⑥ 含有NA個(gè)NO2、N2O4分子的混合氣體，降低溫度，混合氣體的分子總數(shù)小于NA
A．①②⑥ B．②④⑥ C．③⑤⑥ D．①⑤⑥
5．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K＋、NH4＋、Cl－、Mg2＋、
Ba2＋、CO32－、SO42－，現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生
（2）第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol
（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推測(cè)正確的是
A K＋一定存在 B 100mL溶液中含0.01mol CO32－
C Cl－可能存在 D Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在

6．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L乙醇中含有的碳原子數(shù)目為2NA
B．1mol CnH2n含有的共同電子對(duì)數(shù)為（3n+1）NA
C．1mol CO2與1mol Na2O2完全反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為NA
D．1mol/L的FeCl3溶液中，所含F(xiàn)e3+的數(shù)目小于NA
7．一定條件下用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：
① CH4 ( g )+4NO2( g )=4NO( g ) +CO2( g )+2H2O( g ) △H＝一574 kJ?mol－1
② CH4 ( g )+4NO( g )=2N2( g )+CO2( g )+2H2O( g ) △H＝一1 160 kJ?mol一1。
下列正確的選項(xiàng)是（ ）
A．CH4 ( g )+2NO2 ( g )= N2( g )+CO2 ( g )+2H2O ( l) △H＝一867 kJ?mol－1
B．CH4催化還原NOx為N2的過(guò)程中，若x=1.6，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2 mol
C．若0.2 mol CH4還原NO2至N2，在上述條件下放出的熱量為173.4 kJ
D．若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH4 還原NO2至N2，整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2 mol
8．在密閉容器中，將1.0 mol CO與1.0 mol H2O混合加熱到800℃，發(fā)生下列反應(yīng)：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）。一段時(shí)間后該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.5 mol。則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．800℃下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.25
B．427℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為9.4，則該反應(yīng)的△H＜0
C．800℃下，若繼續(xù)向該平衡體系中通入1.0 mol的CO（g），則平衡時(shí)CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為33.3%
D．800℃下，若繼續(xù)向該平衡體系中通入1.0 mol的H2O（g），則平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為66.7%
9．氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑，無(wú)水FeCl3的熔點(diǎn)為555K、沸點(diǎn)為588K。工業(yè)上制備無(wú)水FeCl3的一種工藝如下：
（1）試寫(xiě)出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式：____________________________ 。
（2）已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：
溫度/℃01020305080100
溶解度(g/100gH20)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7

從FeCl3溶液中獲得FeCl3?6H2O的方法是： 。
（3）捕集器中溫度超過(guò)673K，存在相對(duì)分子質(zhì)量為325的物質(zhì)，該物質(zhì)的分子式為：。
（4）室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH為2.7時(shí)，F(xiàn)e3+開(kāi)始沉淀；當(dāng)溶液pH為4時(shí)，c(Fe3+) = mol/L（已知：Ksp[Fe(OH)3]= 1.1×10－36）。
（5）FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通�？捎玫饬糠�測(cè)定：稱取m克無(wú)水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶，用蒸餾水定容；取出10mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入某一指示劑并用c mol/L Na2S2O3溶液滴定用去V mL。
（已知：I2+2S2O32－=2I－ +S4O62－）
①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：____________________________ 。

②樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：　 。
10．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個(gè)關(guān)鍵步驟。
（1）SO2轉(zhuǎn)化為SO3是在接觸室（如右圖）里進(jìn)行的，中部是一個(gè)熱交換器，它是由導(dǎo)熱性能良好的管狀材料（如銅管）制成。溫度低的氣體A從管外流過(guò)，上層催化劑反應(yīng)后的熱氣體從管內(nèi)流過(guò)，通過(guò)導(dǎo)熱材料進(jìn)行氣體與氣體的熱交換。實(shí)驗(yàn)室里有很多實(shí)驗(yàn)也需要進(jìn)行熱交換（除直接加熱外），如在進(jìn)行氣體和氣體熱交換時(shí)，通常使用玻璃導(dǎo)管，氣體和液體熱交換時(shí)，通常使用 （填儀器名稱），請(qǐng)你舉一例有液體與液體熱交換的化學(xué)實(shí)驗(yàn) （填實(shí)驗(yàn)名稱）。
（2）某溫度下，2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H=?196 kJ?mol－1。開(kāi)始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ。此時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為 ，該溫度下平衡常數(shù)K=___________；
（3）一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入2molSO2(g)和1molO2(g)，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，達(dá)到平衡時(shí)SO2的體積分?jǐn)?shù)為a。若保持溫度不變，以下列量作為起始量發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡后SO2體積分?jǐn)?shù)仍為a的是 （填字母）。
A．向體積為1L的容器中充入2molSO3
B．向體積為1L的容器中充入4molSO2和2molO2
C．向體積為1L的容器中充入1.8molSO2、0.9mol O2 、 0.2mol SO3
D．向體積為0.5L的容器中充入1molSO2和0.5molO2
E．向體積為0.5L的容器中充入2molSO3和1molN2
（4）某學(xué)生設(shè)想以右圖所示裝置的電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫(xiě)出通入O2一極的電極反應(yīng)式 。
（5）若通入SO2的速率為2.24L?min－1 （標(biāo)準(zhǔn)狀況），為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)維持50%，則左側(cè)水的流入速率應(yīng)為 mL?min－1。
11．硫酸鈣是一種用途非常廣泛的產(chǎn)品。
（1）已知25℃時(shí)，Ksp(CaSO4)=7.10×10-5 。在1L0.1mol?L－1CaCl2溶液中加入1L0.2mol?L－1的Na2SO4溶液，充分反應(yīng)后（假設(shè)混合后溶液的體積變化忽略不計(jì)）溶液中Ca2+物質(zhì)的量的濃度為 mol?L－1。
（2）某校課外活動(dòng)小組為測(cè)定已部分脫水的生石膏的組成(xCaSO4?yH2O)，做如下實(shí)驗(yàn)：將固體放在坩堝中加熱，經(jīng)測(cè)量剩余固體質(zhì)量隨時(shí)間變化如圖所示。


則x:y=_________。t2～t3時(shí)間段固體的化學(xué)式為 。t5～t6時(shí)間段固體質(zhì)量減輕的原因是產(chǎn)生了兩種氣體，其中一種能使品紅溶液褪色，則該時(shí)間段所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
12．一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某工廠生產(chǎn)印刷電路板后所得廢液進(jìn)行探究（生產(chǎn)原理：2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋）。請(qǐng)按要求完成下列探究報(bào)告。
[探究目的]
從廢液中回收銅，并重新得到FeCl3溶液。
[資料獲悉]
①3Fe2＋＋NO3－＋4H＋==3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②有關(guān)金屬離子從開(kāi)始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH：
Fe3＋：2.7～3.7Cu2＋：5.2～6.4Fe3＋：7.6～9.6
[探究思路]
（1）先確定廢液的組成及各金屬離子的濃度；
（2）選擇合適試劑回收銅，并重新得到FeCl3溶液。
[實(shí)驗(yàn)探究]
取幾滴廢液于試管中，加水稀釋后，滴加KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，可知廢液中除含有
Fe2＋、Cu2＋外，還含有Fe3＋。
甲同學(xué)取10 mL廢液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得到的沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，稱重得8.61 g ；乙同學(xué)另取10 mL廢液，加入某試劑將pH調(diào)至4.0，使其中Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，而Fe2＋、Cu2＋仍留在廢液中，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒，冷卻后稱重得0.32 g 。通過(guò)計(jì)算可知廢液中c(Fe3＋)＝mol/L，c(Fe2＋)＝mol/L，c(Cu2＋)＝ mol/L。
[交流討論]
如何回收1 L廢液中含有的銅，并重新得到FeCl3溶液?
丙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該先向廢液中加入w g鐵粉[w ＝c(Cu2＋)×1 L ×56 g?mol－1]，使之充分反應(yīng)置換出銅，過(guò)濾，得金屬銅。再向?yàn)V液中加入適量的稀硝酸，將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，并進(jìn)行尾氣處理，即可達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｓ行┩瑢W(xué)認(rèn)為丙同學(xué)的方案不可行，請(qǐng)你評(píng)價(jià)丙同學(xué)的方案有哪些不妥之處?（不一定填滿）
（1）；
（2）；
（3）。
該小組同學(xué)根據(jù)討論得到的合理方案進(jìn)行操作，最終達(dá)到了預(yù)期目的。（方案內(nèi)容略）
[拓展延伸]

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