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PPT课件 高考化学一轮复习第二单元化学常用计量 发展素养(三) 模型认知——化学计算的常用方法
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这是一份PPT课件 高考化学一轮复习第二单元化学常用计量 发展素养(三) 模型认知——化学计算的常用方法，共56页。PPT课件主要包含了信息解读，作业手册等内容，欢迎下载使用。
第二单元 化学常用计量
发展素养(三) 模型认知——化学计算的常用方法
探究点1 守恒法在化学计算中的应用探究点2 差量法在化学计算中的应用探究点3 关系式法在化学计算中的应用作业手册
探究点1 守恒法在化学计算中的应用
守恒法的应用原理及解题步骤
例1 下面是制备硫酸的工业流程:一批32 t含硫元素99%的硫参加反应,在第一步反应中硫元素损失了2%,二氧化硫在第二步反应中有97%转化为了三氧化硫,三氧化硫在第三步反应中被吸收时,视作全部被吸收,那么这批硫粉总计可以生产98%的浓硫酸 t。
变式题 某项目学习小组设计实验确定FexS的组成,将一定量的FexS与100 mL的盐酸恰好完全反应,得到FeCl2溶液、H2S和1.6 g S单质,过滤后向滤液中滴加足量NaOH溶液,得到的沉淀经过滤洗涤,充分灼烧后称量至恒重得32 g固体。计算:(1)盐酸的浓度为 ml·L-1。
(2)x的值为 。(写出简要的计算过程,保留2位有效数字)
探究点2 差量法在化学计算中的应用
1.“差量”一般是指某一化学反应前后某一物理量的差值,如固体质量、气体体积等。2.解题步骤(1)准确写出有关反应的化学方程式。(2)深入细致地分析题意,关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”,该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等,且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比。(3)根据反应方程式,从“实际差量”寻找比例关系,列比例式求解。
3.“热重曲线”及分析“热重曲线”(TG曲线)是指使用热天平记录的热分析曲线,纵坐标为试样质量或残留率,横坐标为温度或时间。通过对热重曲线的分析,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、分解情况及生成的产物等与质量相关联的信息。
(1)对于含有结晶水的某固体M·xH2O热分解反应的过程主要有两个变化阶段:T1→T2为固体失去结晶水的过程;T3→T4为M固体分解的过程。对于具体的图像可以发生分步反应失去结晶水或M固体分解生成多种物质。(2)M固体可能为盐或氧化物,随着温度的升高,继续分解可能失去一些挥发性的物质,如NH3、CO2、CO等气体,而金属一般以化合态残留在最终产物中。
例2 如图是1.00 g MgC2O4·nH2O晶体放在坩埚里从25 ℃徐徐加热至700 ℃分解时,所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线。(已知100 ℃以上才会逐渐失去结晶水,并约在230 ℃时完全失去结晶水)试回答下列问题:(1)MgC2O4·nH2O中n= 。
(2)通过计算确定C点固体的化学式: 。
(3)通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式: 。 (要求写出推断过程)
变式题 高锰酸钾受热易分解,在不同温度下,发生如下反应:Ⅰ.2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑Ⅱ.3K2MnO4 2K3MnO4+MnO2+O2↑请回答:(1)取12.64 g KMnO4固体,加热至700 ℃,一段时间后剩余固体的质量为11.04 g,剩余固体中的MnO2质量为 g。
(2)取(1)剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应生成Cl2,产物中锰元素以Mn2+存在;则Cl2物质的量为 ml。
探究点3 关系式法在化学计算中的应用
1.在确定“已知量”和“待求量”之间的关系式时,一定要找出“中间量”(该“中间量”可在前一个化学反应中作生成物,而在下一个化学反应中作反应物),并通过改变相关化学方程式的化学计量数使“中间量”的计量数变成同一个数值,从而建立“已知量”和“待求量”之间的化学计量数之比,即关系式。
例3 利用碘量法测定WCl6产品纯度,实验如下:(1)称量:将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中,盖紧称重为m1 g;开盖并计时1 min,盖紧称重为m2 g;再开盖加入待测样品并计时1 min,盖紧称重为m3 g,则样品质量为 g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。
[解析] (1)称量时加入足量的CS2,盖紧称重为m1 g,由于CS2易挥发,开盖时要挥发出来,称量的质量要减少,开盖并计时1 min,盖紧称重m2 g,则挥发出的CS2的质量为(m1-m2) g,再开盖加入待测样品并计时1 min,又挥发出(m1- m2) g的CS2,盖紧称重为m3 g,则样品质量为m3 g+2(m1-m2) g-m1 g=(m3+m1-2m2) g。
(m3+m1-2m2)
0.024 ml·L-1
探究点一 守恒法在化学计算中的应用
0.100 0 ml·L-1
2. 将3.00 g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表:请回答:(1)燃烧产物中水的物质的量为 ml。
(2)该有机物的分子式为 (写出计算过程)。
加入最后半滴KIO3标准溶液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
(2)产品中Sn的质量分数为 %。
(2)该水样的COD值是 mg·L-1。(结果保留小数点后一位)
5. BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定:①称取1.222 g样品,置于小烧杯中,加入适量稀盐酸,加热溶解,边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全,静置;②过滤并洗涤沉淀;③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧;转入高温炉中,反复灼烧到恒重,称得沉淀质量为1.165 g。回答下列问题:计算BaCl2·xH2O中的x= (要求写出计算过程)。
探究点二 差量法在化学计算中的应用
[解析] (2)设起始仍为1 ml 草酸钪晶体,850 ℃时,剩余固体质量为462 g×29.8%≈138 g,由于M(Sc2O3)=138 g·ml-1,故可知550~850 ℃,1 ml Sc2(C2O4)3分解产生1 ml Sc2O3,则碳元素全部转化为气体,由于草酸根离子中碳元素为+3价,则反应产生CO2和CO两种气体,根据得失电子守恒可知CO2和CO物质的量之比为1∶1。
7. [2023·山东聊城三模] ZnCl2溶液与Na2CO3溶液混合,“沉锌”得到碱式碳酸锌[化学式为2ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O,M=583 g·ml-1]。(1)“沉锌”的离子方程式为 。
n[Zn(OH)2]∶n(ZnO)=1∶4
(2)碱式碳酸锌加热升温过程中固体的质量变化如图所示。350 ℃时,剩余固体中已不含碳元素,此时剩余固体的成分及物质的量之比是 。
[解析] (2)350°C时,剩余固体中已不含碳元素,即C全部以CO2的形式分解了,碱式碳酸锌的摩尔质量为583 g·ml-1,则1 ml碱式碳酸锌加热到350 ℃时,固体质量变为423 g,固体减少了583 g-423 g=160 g,160 g=2 ml×44 g·ml-1+18 g·ml-1×x,解得x=4 ml,说明分解产生了4 ml H2O,即2 ml结晶水和2 ml Zn(OH)2分解出2 ml H2O和2 ml ZnO,还有1 ml Zn(OH)2未分解,另外2 ml ZnCO3分解生成2 ml ZnO,共产生4 ml ZnO,则剩余固体中含有n(ZnO)∶n [Zn(OH)2]=4∶1。
8. 在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CC2O4·2H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。(1)加热到210 ℃时,固体物质的化学式为 。
(2)经测定,加热到210~310 ℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为 。
探究点三 关系式法在化学计算中的应用
10.滴定法测废水中的氨氮含量(氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中)步骤如下:①取10.00 mL废水水样于蒸馏烧瓶中,再加蒸馏水至总体积为175 mL;②先将水样调至中性,再加入氧化镁使水样呈微碱性,加热;③用25.00 mL硼酸溶液吸收蒸馏出的氨[2NH3+4H3BO3 = (NH4)2B4O7+5H2O];④将吸收液移至锥形瓶中,加入2滴指示剂,用c ml·L-1的硫酸滴定至终点[(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O = (NH4)2SO4+4H3BO3],记录消耗的体积为V mL。则水样中氮的含量是 mg·L-1(用含c、V的代数式表示)。
11.[2023·山东临沂二模] 实验室以活性炭为催化剂,由CCl2制备三氯化六氨合钴(Ⅲ){[C(NH3)6]Cl3}。为测定产品中钴的含量,进行下列实验:Ⅰ.称取3.540 0 g产品,加入足量NaOH溶液蒸出NH3,再加入稀硫酸,使[C(NH3)6]Cl3全部转化为C3+,然后将溶液定容至250 mL,取25.00 mL于锥形瓶中,加入过量的KI溶液,用0.100 0 ml·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液13.30 mL。Ⅱ.另取与步骤Ⅰ中等量的KI溶液于锥形瓶中,用上述标准溶液进行滴定,消耗Na2S2O3标准溶液1.30 mL。
(1)样品中钴元素的质量分数为 。 (2)若步骤Ⅱ滴定前滴定管内无气泡,滴定后有气泡,会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
第二单元 化学常用计量
发展素养(三) 模型认知——化学计算的常用方法
探究点1 守恒法在化学计算中的应用探究点2 差量法在化学计算中的应用探究点3 关系式法在化学计算中的应用作业手册
探究点1 守恒法在化学计算中的应用
守恒法的应用原理及解题步骤
例1 下面是制备硫酸的工业流程:一批32 t含硫元素99%的硫参加反应,在第一步反应中硫元素损失了2%,二氧化硫在第二步反应中有97%转化为了三氧化硫,三氧化硫在第三步反应中被吸收时,视作全部被吸收,那么这批硫粉总计可以生产98%的浓硫酸 t。
变式题 某项目学习小组设计实验确定FexS的组成,将一定量的FexS与100 mL的盐酸恰好完全反应,得到FeCl2溶液、H2S和1.6 g S单质,过滤后向滤液中滴加足量NaOH溶液,得到的沉淀经过滤洗涤,充分灼烧后称量至恒重得32 g固体。计算:(1)盐酸的浓度为 ml·L-1。
(2)x的值为 。(写出简要的计算过程,保留2位有效数字)
探究点2 差量法在化学计算中的应用
1.“差量”一般是指某一化学反应前后某一物理量的差值,如固体质量、气体体积等。2.解题步骤(1)准确写出有关反应的化学方程式。(2)深入细致地分析题意,关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”,该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等,且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比。(3)根据反应方程式,从“实际差量”寻找比例关系,列比例式求解。
3.“热重曲线”及分析“热重曲线”(TG曲线)是指使用热天平记录的热分析曲线,纵坐标为试样质量或残留率,横坐标为温度或时间。通过对热重曲线的分析,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、分解情况及生成的产物等与质量相关联的信息。
(1)对于含有结晶水的某固体M·xH2O热分解反应的过程主要有两个变化阶段:T1→T2为固体失去结晶水的过程;T3→T4为M固体分解的过程。对于具体的图像可以发生分步反应失去结晶水或M固体分解生成多种物质。(2)M固体可能为盐或氧化物,随着温度的升高,继续分解可能失去一些挥发性的物质,如NH3、CO2、CO等气体,而金属一般以化合态残留在最终产物中。
例2 如图是1.00 g MgC2O4·nH2O晶体放在坩埚里从25 ℃徐徐加热至700 ℃分解时,所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线。(已知100 ℃以上才会逐渐失去结晶水,并约在230 ℃时完全失去结晶水)试回答下列问题:(1)MgC2O4·nH2O中n= 。
(2)通过计算确定C点固体的化学式: 。
(3)通过计算确定从E点到F点过程中的化学方程式: 。 (要求写出推断过程)
变式题 高锰酸钾受热易分解,在不同温度下,发生如下反应:Ⅰ.2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑Ⅱ.3K2MnO4 2K3MnO4+MnO2+O2↑请回答:(1)取12.64 g KMnO4固体,加热至700 ℃,一段时间后剩余固体的质量为11.04 g,剩余固体中的MnO2质量为 g。
(2)取(1)剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应生成Cl2,产物中锰元素以Mn2+存在;则Cl2物质的量为 ml。
探究点3 关系式法在化学计算中的应用
1.在确定“已知量”和“待求量”之间的关系式时,一定要找出“中间量”(该“中间量”可在前一个化学反应中作生成物,而在下一个化学反应中作反应物),并通过改变相关化学方程式的化学计量数使“中间量”的计量数变成同一个数值,从而建立“已知量”和“待求量”之间的化学计量数之比,即关系式。
例3 利用碘量法测定WCl6产品纯度,实验如下:(1)称量:将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中,盖紧称重为m1 g;开盖并计时1 min,盖紧称重为m2 g;再开盖加入待测样品并计时1 min,盖紧称重为m3 g,则样品质量为 g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。
[解析] (1)称量时加入足量的CS2,盖紧称重为m1 g,由于CS2易挥发,开盖时要挥发出来,称量的质量要减少,开盖并计时1 min,盖紧称重m2 g,则挥发出的CS2的质量为(m1-m2) g,再开盖加入待测样品并计时1 min,又挥发出(m1- m2) g的CS2,盖紧称重为m3 g,则样品质量为m3 g+2(m1-m2) g-m1 g=(m3+m1-2m2) g。
(m3+m1-2m2)
0.024 ml·L-1
探究点一 守恒法在化学计算中的应用
0.100 0 ml·L-1
2. 将3.00 g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表:请回答:(1)燃烧产物中水的物质的量为 ml。
(2)该有机物的分子式为 (写出计算过程)。
加入最后半滴KIO3标准溶液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
(2)产品中Sn的质量分数为 %。
(2)该水样的COD值是 mg·L-1。(结果保留小数点后一位)
5. BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定:①称取1.222 g样品,置于小烧杯中,加入适量稀盐酸,加热溶解,边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全,静置;②过滤并洗涤沉淀;③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧;转入高温炉中,反复灼烧到恒重,称得沉淀质量为1.165 g。回答下列问题:计算BaCl2·xH2O中的x= (要求写出计算过程)。
探究点二 差量法在化学计算中的应用
[解析] (2)设起始仍为1 ml 草酸钪晶体,850 ℃时,剩余固体质量为462 g×29.8%≈138 g,由于M(Sc2O3)=138 g·ml-1,故可知550~850 ℃,1 ml Sc2(C2O4)3分解产生1 ml Sc2O3,则碳元素全部转化为气体,由于草酸根离子中碳元素为+3价,则反应产生CO2和CO两种气体,根据得失电子守恒可知CO2和CO物质的量之比为1∶1。
7. [2023·山东聊城三模] ZnCl2溶液与Na2CO3溶液混合,“沉锌”得到碱式碳酸锌[化学式为2ZnCO3·3Zn(OH)2·2H2O,M=583 g·ml-1]。(1)“沉锌”的离子方程式为 。
n[Zn(OH)2]∶n(ZnO)=1∶4
(2)碱式碳酸锌加热升温过程中固体的质量变化如图所示。350 ℃时,剩余固体中已不含碳元素,此时剩余固体的成分及物质的量之比是 。
[解析] (2)350°C时,剩余固体中已不含碳元素,即C全部以CO2的形式分解了,碱式碳酸锌的摩尔质量为583 g·ml-1,则1 ml碱式碳酸锌加热到350 ℃时,固体质量变为423 g,固体减少了583 g-423 g=160 g,160 g=2 ml×44 g·ml-1+18 g·ml-1×x,解得x=4 ml,说明分解产生了4 ml H2O,即2 ml结晶水和2 ml Zn(OH)2分解出2 ml H2O和2 ml ZnO,还有1 ml Zn(OH)2未分解,另外2 ml ZnCO3分解生成2 ml ZnO,共产生4 ml ZnO,则剩余固体中含有n(ZnO)∶n [Zn(OH)2]=4∶1。
8. 在空气中加热10.98 g草酸钴晶体(CC2O4·2H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。(1)加热到210 ℃时,固体物质的化学式为 。
(2)经测定,加热到210~310 ℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为 。
探究点三 关系式法在化学计算中的应用
10.滴定法测废水中的氨氮含量(氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中)步骤如下:①取10.00 mL废水水样于蒸馏烧瓶中,再加蒸馏水至总体积为175 mL;②先将水样调至中性,再加入氧化镁使水样呈微碱性,加热;③用25.00 mL硼酸溶液吸收蒸馏出的氨[2NH3+4H3BO3 = (NH4)2B4O7+5H2O];④将吸收液移至锥形瓶中,加入2滴指示剂,用c ml·L-1的硫酸滴定至终点[(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O = (NH4)2SO4+4H3BO3],记录消耗的体积为V mL。则水样中氮的含量是 mg·L-1(用含c、V的代数式表示)。
11.[2023·山东临沂二模] 实验室以活性炭为催化剂,由CCl2制备三氯化六氨合钴(Ⅲ){[C(NH3)6]Cl3}。为测定产品中钴的含量,进行下列实验:Ⅰ.称取3.540 0 g产品,加入足量NaOH溶液蒸出NH3,再加入稀硫酸,使[C(NH3)6]Cl3全部转化为C3+,然后将溶液定容至250 mL,取25.00 mL于锥形瓶中,加入过量的KI溶液,用0.100 0 ml·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液13.30 mL。Ⅱ.另取与步骤Ⅰ中等量的KI溶液于锥形瓶中,用上述标准溶液进行滴定,消耗Na2S2O3标准溶液1.30 mL。
(1)样品中钴元素的质量分数为 。 (2)若步骤Ⅱ滴定前滴定管内无气泡,滴定后有气泡,会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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