高三化学一轮知识点系列大全：考点三 物质的量应用于化学方程式的计算（一） Word版含解析

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考点三 物质的量应用于化学方程式的计算
Ⅰ.课标要求
认识摩尔是物质的量的基本单位，能用于进行简单的化学计算。
Ⅱ.考纲要求
1．能根据物质的量与微粒数目、气体体积之间的相互关系进行有关计算。
2．能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算。
Ⅲ.教材精讲
物质的量应用于化学方程式的计算属高考基本考点，涉及的知识点范围比较广，高考常考热点主要是运用计算技巧进行化学方程式的有关计算。
深刻理解化学方程式的含义，充分利用化学反应前后的有关守恒关系
解题策略 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
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
下面介绍几种此类计算常见解题方法：
1．差量法——根据变化前后的差量列比例式计算
解题的一般步骤可分为：
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、密度、反应过程中热量的变化等，且该差量的大小与参加反应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。
例1．（2005吉林二模）充分锻烧黄铁矿W克，反应完全后，冷却到室温，称的固体物质的质量是m g，生成SO2为V升，则黄铁矿中FeS2的含量是（假设矿石中的杂质受热不分解，也不会与SO2反应）
A、60V/22.4W×100%　　B、22.4V/60W×100%
C、80V/22.4W×100%　　D、3(W-m)/W×100%
【解析】
本题是考查“差量法”的选择型计算题，设黄铁矿中含FeS2的质量为X.利用固体差，可得答案为D。

例2．取0.15L未知浓度的浓硫酸，加入铜片后加热，使铜片全部溶解。冷却所得的溶液到室温后定容为1L，取出定容后的溶液50mL，加入还原铁粉7.00g，充分反应后生成1.68L（标准状况）气体，溶液下部残渣质量为3.04g，所得溶液中只有硫酸亚铁。求原硫酸溶液的物质的量浓度。
【解析】
可将题中信息概括如下：
0.15L浓硫酸1L溶液（CuSO4和H2SO4）50mL溶液生成1.68LH2（相当于0.075mol、消耗4.2gFe）、残留3.04g固体（可能是铜或铜、铁混合物）、FeSO4溶液。
先判断最后一步反应中铁是否过量：2.8g铁若完全跟硫酸铜反应可生成3.2g铜。说明铁过量，最后残留固体是铁、铜的混合物。
用差量法计算50mL溶液中CuSO4的物质的量为0.03mol。
所以原溶液中共有H2SO4：（0.075+0.03×2）×=2.7mol
硫酸的物质的量浓度为18mol/L。
2．守恒法——利用质量、元素（原子）、得失电子、电荷守恒计算

化学式：正化合价总数=|负化合价总数|
物质 电解质溶液：所有阳离子所带正电荷总数=所有阴离子所带负电
荷总数（电荷守恒）

氧化还 单一反应：氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
原反应 多个连续反应：找出化合价在变化前后真正变化的物
质及所反应的量
化学反应 离子反应：等号两边离子所带电荷数相等
电化学 阳（负）极失电子总数=阴（正）极得电子总数
串联的原电池（电解池），各极上转移电子数相等
气相反应：反应物总键能=生成物总键能+反应热

化学方程式

宏观：参加反应 m（反应物）=反应生成 m（生成物）
质量守恒定律—— 微观：元素种类不变，各元素原子个数守恒
利用守恒法解题可避免书写繁琐的化学方程式和细枝末节的干扰，直接找出其中特有的守恒关系，提高解题的速度和准确度。守恒法解题成功的关键在于从诸多变化和繁杂数据中寻找恒量对象关系。
例3、有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其中含水7.62％，K2CO3 2.88%,KOH　90％，若将此样品1克加入到46.00ml的1mol/l盐酸中，过量的酸再用1.07mol/lKOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体质量为（ ）
A．1.71g B. 3.43g C. 5.14g D. 6.86g
【解析】
此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl-全部来自于盐酸中的Cl-，在整个过程中Cl-守恒。即n(KCl)=n(HCl)，可得结果为B。
3．关系式法——多步变化用物质的量的关系首尾列式计算
关系式法适用于多步进行的连续反应，以中间产物为媒介，找出起始原料和最终产物的关系式，可将多步计算一步完成。有时利用关系式法列出的比例式与利用原子个数守恒列出的比例式相一致，但不能一概而论，关键在于中间过程的变化。要善于区分，正确选择解题技巧。
例4．接触法制硫酸每天的尾气中含少量的二氧化硫，为防止大气污染，在排放前要进行综合利用。
（1）某硫酸厂每天排放的11200m3（标况）尾气中含0.2%（体积分数）的二氧化硫，问用氢氧化钠溶液、石灰、及氧气处理后。假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏(CaSO4·2H2O)。
（2）如果将一定体积的尾气通入100mL3mol∙L-1的NaOH溶液中使其完全反应，经低温、低压蒸得固体19.0g，通过计算确定所得固体物质的成分及其物质的量。
【解析】
（1）由S元素守恒，可得关系式：SO2～CaSO4·2H2O

（2）原NaOH的物质的量为：100×10-3L×3mol∙L-1=0.3mol
当0.3molNaOH完全转化为NaHSO3时，质量为：0.3mol×104g∙mol-1=31.2g
当0.3molNaOH完全转化为Na2SO3时，质量为：0.5×0.3mol×126g∙mol-1=18.9g
现生成固体为19.0克，故生成物为Na2SO3 和NaHSO3的混合物；设混合物中Na2SO3 和NaHSO3物质的量分别为x、y
则 解之得
所得固体为0.046 mol Na2SO3和0.127 mol NaHSO3的混合物。
【点评】有关多步化学反应的计算问题，属于常规计算考点之一，抓住元素守恒总结出关系式，然后展开计算，是解此类题的关键。
4．极值法——极端假设的计算方法
极值法就是将复杂的问题假设为处于某一个或某两个极端状态，并站在极端的角度分析问题，求出一个极值，推出未知量的值，或求出两个极值，确定未知量的范围，从而使复杂的问题简单化。
其主要应用于：
(1)判断混合物的组成：把混合物看成某组分的纯净物进行计算，求出最大值、最小值，再进行分析讨论。
(2)判断可逆反应中某个量的关系：把可逆反应看作向某个方向进行到底的状况。
(3)判断可逆反应体系中气体的平均相对分子质量的大小变化，把可逆反应看成向左或向右进行的单一反应。
(4)判断生成物的组成：把多个平行反应看作逐个单一反应。
例5、某温度时CuSO4的溶解度是25克,若温度不变,将32克无水CuSO4粉末撒入 m g水中,形成饱和溶液并有CuSO4．５Ｈ２Ｏ晶体析出时，则　 m的取值范围是
Ａ．１８g≤m≤128g B.36g≤m≤180g C.18g＜m＜128g D.36g＜m＜180g
【解析】
m g水中一部分作为溶剂水，一部分作为结晶水。可采用极值思想，用假设的方法讨论m 的上限和下限，从而确定m 的取值范围。答案为C。
5．图象法——运用图象中的函数关系分析计算
一般解题思路：
(1)根据题设条件写出各步反应的化学方程式，并通过计算求出各转折点时反应物的用量和生成物的生成量，以确定函数的取值范围。
(2)根据取值范围，在图象上依次作起点、转折点、终点，并连接各点形成图象。
(3)利用图象的直观性，找出其中的函数关系，快速解题。
例6、准确称取6克铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）放入盛有100ml某浓度的硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10ml的NaOH溶液，产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如图所示。请填空回答：
v/ml



(1)H2SO4溶液的物质的量浓度为　　　　　　；
（2）a=2.3,用于沉淀铁离子，消耗的体积是　　　　,铝土矿中各组成成分的质量分数：Al2O3为　　　　，Fe2O3为　　　　　，SiO2为　　　　　。
（3）a值的范围应是　　　，在这个范围内，a值越大，　　　的质量分数越小
【解析】
（1）由图像可知当加入35mlNaOH溶液时，滤液中过量的硫酸被中和，且Fe3+、Al3+全部沉淀，用整体法分析反应的过程，消耗H离子的物质的量等于OH离子的物质的量，得硫酸的物质的量浓度为：0.035×10×1/2/0.01＝1.75（mol/l）
（2）用隔离法考查：从溶解Al(OH)3消耗，推知用于Al3+沉淀所消耗的NaOH溶液30ml，则沉淀Fe3+所消耗的NaOH溶液为：35-30-2.3＝2.7（ml）
再根据反应前后各元素的原子的物质的量不变，可分别求出Al2O3，Fe2O3的物质的量为85％、12％。
（3）用隔离法考查：沉淀Fe3+所消耗的NaOH溶液为35-30-a＝（5-a）ml不难看出a值肯定应小于5，假设铝矿土样品中不含SiO2，则可求出a的最小值为1.64ml。故a的取值范围为：1.64