2022年 江苏高考 命题区间二 角度二 以物质的量为中心的计算

角度二　以物质的量为中心的计算
1．常考题型
(1)物质含量(纯度)的计算
根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，求出混合物中某一成分的物质的量或质量，再除以样品的总物质的量或质量。
物质的质量分数(纯度)＝×100%
(2)确定化学式的计算
①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量；②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量；③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量；④各粒子的物质的量之比即为物质化学式中各粒子的下标比。
(3)热重分析计算
①设晶体为1 mol；②失重一般是先失水，再失气态非金属氧化物；③计算每步的m余，＝固体残留率；④晶体中金属质量不减少，仍在m余中；⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m0，由n金属∶n0即可求出失重后物质的化学式。
2．常用计算方法
(1)关系式法
①在多步反应中，若第一步反应的产物，是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式，将该物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间量的关系。
②多步反应也可以利用原子守恒建立关系式。
③多步连续氧化还原反应可以通过得失电子守恒建立关系式。
(2)守恒法：守恒法是中学化学计算中的一种常用方法，它包括质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。它们都是抓住有关变化的始态和终态，淡化中间过程，利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变；②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等；③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式，从而达到简化过程、快速解题的目的。
3．计算题解题能力提升
(1)审题方法
审题时要“边读题边画图”；审题时要用线条、箭头、符号、数据等展示题意。画图就是标注出实验的主要过程和实验数据的测定。
(2)审题举例
用间接滴定法测定某葡萄糖酸钙产品{M[Ca(C6H11O7)2·H2O]＝448 g·mol－1}的纯度，其步骤如下：
①称取产品0.600 g置于烧杯中，加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解；
②加入足量(NH4)2C2O4溶液，用氨水调节pH为4～5，生成白色沉淀，过滤、洗涤；
③将②洗涤后所得的固体溶于稀硫酸溶液中，用0.020 00 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，消耗KMnO4标准溶液25.00 mL。
(1)用KMnO4标准溶液滴定待测液的反应原理为_______________________________(用离子方程式表示)，
判断滴定达到终点的现象为________________________________________________。
(2)根据以上实验数据，测得产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为________(保留三位有效数字)。
审题流程
5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
定量关系式：
5Ca(C6H11O7)2·H2O～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO
5 mol　 2 mol
n　 0.020 00 mol·L－1×25.00×10－3L
则n＝×0.020 00 mol·L－1×0.025 L＝1.250×10－3 mol
m[Ca(C6H11O7)2·H2O]＝n·M[Ca(C6H11O7)2·H2O]
葡萄糖酸钙晶体的纯度为×100%≈93.3%。
答案　(1)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　滴入最后一滴高锰酸钾标准溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色
(2)93.3%
1．[2021·湖北1月选考模拟，16(5)]某同学用5.60 g干燥铁粉制得无水FeCl3样品13.00 g，该次实验的产率是________。
答案　80.00%
解析　根据2Fe＋3Cl22FeCl3可求5.60 g干燥铁粉完全转化为FeCl3的质量为×162.5 g·mol－1＝16.25 g，则产率为×100%＝80.00%。
2．测定产品Li2S的纯度
取产品a g于锥形瓶中，加入V1 mL c1 mol·L－1的硫酸(足量)，充分反应后排尽产生的气体，滴入2滴酚酞，用c2 mol·L－1的NaOH标准溶液进行滴定，达到滴定终点时，消耗NaOH标准溶液的体积为V2 mL。
(1)达到滴定终点的现象是_____________________________________。
(2)产品Li2S的质量分数为______________________________________(用代数式表示)。
答案　(1)溶液颜色由无色变为浅红色且半分钟内不褪色
(2)×100%
解析　(1)由于指示剂是酚酞，故滴定终点的现象为溶液颜色由无色变为浅红色且半分钟内不褪色。
(2)由H2SO4＋Li2S===H2S↑＋Li2SO4可知，该反应消耗硫酸的量加滴定时氢氧化钠消耗的硫酸的量等于硫酸总量，上述反应消耗n(Li2S)＝n(H2SO4)＝c1V1×10－3 mol－ mol，m(Li2S)＝n(Li2S)·M(Li2S)，产品Li2S的质量分数为×100%。
3．(2020·嘉兴市教学质量评估)取30.8 g甲酸铜[(HCOO)2Cu]在隔绝空气的条件下加热分解，会生成含两种红色固体的混合物A和混合气体B；若相同质量的甲酸铜在空气中充分加热，则生成黑色固体D和CO2、H2O。固体A和D质量相差2.4 g。则：
(1)红色固体A中Cu单质的物质的量为________ mol。
(2)将混合气体B置于O2中充分燃烧，消耗O2的体积是________ L(换算为标准状况)。
答案　(1)0.1　(2)2.8
解析　(1)n[(HCOO)2Cu]＝＝0.2 mol，在隔绝空气的条件下加热分解，会生成含两种红色固体的混合物A，设Cu的物质的量为x，Cu2O的物质的量为y，x＋2y＝0.2 mol，在空气中加热生成CuO，增加2.4 g，x＋y＝＝0.15 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.05 mol。
(2)由(1)可知甲酸铜[(HCOO)2Cu]在隔绝空气的条件下加热分解，会生成含两种红色固体的混合物A，A中n(Cu)∶n(Cu2O)＝0.1 mol∶0.05 mol＝2∶1，则(HCOO)2Cu分解的化学方程式为4(HCOO)2Cu2Cu＋Cu2O＋4H2O＋5CO↑＋3CO2↑，0.2 mol(HCOO)2Cu分解生成n(CO)＝×0.2 mol＝0.25 mol，置于O2中充分燃烧，消耗O2的体积是0.25 mol××22.4 L·
mol－1＝2.8 L。