2013届高三化学题型专题复习专题四综合计算题

2013届高三化学题型专题复习
专题四、综合计算题
【考点梳理】
1. 理解摩尔（mol）、摩尔质量、气体摩尔体积（标准状况下）、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义，并能进行有关计算（混合气体的平均相对分子质量的相关计算不作要求）。
2. 能正确书写化学方程式，并能根据质量守恒定律进行有关计算。
3.能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行简单化学反应反应热的计算。
4.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。
5.了解水的电离和水的离子积常数。了解溶液pH的定义，能进行溶液pH的简单计算。
6.理解难溶电解质存在沉淀溶解平衡，能运用溶度积常数进行简单计算。
【真题再现】（5年的）
1.（2008年江苏卷，20）（10分）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O2 2SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）
请回答下列问题：
（1）判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母）
a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变 d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是 。（填字母）
a．向装置中再充入N2 b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂 d．生高温度
（3）求该反应达到平衡时SO3的转化率（用百分数表示）。
（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？
参考答案：
（10分）
（1）bc （2）b
（3）消耗的O2物质的量：
生成的SO3物质的量：
SO2和SO3的物质的量和：
反应前的SO2物质的量：
SO2的转化率：
（4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量
2. （2009年江苏卷，18）（10分）二氧化氯（ClO2）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。
⑴在ClO2的制备方法中，有下列两种制备方法：
方法一：NaClO3＋4HCl＝2ClO2↑＋Cl2↑＋NaCl＋2H2O
方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O
用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水消毒，其主要原因是 。
⑵用ClO2处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（ClO2—）。2001年我国卫生部规定，饮用水中的ClO2—含量应不超过0.2 mg·L－1。
饮用水中的ClO2、ClO2—含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I—还原为ClO2—、Cl—的转化率与溶液pH的关系如右图所示。当pH≤2.0时，ClO2—也能被I—完全还原为Cl—。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定：
2 Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI
①请写出pH≤2.0 时ClO2—与I—反应的离子方程式 。
②请完成相应的实验步骤：
步骤1：准确量取V mL水样加入到锥形瓶中。
步骤2：调节水样的pH为7.0～8.0。
步骤3：加入足量的KI晶体。
步骤4：加入少量淀粉溶液，用c mol·L－1 Na2S2O3溶液
滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V1 mL。
步骤5： 。
步骤6：再用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
③根据上述分析数据，测得该饮用水中ClO2—的浓度为 mol·L－1（用含字母的代数式表示）。
④若饮用水中ClO2－的含量超标，可向其中加入适量的Fe2＋将ClO2－还原成为Cl－，该反应的氧化产物是 （填化学式）。
参考答案：（本题10分）
⑴方法二制备的ClO2中不含Cl2
⑵①ClO2－＋4H＋＋4I－＝Cl－＋2I2＋2H2O
②调节溶液的pH≤2.0
③
④Fe(OH)3
3. （2010年江苏卷，18）（12分）正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是：
。
②共沉淀反应的化学方程式为 。
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能 。
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。
在上述溶解过程中，S2O32- 被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为 。
Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水。
则1000℃时，剩余固体的成分为 。（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分为 。（填化学式）。
参考答案：(1)
①Fe2+在碱性条件下更易被氧化（凡合理答案均可）
②（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
（2）①8LiCoO2＋Na2S2O3＋11H2SO4＝4Li2SO4＋8CoSO4＋Na2SO4＋11H2O
②CoO Co2O3、Co3O4
4. （2011年江苏卷，18）(12分) Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗剂、真空干燥得到固体样品。反应方程式为
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗剂是否完全的方法是 。
(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式： 。
(3)准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O2 ，得到224.0mL O2（标准状况下）。计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。
参考答案：
（1）取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba(NO)溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全（取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不显红色，表示已洗涤完全）

设样品中AgO的物质的量为x，AgO 的物质的量量为y
5. （2012年江苏卷，18）(12 分)硫酸钠-过氧化氢加合物(xNa2SO4 ·yH2O2 ·zH2O)的组成可通过下列实验测定：①准确称取1. 7700 g 样品，配制成100. 00 mL 溶液A。②准确量取25. 00 mL 溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2 溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0. 5825 g。③准确量取25. 00 mL 溶液A，加适量稀硫酸酸化后，用0. 02000 mol·L-1KMnO4 溶液滴定至终点，消耗KMnO4 溶液25. 00 mL。H2O2 与KMnO4 反应的离子方程式如下：2MnO4- +5H2O2+6H＋=2Mn2＋+8H2O+5O2↑
(1)已知室温下BaSO4 的Ksp =1. 1×10-10，欲使溶液中c(SO42－ )≤1. 0×10-6 mol·L-1，应保持溶液中c(Ba2＋)≥ mol·L-1。
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO4- 被还原为MnO2，其离子方程式为 。
(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。
参考答案：
(1)1. 1×10-4
(2)2MnO4－+3H2O2=2MnO2↓+3O2↑+2OH－+2H2O
(3)n(Na2SO4)= n(BaSO4)= 0. 5825g/233g·mol－1 =2. 50×10-3 mol
2MnO4- +5H2O2+6H＋=2Mn2＋+8H2O+5O2↑
n(H2O2)= 5/2×0. 02000 mol·L-1×25. 00 mL/1000 mL·L-1 =1. 25×10-3mol
m(Na2SO4)= 142 g·mol－1 ×2. 50×10-3 mol=0. 355 g
m(H2O2)= 34 g·mol－1×1. 25×10-3 mol=0. 0425 g
n(H2O)=（1. 7700 g×25. 00 mL/100. 00mL-0. 355 g-0. 0425 g）/18 g·mol－1 =2. 50×10-3mol
x ：y ：z =n(Na2SO4) ：n(H2O2) ：n(H2O)= 2 ：1 ：2
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O
【命题趋势】
1.从对近五年的高考试题分析看，以考查计算能力为主的第18题（除2008年是第20题外，其他几年都是18题）的命题趋势基本上是以中和滴定、氧化还原滴定、热重分析等原理，利用酸碱守恒、电子守恒、质量守恒、电荷守恒等方法对特定物质的质量、浓度、质量分数、转化率、化学式等进行相关计算。
2.在考查计算能力的同时，还会根据试题的情景考查滴定、加热分解、电化学等化学实验方面的知识，当然也会在实验综合题、反应原理综合题等大题中考查与试题情景相关的计算问题。
3.从之前高考命题专家们传达的命题思想可知，高考不会考查偏、怪以及过于追求计算技巧类的计算题，所以对计算方法、计算原理的考查要求有降低的趋势；高考命题专家们也不赞成人为的编试题、凑数据，而要以真实的工业生产情景或实验情景的相关数据作为已知的数据条件，所以可能会出现对真实的工业生产情景或实验情景的教大篇幅的介绍，但是其原理可能并不难，甚至简单明了，不过可能出现计算数据相对繁琐（非整数）的情况。
【典型错误】
1.首先是因为我省高考的模式问题导致考生对化学的不重视，使相当多的考生放弃了与计算相关的问题，即使这个问题可能很简单，也有许多考生主动放弃。也有相当多的考生答题速度偏慢，答题时间不足，最终来不及做计算题。
案例：有一部分B档的边缘生和C档的学生几乎每次考试的计算部分都放弃不做或来不及做。
2.没有耐心审题，没有搞清楚题意，没有搞清楚与计算相关的原理。
案例：比如2009年的18题第(2)小题的第③问，所求的“饮用水中ClO2-的浓度”与两次滴定中所耗 Na2S2O3溶液量的关系 没有分析清楚，所以无法建立正确的量比关系，从而不能得到正确的答案。
再比如2010年18题的“Co(OH)2在空气中
加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。
已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水， 则1000℃时，剩余固体的成分为
（填化学式），在350~400℃范围内，剩余固体的成分为 （化学式），考生不会建立Co(OH)2与热分解后的可能产物CoxOy之间的关系，从而无法求出其化学式。当分解温度处于两个产生固定组成的温度之间时，很多学生不能很快意识到分解产物的化学式也处于两个固定组成的化学式之间。
3.将相关量的比例关系、化学式的式量、单位的换算、滴定时取用待测液占待测液总量的比例等搞错搞漏。
案例：没有配平化学方程式而搞错相关量的比例关系；没有注意元素的质量守恒而比例关系；将化学式的式量计算错误；将一定量的待测定的物质配制成一定体积（1L）的待测液，取其中的20mL进行滴定后，没有换算成原体积来计算待测定的物质的量；不注意毫升与升等单位的换算等错误层出不穷。
4.粗心大意、数据计算错误、小数点位置搞错、没有按要求保留小数点后的位数或有效数字的位数。
案例：准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O2 ，得到224.0mL O2（标准状况下）。计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。考生在回答本题时不仅会因为忽视了Ag2O的分解而出错，还会发生对Ag2O2、 Ag2O相对分子质量的计算错误，有效数字没有达到相应的位数而出错等。
【思路方法】
1.认真审题，梳理已知条件（注意隐含条件）与所求量（未知量）之间的关系，将已知条件（数据）转化为计算时需要的数据（比如将质量转化为物质的量），正确建立已知量与未知量之间的比例关系。
2.近年来与计算相关的高考题通常可以通过守恒法（包括质量守恒、电子守恒、电荷守恒等），差量法（包括质量差量、物质的量差量、气体体积差量、热量差量等），极限极值法，平均值法。
【拓展练习】
1. （12分）KMnO4是一种用途广泛的氧化剂，可由软锰矿（主要成分为MnO2）通过下列方法制备：①软锰矿与过量KOH、KC1O3固体熔融生成K2MnO4；②溶解、过滤后将滤液酸化，使K2MnO4完全转变为MnO2和KMnO4；③滤去MnO2，将滤液浓缩、结晶得深紫色的KMnO4产品。
（1）制备过程中，为了提高原料的利用率，可采取的措施是 。
（2）滤液酸化时，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4的离子方程式是 。
（3）测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定
①配制250mL0． 标准Na2S2O3溶液，需准确称取Na2S2O3固体的质量 g．
②取上述制得的KMnO4产品0．316g，酸化后用标准Na2S2O3溶液进行滴定，滴定至终点消耗Na2S2O3溶液12．00mL。计算该KMnO4产品的纯度。（有关离子方程式为：8MnO4- +5S2O32- +14H+ = 10 SO42－+8Mn2- + 7H2O）
2. （12分）纯净的过氧化钙（CaO2）是白色的结晶粉末，难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，常温下较为稳定，是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。已知：
① 在潮湿空气中CaO2能够发生反应：CaO2＋2H2O → Ca(OH)2＋H2O2
2CaO2＋2CO2 → 2CaCO3＋O2
② CaO2与稀酸反应生成盐和H2O2：CaO2＋2H＋ → Ca2＋＋H2O2
在实验室可用钙盐制取CaO2·8H2O，再经脱水制得CaO2。CaO2·8H2O在0℃时稳定，在室温时经过几天就分解，加热至130℃时逐渐变为无水CaO2。
其制备过程如下：
根据以上信息，回答下列问题：
（1）用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是 ；
（2）为了控制沉淀温度为0℃左右，在实验室宜采取的方法是 ；
（3）该制法的副产品为 （填化学式），为了提高副产品的产率，结晶前要将溶液的pH调整到合适范围，可加入的试剂是 。
A．盐酸 B．氨水 C．稀硫酸 D．氢氧化钠溶液
（4）为了检验“水洗”是否合格的方法是 ；
（5）测定产品中CaO2的含量的实验步骤是：
第一步：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol/L的H2SO4溶液，充分反应。
第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步：逐滴加入浓度为c mol/L的Na2S2O3溶液至反应完全，消耗Na2S2O3溶液V mL。
【已知：I2+2S2O32－= 2I－+S4O62－（无色）】
①第三步中说明反应恰好完全的现象是 ；
②CaO2的质量分数为 (用字母表示)；
③某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO2的质量分数可能 （填“不受影响”、“偏低”或“偏高”），原因：是 。
3. (12分)某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点，它使用的电解质是可溶性的甲基磺酸铅，电池的工作原理：
⑴放电时，正极的电极反应式为 ；充电时，Pb电极应该连接在外接电源的 (填“正极”或“负极”)。
⑵工业用PbO2来制备KClO4的工业流程如下：
①写出NaClO3与PbO2反应的离子方程式： 。
②工业上可以利用滤液Ⅰ与KNO3发生反应制备KClO4的原因是
。
⑶PbO2会随温度升高逐步分解，称取23.9gPbO2，其受热分解过程中各物质的质量随温度的变化如右图所示。
若在某温度下测得剩余固体的质量为22.94g，则该温度下PbO2分解所得固体产物的组成为：
（写化学式），其物质的量之比为 。
4. （12分）纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。
电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解Cu(NO3)2稀溶液制备。
湿化学法的制备过程为：在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂——肼（N2H4），加热并保持温度在90℃。检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为：
4CuSO4 + N2H4 + 8KOH ＝ 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
（1）电化学法制备Cu2O时，铜棒做 极，阴极生成Cu2O的电极反应式为：
。
（2）湿化学法中，检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是：
。
（3）湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g（设仅含Cu2O和Cu），加入足量的稀硝酸，充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，试计算产品中Cu2O的质量分数。
【参考答案】
1．共12分。
（1）将③中MnO2回收利用（2分）
（2）3MnO42－+4H+=MnO2↓+2MnO4－+2H2O（2分）
（3）①3.95（3分）
② 8KMnO4 ～ 5S2O32－
8×158 g 5 mol
0.316 g×w 0.100 mol·L-1×12.00 mL×10-3 L·mL-1
w =96％(或0.96)（5分）
2. （1）CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O → CaO2·8H2O↓+2NH4Cl
或：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O +6H2O → CaO2·8H2O↓+2NH4Cl （2分）
（2）冰水浴冷却（或将反应容器浸泡在冰水中） （1分）
（3）NH4Cl A （2分，各1分）
（4）取最后的洗涤液加入用稀硝酸酸化的硝酸银溶液（答案不全不给分） （1分）
（5）①溶液由蓝色变为无色 （1分）
② （2分）
③偏高（1分），在酸性条件下空气中的O2也可以把KI氧化为I2，使消耗的Na2S2O3增多，从而使测得的CaO2的质量分数偏高 (2分)
3. ⑴4H++PbO2+2e—＝Pb2++2H2O 负极
⑵①PbO2+ClO3—+2H+=Pb2++ClO4—+H2O
②KClO4的溶解度较小
⑶Pb2O3和Pb3O4 1：1（每空2分，共12分）
4．（12分）
（1）阳极（2分） 2Cu2+ + 2e－+ H2O == Cu2O+2H+ （2分）
（2）丁达尔效应（或详细叙述操作）（2分）
（3）n(Cu2O) · 144mol·L—1 + n(Cu) · 64mol·L—1 =1.760 g
n(Cu2O) · 2 + n(Cu) · 2 = 0.224/22.4 mol ·3 （3分）
解得：n(Cu2O)= 0.01 mol n(Cu)=0.005 mol w(Cu2O) = 0.818（3分）