(共22张PPT)
模块一
化学基本概念与计算
主题3 化学计算
第10讲 利用守恒法的计算
配套练习
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一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
答案：B
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2 铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若还原产物只有4 480 mL NO2和336 mL的N2O4(已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的质量为 ( )
A. 9.02 g B. 8.51 g
C. 8.26 g D. 7.04 g
答案：B
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3 某KOH样品中含水7.62%、K2CO3 2.38%、KOH 90%，现有1.00 g样品加入46.00 mL 1.00 mol/L的盐酸中，过量的酸用1.07 mol/L的KOH溶液中和，蒸发溶液得到固体的质量为( )
A. 3.00 g B. 3.43 g
C. 4.50 g D. 无法计算
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答案：B
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4 将一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 1.8 mol/L HNO3溶液中，当固体混合物完全溶解后，在标准状况下生成1.12 L NO(HNO3的还原产物仅此一种)，再向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，若要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液体积最少应为( )
A. 300 mL B. 400 mL
C. 450 mL D. 500 mL
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答案：B
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5 部分氧化的Fe－Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A. 滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B. 样品中Fe元素的质量为2.24 g
C. 样品中CuO的质量为4.0 g
D. V＝896
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答案：B
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二、 非选择题
6 黄铁矾法是硫酸体系中除铁的常用方法，黄铵铁矾是黄铁矾中的一种[化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g/mol]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2＋，可向溶液中加入MnO2，充分搅拌，然后用氨水调节溶液的pH为 1～3，升温到95 ℃，静置即可形成黄铵铁矾沉淀。MnO2氧化Fe2＋的离子方程式为_______________________
_____________________，静置形成黄铵铁矾过程中溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
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MnO2＋4H＋＋2Fe2＋===
Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
减小
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(2) 依据下列实验和数据可确定黄铵铁矾的化学式。
Ⅰ. 称取黄铵铁矾2.400 g，加入足量NaOH溶液充分反应后过滤，向滤液中加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，得到沉淀2.330 g。
Ⅱ. 科学家曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O,300～575 ℃之间只有NH3·H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
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根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式(写出计算过程)。
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7 硫酸镍铵[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成，进行如下实验：①准确称取2.335 0 g 样品，配制成100.00 mL 溶液A；②准确量取25.00 mL 溶液A，用0.040 00 mol/L 的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2＋(离子方程式为Ni2＋＋H2Y2－===NiY2－＋2H＋)，消耗EDTA 标准溶液31.25 mL；③另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH 溶液并充分加热，生成NH3 56.00 mL(标准状况)。
(1) 若滴定管在使用前未用EDTA 标准溶液润洗，测得的Ni2＋含量将_____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(2) 氨气常用___________________检验，现象是_________________。
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偏高
湿润的红色石蕊试纸
试纸颜色由红变蓝
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(3) 通过计算确定硫酸镍铵的化学式(Ni—59，写出计算过程)。
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8 [2023南通一模]为测定某V2O5样品的纯度，进行如下实验：称取2.000 g样品，用稀硫酸溶解、定容得100 mL (VO2)2SO4溶液。量取20.00 mL溶液放入锥形瓶中，加入10.00 mL 0.500 0 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(过量)，再用0.010 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液24.00 mL。 滴定过程中发生如下反应(均未配平)：
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9 [2023南通如皋适应考]Co3O4在一定条件下可制取LiCoO2粗品，LiCoO2粗品中混有少量含Co2＋的杂质。为测定Co2＋的质量分数，现进行如下实验：准确称取1.000 g LiCoO2粗品于锥形瓶中，加入过量盐酸充分反应后，固体完全溶解后钴元素均转化为Co2＋，加入指示剂，用0.500 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Co2＋＋Y4－===CoY2－)，消耗EDTA溶液20.40 mL。准确称取1.000 g LiCoO2粗品于锥形瓶中，加入H2SO4和H3PO4的混合溶液，加入22.00 mL 1.000 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液，待样品完全溶解后，加入指示剂，用0.100 mol/L K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2＋，达到滴定终点时消耗K2Cr2O7溶液20.00 mL。实验过程中LiCoO2、K2Cr2O7可发生如下转化。
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计算样品中Co2＋的质量分数(Co—59，写出计算过程)。
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答案：n(K2Cr2O7)＝0.100 mol/L×20.00 mL ×10－3 L/mL＝2×10－3 mol
根据电子得失守恒可得：与K2Cr2O7反应的n(Fe2＋)＝6n(K2Cr2O7)＝6×2×10－3 mol＝0.012 mol
与LiCoO2反应的n(Fe2＋)＝1.000 mol/L×22.00 mL×10－3 L/mL－0.012 mol＝0.01 mol
根据电子得失守恒可得：n(LiCoO2)＝0.01 mol
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Co的总物质的量n(Co)总＝n(EDTA)＝0.500 mol/L×20.40 mL×10－3 L/mL＝0.010 2 mol
原LiCoO2粗品中含n(Co2＋)＝0.010 2 mol－0.01 mol＝2×10－4 mol
m(Co2＋)＝2×10－4 mol×59 g/mol＝0.011 8 g
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10 碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni2＋)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：
(1) 加入Na2CO3溶液时，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是_____
_______________________________________________________________
__________________。
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静置，
取上层清液于试管中，滴加1～2滴Na2CO3溶液，若无沉淀生成，则表明Ni2＋已沉淀完全
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(2) 已知常温下Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15，欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2＋)
≤2×10－5 mol/L，调节pH的范围是________。
(3) 写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式：________
__________________________。
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pH≥9
4Ni(OH)2
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(4) 若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)2，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)2。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.000 0 mol/L Fe2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用 0.010 0 mol/L KMnO4标准溶液滴定，用去KMnO4标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值(Ni—58.7，写出计算过程)。涉及的反应如下：
NiOOH＋Fe2＋＋3H＋===Ni2＋＋Fe3＋＋2H2O；
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谢谢观看
Thank you for watching第10讲 利用守恒法的计算
一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 某溶液可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3+、Al3+和K＋。取该溶液100 mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤、洗涤、灼烧，得到 1.6 g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中( )
A. 至少存在5种离子
B. Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4 mol/L
C. SO、NH一定存在，Cl－可能不存在
D. CO、Al3+一定不存在，K＋可能存在
2 铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若还原产物只有4 480 mL NO2和336 mL的N2O4(已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的质量为 ( )
A. 9.02 g B. 8.51 g C. 8.26 g D. 7.04 g
3 某KOH样品中含水7.62%、K2CO3 2.38%、KOH 90%，现有1.00 g样品加入46.00 mL 1.00 mol/L的盐酸中，过量的酸用1.07 mol/L的KOH溶液中和，蒸发溶液得到固体的质量为 ( )
A. 3.00 g B. 3.43 g
C. 4.50 g D. 无法计算
4 将一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 1.8 mol/L HNO3溶液中，当固体混合物完全溶解后，在标准状况下生成1.12 L NO(HNO3的还原产物仅此一种)，再向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，若要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液体积最少应为 ( )
A. 300 mL B. 400 mL C. 450 mL D. 500 mL
5 部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A. 滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H＋
B. 样品中Fe元素的质量为2.24 g
C. 样品中CuO的质量为4.0 g
D. V＝896
二、 非选择题
6 黄铁矾法是硫酸体系中除铁的常用方法，黄铵铁矾是黄铁矾中的一种[化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g/mol]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2+，可向溶液中加入MnO2，充分搅拌，然后用氨水调节溶液的pH为 1～3，升温到95 ℃，静置即可形成黄铵铁矾沉淀。MnO2氧化Fe2+的离子方程式为____________________________________，静置形成黄铵铁矾过程中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2) 依据下列实验和数据可确定黄铵铁矾的化学式。
Ⅰ. 称取黄铵铁矾2.400 g，加入足量NaOH溶液充分反应后过滤，向滤液中加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，得到沉淀2.330 g。
Ⅱ. 科学家曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O，300～575 ℃之间只有NH3·H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式(写出计算过程)。
7 硫酸镍铵[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成，进行如下实验：①准确称取2.335 0 g 样品，配制成100.00 mL 溶液A；②准确量取25.00 mL 溶液A，用0.040 00 mol/L 的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2+(离子方程式为Ni2+＋H2Y2-===NiY2-＋2H＋)，消耗EDTA 标准溶液31.25 mL；③另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH 溶液并充分加热，生成NH3 56.00 mL(标准状况)。
(1) 若滴定管在使用前未用EDTA 标准溶液润洗，测得的Ni2+含量将_______
(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(2) 氨气常用____________________________检验，现象是_______________
________________________________________________________。
(3) 通过计算确定硫酸镍铵的化学式(Ni—59，写出计算过程)。
8 [2023南通一模]为测定某V2O5样品的纯度，进行如下实验：称取2.000 g样品，用稀硫酸溶解、定容得100 mL (VO2)2SO4溶液。量取20.00 mL溶液放入锥形瓶中，加入10.00 mL 0.500 0 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(过量)，再用0.010 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液24.00 mL。 滴定过程中发生如下反应(均未配平)：
VO＋Fe2+＋H＋―→VO2+＋Fe3+＋H2O；
MnO＋Fe2+＋H＋―→Mn2+＋Fe3+＋H2O。
计算V2O5样品的纯度(V—51，写出计算过程)。
9 [2023南通如皋适应考]Co3O4在一定条件下可制取LiCoO2粗品，LiCoO2粗品中混有少量含Co2+的杂质。为测定Co2+的质量分数，现进行如下实验：准确称取1.000 g LiCoO2粗品于锥形瓶中，加入过量盐酸充分反应后，固体完全溶解后钴元素均转化为Co2+，加入指示剂，用0.500 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Co2+＋Y4-===CoY2-)，消耗EDTA溶液20.40 mL。 准确称取1.000 g LiCoO2粗品于锥形瓶中，加入H2SO4和H3PO4的混合溶液，加入22.00 mL 1.000 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液，待样品完全溶解后，加入指示剂，用0.100 mol/L K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+，达到滴定终点时消耗K2Cr2O7溶液20.00 mL。实验过程中LiCoO2、K2Cr2O7可发生如下转化。
LiCoO2Co2+ Cr2OCr3+
计算样品中Co2+的质量分数(Co—59，写出计算过程)。
10 碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：
(1) 加入Na2CO3溶液时，确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是____________
______________________________________________________________________。
(2) 已知常温下Ksp[Ni(OH)2]＝2×10-15，欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-5 mol/L，调节pH的范围是________。
(3) 写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式：______________
________________________________________。
(4) 若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)2，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)2。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.000 0 mol/L Fe2+标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用 0.010 0 mol/L KMnO4标准溶液滴定，用去KMnO4标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值(Ni—58.7，写出计算过程)。涉及的反应如下：
NiOOH＋Fe2+＋3H＋===Ni2+＋Fe3+＋2H2O；
5Fe2+＋MnO＋8H＋===5Fe3+＋4H2O＋Mn2+。
第10讲 利用守恒法的计算
1 B 2 B 3 B 4 B 5 B
6 (1) MnO2＋4H＋＋2Fe2+===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O 减小
(2) 由z＝＝2，y＝×2＝3，
18 g/mol×x＋56 g/mol×3＋96 g/mol×2＋17 g/mol×w＝480 g/mol，
由化合价代数和为零：x×(＋1)＋3×(＋3)＋2×(－2)＋w×(－1)＝0，解得：x＝1，w＝6，
黄铵铁矾的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6。
7 (1) 偏高 (2) 湿润的红色石蕊试纸 试纸颜色由红变蓝
(3) n(Ni2+)＝0.040 00 mol/L×31.25 mL×10-3 L/mL＝1.250×10-3 mol，
n(NH)＝＝2.500×10-3 mol，
n(SO)＝ eq \f(2n(Ni2+)＋n（NH）,2)
＝＝2.500×10-3mol，
m(Ni2+)＝59 g/mol×1.250×10-3 mol＝0.073 75 g，
m(NH)＝18 g/mol×2.500×10-3 mol＝0.045 00 g，
m(SO)＝96 g/mol×2.500×10-3 mol＝0.240 0 g，
n(H2O)＝×(2.335 0 g×－0.073 75 g－0.045 00 g－0.240 0 g)＝1.250×10-2 mol，x∶y∶m∶n＝n(NH)∶n(Ni2+)∶n(SO)∶n(H2O)＝(2.500×10-3 mol)∶(1.250×10-3 mol)∶(2.500×10-3 mol)∶(1.250×10-2 mol)＝2∶1∶2∶10，硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O 。
8 根据得失电子守恒可得：n(Fe2+)＝2n(V2O5)＋5n(MnO)
n(V2O5)＝ eq \f(n(Fe2+)－5n（MnO）,2)＝(0.500 0 mol/L×10.00 mL×10-3 L/mL－5×0.010 00 mol/L×24.00 mL×10-3 L/mL)××＝9.500×10-3 mol，
m(V2O5)＝182 g/mol×9.500×10-3 mol＝1.729 g，
w＝×100%＝×100%＝86.45%
9 n(K2Cr2O7)＝0.100 mol/L×20.00 mL ×10-3 L/mL＝2×10-3 mol
根据电子得失守恒可得：与K2Cr2O7反应的n(Fe2+)＝6n(K2Cr2O7)＝6×2×10-3 mol＝0.012 mol
与LiCoO2反应的n(Fe2+)＝1.000 mol/L×22.00 mL×10-3 L/mL－0.012 mol＝0.01 mol
根据电子得失守恒可得：n(LiCoO2)＝0.01 mol
Co的总物质的量n(Co)总＝n(EDTA)＝0.500 mol/L×20.40 mL×10-3 L/mL＝0.010 2 mol
原LiCoO2粗品中含n(Co2+)＝0.010 2 mol－0.01 mol＝2×10-4 mol
m(Co2+)＝2×10-4 mol×59 g/mol＝0.011 8 g
原LiCoO2粗品中Co2+的质量分数＝×100%＝1.18%
10 (1) 静置，取上层清液于试管中，滴加1～2滴Na2CO3溶液，若无沉淀生成，则表明Ni2+已沉淀完全 (2) pH≥9
(3) 4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O
(4) n(Fe2+)＝0.100 L×1.000 0 mol/L＝0.100 0 mol，
n(KMnO4) ＝0.010 mol/L×0.020 0 L＝ 2.000×10-4 mol，
MnO～5Fe2+，20.00 mL溶液中与KMnO4反应的n(Fe2+) ＝5n(KMnO4)＝5×2.000×10-4 mol＝1.000×10-3 mol，
NiOOH～Fe2+，n(NiOOH)＝0.100 mol－1.000×10-3 mol×＝0.090 0 mol，
n[Ni(OH)2]＝＝0.010 0 mol，
x∶y＝n(NiOOH)∶n[Ni(OH)2]＝0.090 0 mol∶0.010 0 mol＝9∶1，即x＝9，y＝1。
