(共63张PPT)
题型六 综合计算题(5年5考)
2
题型突破
1
题型特点
3
典例锐练
4
广东真题
5
素养进阶
综合计算题常以科技前沿、国防材料、能源开发等真实场景为载体,聚焦图表数据分析、化学方程式简单计算、元素质量比、化合价计算、图表信息提取、元素守恒应用等高频考点进行考查。
可能用到的相对原子质量:H—1 B—11 C—12 N—14 O—16 Na—23 Mg—24 Al—27 Si—28 P—31 S—32
Cl—35.5 K—39 Ca—40 Mn—55 Fe—56 Co—59 Ni—59 Cu—64 Zn—65
1.(2025·湖北节选)SiC中硅、碳元素的质量比为 。
2.(2025·湖南)化学社团同学为制作一个可以预测气温变化的简易“天气瓶”,查询到以下数据:
质量比/质量分数计算
硝酸钾在不同温度时的溶解度
温度/℃ 10 20 30
溶解度/g 20.9 31.6 45.8
7∶3
依据上述数据,完成下列问题。
(1)若“天气瓶”中物质的总质量为100 g,则含氯化铵的质量是
g。
(2)计算10 ℃时硝酸钾饱和溶液中溶质的质量分数。
3.1
_______________________________(列出计算式,结果精确到0.1%)
常用计算公式
(1)化合物(AaBb)中各元素的质量比m(A)∶m(B)=
[Ar(A)×a]∶[Ar(B)×b]
注意:Ar表示相对原子质量
(2)溶质质量分数的计算公式:溶质质量分数= ×100%= ×100%
(3)不纯物质质量分数的计算公式:不纯物质中某物质的质量分数=
×100%
注意:公式应用场景识别,如“溶液稀释”用溶质质量分数,“矿石炼铁” 用不纯物质量分数。
化学方程式的定量计算
3.(2025·安徽节选)氢气是清洁能源。硼氢化钠(NaBH4)作为一种环境友好的固体储氢材料,可与水反应生成氢气,化学方程式为NaBH4+2H2O=== NaBO2+4H2↑。某工厂生产燃料电池需要12 t氢气,理论上需要NaBH4的质量是多少?(写出计算过程)
解:设理论上需要NaBH4的质量为x。
NaBH4+2H2O=== NaBO2+4H2↑
38 8
x 12 t
x=57 t
答:理论上需要NaBH4的质量为57 t。
计算步骤 答题模板 答题细则
设:设未知量 细则1:设未知量(明确物理量)时不带单位
写:写出反应的化学方程式 细则2:化学方程式书写正确
找:找出比例关系,写出相关物质的化学计量数与相对分子质量的乘积以及已知量、未知量 细则3:
①标相对分子质量(上方)和实际质量(下方);
②已知量为纯净物质量且带单位
③列比例式(上下对应、左右成比例)
计算步骤 答题模板 答题细则
列:列出比例式,求解 细则4:等式两边化学意义相同;计算结果要带单位
答:简明地写出答案 细则5:答案不能漏写
配平符号先做好,相对质量乘系数;已知未知写下边,数字单位别忘记;纯量代入方程式,计算步骤要仔细;解设答案要写全,一步不差拿满分!
4.某不纯的烧碱样品中含有Na2CO3 3.8%、Na2O 5.8%、NaOH 90.4%。取M克样品,溶于质量分数为14.6%的盐酸100克中,并用30%的NaOH溶液来中和剩余的盐酸至中性。把反应后的溶液蒸干后可得到固体质量为( )
A.23.4 g B.30.6 g C.35.7 g D.58.5 g
守恒法的应用
A
解析:由质量守恒定律可知,设所得溶液蒸干时得到晶体质量可能为x,反应前后氯元素的质量为100 g×14.6%× ×100%=x× ×100%
x=23.4 g
5.(2021·广东节选)胆矾(CuSO4·5H2O,相对分子质量为250)广泛应用于生产生活中。将25.0 g胆矾放在坩埚内加热,固体质量与成分随温度变化的曲线如图。
加热至1 000 ℃时,CuO开始分解,
生成Cu2O与一种能使带火星的木条复燃
的气体,该气体为 (填化学
式)。CuO完全分解时产生该气体的质
量为 g。
O2
0.8
1.守恒法的适用场景:当题目涉及多个反应、混合物成分复杂,或需要计算“最终产物质量” “元素转化量”时,优先考虑守恒法。常见类型:
(1)元素守恒:反应前后某元素的种类、质量不变(如第4题中Cl元素全部来自盐酸,最终全部转化为NaCl)。
(2)质量守恒:反应前后总质量不变(适用于有气体生成或参与的反应,如第5题中CuO分解前后Cu元素质量不变)。
2.关键步骤:锁定“守恒元素”或“守恒量”
(1)分析反应体系中的元素流向。如第4题中,盐酸中的Cl经过多个反应(与NaOH、Na2CO3、Na2O反应,以及剩余HCl与NaOH中和),最终全部进入NaCl,因此Cl元素质量守恒。
(2)排除干扰信息,题目中可能给出混合物的具体成分(如第4题中的Na2CO3、Na2O、NaOH的质量分数),但这些信息对计算最终NaCl质量无直接影响,只需关注“守恒元素的初始来源”(如盐酸的质量和浓度)。
3.利用守恒关系列式计算
(1)若为元素守恒:元素总质量=该元素在各产物中的总质量
例:第4题中,HCl中Cl元素质量=NaCl中Cl元素质量,据此可直接计算NaCl质量。
(2)若为质量守恒:反应物总质量=产物总质量+逸出气体质量(或-进入体系的气体质量)
6.(2022·广东节选)“干燥还原”可在不同的温度下进行,铁铜双金属粉末中氧元素的质量分数随温度的变化如图所示。
若1 000 g产品(其中Cu单质的质量分数为19.2%)
是在500 ℃时干燥还原后得到的,则其中最多含
Fe元素 g(产品中只含三种元素)。
图像数据解读与分析
804
7.磷酸铁(FePO4)是制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的前体。一种制备FePO4的工艺反应原理为:2Fe+2H3PO4+H2O2=== 2FePO4+2H2O+2H2↑。
制得FePO4样品中因混有含磷杂质,铁、磷元素质量比会不同,当样品铁磷比≥1.71符合制备电池标准,且比值大更理想。不同制备温度下,样品中磷元素质量分数和铁磷比如图所示。
图中最低温度为 ℃时,样品达
制备电池的最低标准。FePO4的质量分数为
(计算结果精确至0.1%)时,样品
性能最佳。
a4
94.4%
解析:已知当样品铁磷比≥1.71符合制备电池标准,则由图可知,当温度达到最低温度为a4 ℃时,样品达制备电池的最低标准;
由图可知,样品性能最佳时,磷的质量分数为20.0%,铁磷质量比为1.75。
设样品的总质量为m,则样品中P元素质量为0.2m,Fe 元素质量可表示为1.75×0.2m=0.35m。
而 Fe 元素只来自FePO4,所以磷酸铁质量分数= ×100%≈
94.4%
8.氢气存储:金属氢化物能把氢以氢化物的形式储存在金属或合金中,安全且有很高的储存容量。如图为一些储氢材料的体积储氢密度(即单位体积的储氢材料中储存氢元素的质量)。
(1)图示储氢材料中最理想的是 。
(2)2 m3储氢材料Mg2FeH6中储存氢元
素的质量是 kg。
Al(BH4)3
300
1.解读图像“坐标轴”,明确核心变量。如第6题,横坐标为 “温度”,纵坐标为“氧元素的质量分数”(即产品中O元素占总质量的比例)。
2.定位“题干条件”,锁定图像关键点。如第6题中“500 ℃”,需在图像中找到500 ℃对应的氧元素质量分数。
3.结合“化学原理”,将数据转化为计算依据。利用元素守恒、质量分数定义、单位换算等将图像数据与所求量关联。如第7题指标对应关系:“最低标准”即铁磷比刚好符合要求的温度,从图像中找铁磷比首次达标的最低温度;“性能最佳”对应铁磷比最大的点,读取该点对应的磷元素质量分数。
化学项目组为测定造纸厂废水中氢氧化钠的质量分数,取废水样品100 g倒入烧杯中,逐滴加入溶质质量分数为10%的稀硫酸,用pH传感器等电子设备测得滴加过程中溶液的pH与加入稀硫酸的质量关系如图所示。请根据问题解答:
(1)硫酸与氢氧化钠反应属于 (选填“吸热”或“放热”)反应; 如何证明硫酸和氢氧化钠发生了反应 。
(2)不考虑废水中的其他物质,a点溶液中含有
的阴离子有 (填符号)。
(3)恰好完全反应时,消耗稀硫酸中溶质的质量
为 g。
放热
溶液的pH逐渐减小至小于7
4.9
(4)废水中氢氧化钠的质量分数(写出计算过程)。
解:设废水中氢氧化钠的质量为x。
2NaOH+H2SO4=== Na2SO4+2H2O
80 98
x 4.9 g
x=4 g
废水中氢氧化钠的质量分数为 ×100%=4%
答:废水中氢氧化钠的质量分数为4%。
(2024·佛山一模)轻质碳酸钙是一种白色细腻粉末,广泛应用于多个领域(如图1)。碳化法制备轻质碳酸钙的流程如图2。
(1)轻质碳酸钙在 领域应用最广泛。
(2)不同温度下煅烧石灰石的烧失率 随时间变化如图3,可知最佳煅烧温度和时间为 ℃和 h。
建筑材料
950
5
(3)“消化”过程应注意安全,原因是____________________________。
“碳化”时若pH 太低,会发生副反应CaCO3+ H2O+CO2===
Ca(HCO3)2, 将导致轻质碳酸钙的产率偏 (选填“低”或“高”)。
氧化钙与水反应放出大量的热
低
(4)充分煅烧1 000 kg 石灰石至反应完全,剩余质量为575 kg。计算该石灰石中碳酸钙的质量分数(写计算过程,结果保留至0.1%)。
解:二氧化碳的质量为1 000 kg-575 kg=425 kg
设参加反应的碳酸钙的质量为x。
CaCO3 CaO+CO2↑
100 44
x 425 kg
x≈965.9 kg
该石灰石中碳酸钙的质量分数为 ×100%≈96.6%
答:该石灰石中碳酸钙的质量分数为96.6%。
高温
(2025·连州一模)利用石灰石和稀硫酸生产石膏(主要成分CaSO4·2H2O)的生产流程如图1。
(1)将石灰石粉碎的目的是____________________________________
______________。
增大反应物接触面积,使反应更快,更充分
(2)现取一定质量石膏样品进行加热,固体质量随温度的变化如图2(杂质不参加反应且不含钙元素)。
①石膏开始分解的温度是 。
65 ℃
② 800~1 350 ℃时,CaSO4发生分解反应:2CaSO4 2CaO +2SO2+O2↑,最终剩余的固体中含CaO的质量分数为84%。求反应中CaSO4的质量(写出计算过程)。
高温
解:设反应中CaSO4的质量为x。
2CaSO4 2CaO+2SO2↑+O2↑
272 112
x 100 t×84%
x=204 t
答:反应中CaSO4的质量为204 t。
高温
(3)图中m= 。
220
1.精准审题:圈画关键信息,标注题目中的显性条件,明确问题指向(求什么),挖掘隐含条件(如从守恒元素找到元素对应的产物)。
2.构建逻辑关系:用“桥梁”(图像数据或化学方程式)连接已知与未知。
3.规范计算过程,规避细节错误。
1.(2025·广东)甲醇(CH3OH)作为燃料应用于汽车领域,有助于推动能源结构优化。
(1)据图分析,CO单位排放量较高的是 汽车。每行驶 100 km,甲醇汽车比汽油汽车可减少排放NOx的质量为 g。
(2)CO2制备CH3OH的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O。
①该反应催化剂主要成分三氧化二铟(In2O3)中
In的化合价为 。
催化剂
汽油
23
+3
②若要生产48 t CH3OH,理论上至少需消耗CO2的质量是多少?(写出计算过程)
解:设理论上至少需消耗CO2的质量为x。
CO2+3H2 CH3OH+H2O
44 32
x 48 t
x=66 t
答:理论上至少需消耗CO2的质量为66 t。
催化剂
③实际生产CH3OH时,还会生成CO。一定条件下,含碳产物中CH3OH和CO的质量分数分别为80%和20%,若反应了99 kg CO2 ,则制得CH3OH的质量为 kg。
56
2.(2024·广东)科研人员提出一种回收利用铝冶炼产生的废渣赤泥(含Fe2O3)的新方法,助力产业逐“绿”前行。应用新方法从赤泥中提取铁的装置示意图如图1所示。
(1)Fe2O3中铁元素的化合价是 ,铁、氧元素的质量比为 。
(2)应用新方法从赤泥中提取铁发生反应的化学方程式:3H2+Fe2O3
3H2O+2Fe。
①以该方法处理某赤泥样
品的实验数据如图2所示。
据图计算,反应从开始至
10分钟,提取铁的质量为
g。
一定条件
+3
7∶3
2.58
②我国每年产生赤泥约9 000万吨,假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30%,用新方法处理9 000万吨赤泥,理论上可提取铁多少万吨。(写出计算过程)
解:设理论上可提取铁的质量为x。
Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O
160 112
9 000万吨×30% x
x=1 890万吨
答:理论上可提取铁1 890万吨。
一定条件
③传统方法通常使用CO还原Fe2O3,新方法能使产业更加绿色环保的原因是 (写一种)。
新方法产物是水,对环境无污染(合理即可)
3.(2023·广东)羰基铁粉在国防军工领域有重要应用,我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图1所示。
(1)Fe(CO)5中碳、氧元素的质量比为 。
3∶4
(2)反应1的化学方程式为Fe+5CO Fe(CO)5。用100 kg含铁96%的海绵铁,理论上可制备Fe(CO)5的质量是多少?(写出计算过程)
高温
解:设理论上可制备Fe(CO)5的质量为x。
Fe + 5CO Fe(CO)5
56 196
100 kg×96% x
x=336 kg
答:理论上可制备Fe(CO)5的质量是336 kg。
高温
(3)反应2的化学方程式为Fe(CO)5 Fe+5CO↑。196 kg Fe(CO)5分解生成羰基铁粉的质量随时间的变化如图2所示。在t1时,剩余 kg Fe(CO)5未分解;在 时Fe(CO)5恰好完全分解。
(4)制备羰基铁粉过
程中循环利用的物质
是 。
一定条件
98
t3
CO(或一氧化碳)
1.Mg2Ni合金被认为是最具应用前景的储氢合金。一种Mg2Ni储氢材料的制备与应用的过程如图所示。
(1)Mg2Ni合金属于 (选填“金属” “无机非金属”或“复合”)材料,Mg2Ni中镁、镍元素的质量比为 。
金属
48∶59
(2)氢气储存过程发生的反应为Mg2Ni+2H2=== Mg2NiH4。该反应中,若有107 g Mg2Ni,可以储存H2的质量是多少?(写出计算过程)
解:设107 g Mg2Ni可以储存H2的质量是x。
Mg2Ni+2H2=== Mg2NiH4
107 4
107 g x
x=4 g
答:107 g Mg2Ni可以储存H2的质量是4 g。
(3)Mg2Ni储氢材料在使用过程中表面容易被氧化形成氧化层(MgO)。Mg2Ni合金中氧元素的含量与储氢能力的关系如图2,Mg氧化程度越高,储氢能力 (选填“越高”或“越低”)。当储氢材料中氧元素的含量为a%时,MgO在储氢材料
中的质量分数为 (用a的代数式表
示)。
越低
2.5a%
2.镍是重要的能源金属。从红土镍矿(含63% Fe2O3、1.5% NiO和32% SiO2等)中提取金属镍的某种新方法如图所示。
金属 熔点/℃ 沸点/℃
Mg 648.8 1 107
Zn 419.5 907
Fe 1 538 2 750
Ni 1 453 2 732
(1)NiO中镍元素的化合价为 。
+2
(2)还原氧化镍的反应为H2+NiO Ni+H2O。计算炼制1.18 t金属镍,理论上需要红土镍矿的质量。(写出计算过程)
高温
解:设需要NiO的质量为x。
H2+NiO Ni+H2O
75 59
x 1.18 t
x=1.5 t
1.5 t÷1.5%=100 t
答:理论上需要红土镍矿的质量为100 t。
高温
(3)镍铁合金要进一步加入镁、锌进行熔体萃取,具体过程为:加热至镁、锌熔点以上,镍在该金属熔体中溶解度较大,而铁溶解度较小,从而把铁除去。据如表数据可知,选择熔体萃取的最低温度为
℃。
(4)加入竖炉前对红土镍矿进行处理,除去其中的SiO2,处理后NiO的含量至少提高到 (结果精确到0.1%)。
(5)除铁后真空蒸馏即可得到金属镍,该过程必须隔绝空气,目的是 。
648.8
2.2%
防止金属被氧化,降低产率
3.(2025·东莞一模)氮化铝(AlN)是一种性能优良的陶瓷材料,如
图1是工业上用铝粉和氮气制备氮化铝的流程。
(1)氮化铝用作陶瓷材料,说明氮化铝的熔点 (选填“高”或“低”)。
(2)氮化铝中铝元素和氮元素的质量比为 。
高
27∶14
(3)氮化炉反应的化学方程式为2Al+N2 2AlN,生产 82 t 氮化铝,至少需要铝的质量是多少?(写出计算过程)
点燃
解:设生产82 t氮化铝,至少需要铝的质量为x。
2Al+N2 2AlN
54 82
x 82 t
x=54 t
答:生产82 t氮化铝,至少需要铝的质量为54 t。
点燃
(4)如图2是不同保温时间下合成产物中的含氮量。
①可以推断最佳保温时长为 h。
②某温度下,某一时段后,产物中的含氮量为
28%,则产物中 AlN的质量分数是 。
4
82%
4.(2025·佛山模拟)能源的利用与社会可持续发展密切相关。回顾人类社会家用燃料的发展历程,回答下列问题。
【任务一:定性认识家用燃料的变迁】
(1)图1所列4种燃料中不属于化石燃料的是 。液化石油气和管道天然气中特别添加少量有特殊臭味的硫醇,猜测其目的是 。
柴草
便于及早发现天然气泄漏(合理即可)
【任务二:定量认识燃料燃烧时的物质与能量变化】
(2)某管道天然气的密度为0.73 kg/m3,其中甲烷(CH4)的质量分数为88%,计算10 m3该天然气中甲烷的质量为 kg(写结果,精确到0.1),这些甲烷完全燃烧排放CO2 kg?(写出计算过程)
6.4
17.6
解:设6.4 kg甲烷完全燃烧排放二氧化碳的质量为x。
CH4+2O2 CO2+2H2O
16 44
6.4 kg x
x=17.6 kg
答:6.4 kg甲烷完全燃烧排放二氧化碳的质量为17.6 kg。
点燃
(3)液化石油气主要成分是丙烷,1 kg丙烷或甲烷充分燃烧对比数据如图2。已知44 g丙烷充分燃烧释放2 200 kJ热量,在图中补画丙烷释放能量的柱状图并标注数据。
已知44 g丙烷充分燃烧释放2 200 kJ
热量,1 kg=1 000 g,1 000 g丙烷
释放的热量为: ×2 200 kJ
=50 000 kJ
【任务三:畅想未来燃料】
(4)结合数据或其他角度,你认为未来最理想的能源及理由是________________________________________________________。
氢气,氢气燃烧产物是水,无污染,燃烧放热多(合理即可)
5.二氧化锰因应用广泛而备受关注。某研究小组采用如图装置通过焙烧MnCO3制取MnO2,发生反应的化学方程式为2MnCO3+O2 2CO2+2MnO2。
(1)MnO2→MnO固体中 元素的质量减少。
(2)加热至 ℃时,MnO2开始分解。
△
氧
300
(3)根据化学方程式求焙烧46.0 g MnCO3最多制得的MnO2的质量是多少?(请写出计算过程)
解:设最多制得的MnO2的质量是x。
2MnCO3+O2 2CO2+2MnO2
230 174
46 g x
x=34.8 g
答:最多制得的MnO2的质量是34.8 g。
△
(4)A点的固体物质成分是 (填化学式)。
MnO2和Mn2O3
6.乙烯(C2H4)是重要的化工原料。我国科学家根据植物光合作用原理,研制出类叶绿素结构的“串联催化体系”,可以在太阳光和催化剂作用下分解水,再联合CO2制C2H4。如图所示。
(1)反应1的化学方程式为_____________________________________,
该反应将光能转化为 能。
(2)乙烯(C2H4)中碳、氢元素的质量比为 。
化学
6∶1
2H2O 2H2↑+O2↑
太阳能
催化剂
(3)若反应1中生成的36 g H2参与反应2:2CO2+6H2 C2H4+4H2O,则生成C2H4的质量为多少?(写出计算过程)
催化剂
解:设生成C2H4的质量为x。
2CO2+6H2 C2H4+4H2O
12 28
36 g x
x=84 g
答:生成C2H4的质量为84 g。
催化剂
(4)科学家们在设计反应器时,将反应器也做成像树叶一般的扁平式结构,请结合图,分析这种设计的目的是 。
增大光照面积(合理即可)