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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 考前三個月 21題逐題特訓(xùn) 第18題 物質(zhì)組成的測定與化學(xué)綜合計算 [解題指導(dǎo)] 巧用守恒思想破解化學(xué)綜合計算 1.質(zhì)量守恒適用條件 (1)在一個具體的化學(xué)反應(yīng)中，涉及到反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量有關(guān)問題時，可考慮質(zhì)量。 (2)在某一具體的化學(xué)反應(yīng)或過程中，某一元素(或原子或原子團(tuán))的質(zhì)量或數(shù)目不變，常用元素守恒法或物料守恒法。 (3)在某些復(fù)雜多步反應(yīng)中，某些元素的質(zhì)量或原子團(tuán)沒有發(fā)生變化，可考慮元素守恒。 2.電荷守恒的適用條件 在電解質(zhì)溶液或離子化合物中，已知陽離子(陰離子)的量計算陰離子(陽離子)的量或計算陽離子和陰離子量的關(guān)系時，常用電荷守恒。 3.電子守恒 在涉及氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)計算時常用電子守恒。 [典例剖析] 硫酸鎳銨[(NH4)xNiy(SO4)mnH2O]可用于電鍍、印刷等領(lǐng)域。某同學(xué)為測定硫酸鎳銨的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①準(zhǔn)確稱取2.335 0 g樣品，配制成100.00 mL溶液A；②準(zhǔn)確量取25.00 mL溶液A，用0.040 00 molL－1的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Ni2＋(離子方程式為Ni2＋＋H2Y2－===NiY2－＋2H＋)，消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液31.25 mL；③另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加熱，生成NH3 56.00 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 (1)若滴定管在使用前未用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，測得的Ni2＋含量將________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。 (2)氨氣常用________檢驗(yàn)，現(xiàn)象是________________。 (3)通過計算確定硫酸鎳銨的化學(xué)式(寫出計算過程)。 信息提取　可按以下思路解答本題： 解析　(1)若滴定管使用前沒有用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，會造成EDTA溶液濃度減小，使EDTA溶液體積偏大，則Ni2＋含量偏高。(2)氨氣是中學(xué)化學(xué)中唯一的堿性氣體，常用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙由紅色變藍(lán)色。 答案　(1)偏高 (2)濕潤的紅色石蕊試紙　試紙顏色由紅變藍(lán) (3)n(Ni2＋)＝0.040 00 molL－131.25 mL10－3 LmL－1＝1.25010－3 mol n(NH)＝ ＝2.50010－3 mol n(SO)＝ ＝ ＝2.50010－3 mol m(Ni2＋)＝59 gmol－11.25010－3 mol＝0.073 75 g m(NH)＝18 gmol－12.50010－3 mol＝0.045 00 g m(SO)＝96 gmol－12.50010－3 mol＝0.240 0 g n(H2O)＝ ＝1.25010－2 mol x∶y∶m∶n＝n(NH)∶n(Ni2＋)∶n(SO)∶n(H2O)＝2∶1∶2∶10 硫酸鎳銨的化學(xué)式為(NH4)2Ni(SO4)210H2O。 [挑戰(zhàn)滿分](限時25分鐘) 1.已知黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀顆粒大、沉淀速率快、容易過濾等特點(diǎn)。某研究小組先將某廢水中Fe2＋氧化為Fe3＋，再加入Na2SO4使其生成黃鈉鐵礬而除去。該小組為測定黃鈉鐵礬的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： ①稱取4.850 g樣品，加鹽酸完全溶解后，配成100.00 mL溶液A。 ②量取25.00 mL溶液A，加入足量的KI，用0.250 0 molL－1 Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定(反應(yīng)為I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6)，消耗30.00 mL Na2S2O3溶液至終點(diǎn)。 ③另取25.00 mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165 g。 (1)該小組不采用生成Fe(OH)3沉淀的方法除去鐵元素，是因?yàn)樯傻腇e(OH)3________________________________________________________________________。 (2)用Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定時，使用的指示劑為______，滴定到終點(diǎn)的顏色變化為_______________________________________________________________________________。 (3)通過計算確定黃鈉鐵礬的化學(xué)式(寫出計算過程)。 2.通過血液中的鈣離子的檢測能夠幫助判斷多種疾病。某研究小組為測定血液樣品中Ca2＋的含量(100 mL血液中含Ca2＋的質(zhì)量)，實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①準(zhǔn)確量取5.00 mL血液樣品，處理后配制成50.00 mL溶液； ②準(zhǔn)確量取溶液10.00 mL，加入過量(NH4)2C2O4溶液，使Ca2＋完全轉(zhuǎn)化成CaC2O4沉淀； ③過濾并洗凈所得CaC2O4沉淀，用過量稀硫酸溶解，生成H2C2O4和CaSO4稀溶液； ④加入12.00 mL 0.001 0 molL－1的KMnO4溶液，使H2C2O4完全被氧化，離子方程式為 2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O； ⑤用0.002 0 molL－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定過量的KMnO4溶液，消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液20.00 mL。 (1)已知室溫下CaC2O4的Ksp＝2.010－9，欲使步驟②中c(Ca2＋)≤1.010－5 molL－1，應(yīng)保持溶液中c(C2O)≥________________ molL－1。 (2)步驟⑤中有Mn2＋生成，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (3)若步驟⑤滴定管在使用前未用標(biāo)準(zhǔn)(NH4)2Fe(SO4)2溶液洗滌，測得血液中Ca2＋的含量將________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。 (4)計算血樣中Ca2＋的含量(寫出計算過程)。 3.高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種高效多功能水處理劑。工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，反應(yīng)原理為在堿性條件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4，過濾得到粗產(chǎn)品，再用NaOH溶液溶解，重結(jié)晶，用有機(jī)溶劑脫堿，低溫烘干得到固體樣品。反應(yīng)方程式為3NaClO＋2Fe(NO3)3＋10NaOH===2Na2FeO4↓＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O (1)上述制備過程中，用NaOH溶液溶解粗產(chǎn)品而不用水的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)高鐵酸鈉電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)為NaOH溶液，放電時負(fù)極材料為Zn，正極產(chǎn)生紅褐色沉淀，寫出該電池反應(yīng)方程式_________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)生產(chǎn)Na2FeO4的原料之一Fe(NO3)3用黑色粉末Fe(含有Fe3O4)與稀硝酸反應(yīng)制備。準(zhǔn)確稱取該黑色粉末13.12 g，加入200 mL 4 molL－1 HNO3攪拌，固體完全溶解，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下2 688 mL的氣體，經(jīng)分析其中只含有NO，并測得此時溶液中c(H＋)＝0.4 molL－1(設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變)。通過以上數(shù)據(jù)，計算該黑色粉末中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位小數(shù)) 4.(xx通、揚(yáng)、泰、淮四市三模)Mn(OH)2常用作油漆催干劑。向MnSO4溶液加入NaOH溶液，待沉淀完全后，過濾，洗滌，烘干即可制得Mn(OH)2。 (1)已知：常溫下Mn(OH)2的Ksp＝1.010－15。如果要使溶液中Mn2＋沉淀完全，則應(yīng)該保持溶液中c(OH－)≥_________molL－1[當(dāng)c(Mn2＋)≤10－5molL－1時，即可認(rèn)為溶液中Mn2＋沉淀完全]。 (2)Mn(OH)2還可以通過MnO2與SO2氣體充分接觸，再與石灰乳反應(yīng)制得，寫出該反應(yīng)的總的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)一種含Mn2＋的結(jié)晶水合物組成為AxMnyBzmH2O(A表示一種陽離子，B表示一種陰離子)?，F(xiàn)稱取39.10 g 晶體配成100 mL溶液X，取20 mL溶液X，向其中加入足量的氫氧化鈉溶液，加熱，得到896 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；另取20 mL溶液X，向其中加入鹽酸，無沉淀產(chǎn)生，再加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，過濾，洗滌，烘干，得到固體9.32 g。 ①A、B的離子符號分別為_________、_________。 ②通過計算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式(寫出計算過程)。  答案精析 第18題　物質(zhì)組成的測定與化學(xué)綜合計算 [挑戰(zhàn)滿分] 1.(1)沉淀顆粒小、沉淀速率慢、不容易過濾等(合理答案均可) (2)淀粉溶液　溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù) (3)n(Fe3＋)＝2n(I2)＝n(Na2S2O3)＝0.250 0 molL－130.00 mL10－3 LmL－1＝7.5010－3 mol n(SO)＝1.165 g 233 gmol－1＝5.0010－3 mol 100 mL溶液中含有n(Fe3＋)＝0.03 mol，n(SO)＝0.02 mol n(Na＋)＝0.01 mol，n(OH－)＝0.06 mol x∶y∶m∶n＝n(Na＋)∶n(Fe3＋)∶n(SO)∶n(OH－)＝1∶3∶2∶6 化學(xué)式為NaFe3(SO4)2(OH)6。 2.(1)2.010－4 (2)MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O (3)偏低 (4)KMnO4的總物質(zhì)的量為0.001 01210－3＝1.210－5 mol (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定消耗的過量的KMnO4的物質(zhì)的量為 0.002 020.0010－3＝8.010－6 mol 與H2C2O4反應(yīng)的KMnO4的量為 1.210－5 mol－8.010－6 mol＝4.010－6 mol n(H2C2O4)＝4.010－6 mol＝1.010－5 mol 故n(CaC2O4)＝1.010－5 mol 100 mL血樣中Ca2＋的含量為1.010－5 mol40 gmol－1＝0.04 g。 3.(1)Na2FeO4 在水溶液中易水解后溶液呈堿性，NaOH溶液呈堿性會抑制其水解，有利于減少產(chǎn)品損失 (2)3Zn＋2Na2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4NaOH (3)n(NO)＝＝0.12 mol 溶液中還有H＋，說明硝酸未反應(yīng)完，所以溶液中只含F(xiàn)e3＋ 溶液中有n(NO)＝－0.12 mol＝0.68 mol 根據(jù)電荷守恒n(NO)1＝n(H＋)1＋n(Fe3＋)3 n(Fe3＋)＝0.2 mol樣品中所有鐵元素物質(zhì)的量為0.2 mol 設(shè)樣品中Fe的物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e3O4的物質(zhì)的量為y 56 gmol－1x＋232 gmol－1y＝13.12 g x＋3y＝0.2 mol x＝0.11 mol y＝0.03 mol 單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56 gmol－10.11 mol/13.12 g＝0.47。 4.(1)1 10－5　(2)MnO2＋SO2＋Ca(OH)2===Mn(OH)2＋CaSO4 (3)①NH　SO　②39.10 g樣品中：n(NH )＝n(NH3)5＝0.896 L22.4 Lmol－15＝0.2 mol　n(SO)＝n(BaSO4)5＝9.32 g233 gmol－15＝0.2 mol 根據(jù)電荷守恒：n(NH)＋2n(Mn2＋)＝2n(SO) n(Mn2＋)＝(20.2 mol－0.2 mol)2＝0.1 mol n(H2O)＝(39.1 g－0.2 mol18 gmol－1－0.1 mol55 gmol－1－0.2 mol96 gmol－1)18 gmol－1＝0.6 mol n(NH)∶n(Mn2＋)∶n(SO)∶n(H2O)＝2∶1∶2∶6 故該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為(NH4)2Mn(SO4)2 6H2O 解析　(1)Ksp[Mn(OH)2]＝c(Mn2＋)c2(OH－)，c2(OH－)＝1.010－15/10－5＝10－10，c(OH－)＝10－5 molL－1。 (2)MnO2將SO2氧化生成SO，與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaSO4，根據(jù)Mn、S元素得失電子守恒配平反應(yīng)。(3)與堿反應(yīng)生成氣體的只能是NH，生成NH3；先與HCl無反應(yīng)，再與BaCl2生成沉淀的，只能是BaSO4，原物質(zhì)中一定含有SO。根據(jù)給出的量，可計算出NH和SO的物質(zhì)的量，再根據(jù)電荷守恒：n(NH)＋2n(Mn2＋)＝2n(SO)，可得出Mn2＋的物質(zhì)的量，最后根據(jù)質(zhì)量守恒，計算出H2O的物質(zhì)的量，將各粒子的物質(zhì)的量相比，即可得出化學(xué)式中粒子的下標(biāo)。