高考化學(xué)計(jì)算型試題分類例析

陜西 馬亞樓

高考化學(xué)計(jì)算型試題分類例析

陜西 馬亞樓

計(jì)算型試題既能考查基礎(chǔ)知識(shí)，又能考查計(jì)算能力，在近年的高考中占有較大比重，其考查方式主要有以下幾類：

一、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算

例1 （2015新課標(biāo)Ⅱ）二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為________。

解析：本題主要考查氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算，解題時(shí)依據(jù)電子得失相等即可。工業(yè)上可用KC1O3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，在反應(yīng)中氯元素的化合價(jià)從＋5價(jià)降低到＋4價(jià)，得到1個(gè)電子，氯酸鉀是氧化劑。S元素的化合價(jià)從＋4升高到＋6價(jià)，失去2個(gè)電子，亞硫酸鈉是還原劑，則根據(jù)電子得失相等可知該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2∶1。

答案：2∶1

例2 （2016上海）某鐵的氧化物（FexO）1．52g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL Cl2，恰好將Fe2＋完全氧化。x值為（ ）

A．0．80B．0．85

C．0．90D．0．93

答案：A

【點(diǎn)評(píng)】進(jìn)行氧化還原反應(yīng)計(jì)算時(shí)，注意氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒原理的運(yùn)用，注意平均化合價(jià)的應(yīng)用，等等。氧化還原反應(yīng)側(cè)重考查學(xué)生的計(jì)算分析能力。

二、物質(zhì)的量的計(jì)算

例3 （2015新課標(biāo)Ⅰ）烏洛托品在合成、醫(yī)藥、染料等工業(yè)中有廣泛用途，其結(jié)構(gòu)式如圖所示。將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛托品。若原料完全反應(yīng)生成烏洛托品，則甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為（ ）

A．1∶1B．2∶3

C．3∶2D．2∶1

解析：本題主要考查有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算，由題給烏洛托品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知該有機(jī)物的分子式為C6H12N4，根據(jù)元素守恒，則C元素來自甲醛，N元素來自氨，所以分子中的C與N原子的個(gè)數(shù)比即為甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為6∶4＝3∶2，故選C。

答案：C

例4 （2016上海）稱?。∟H4）2SO4和NH4HSO4混合物樣品7．24g，加入含0．1mol NaOH的溶液，完全反應(yīng)，生成NH31 792mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則（NH4）2SO4和NH4HSO4的物質(zhì)的量比為（ ）

A．1∶1 B．1∶2C．1．87∶1D．3．65∶1

解析：本題主要考查混合物的計(jì)算。解題時(shí)先利用極值法判斷氫氧化鈉過量情況，氫氧化鈉不足時(shí)硫酸氫銨電離出的氫離子優(yōu)先反應(yīng)，然后銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)，根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量可計(jì)算出硫酸氫銨的物質(zhì)的量，然后利用總質(zhì)量可計(jì)算出硫酸銨的質(zhì)量，最后可計(jì)算出混合物中（NH4）2SO4和NH4HSO4的物質(zhì)的量之比。

答案：C

【點(diǎn)評(píng)】有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算常常涉及微粒個(gè)數(shù)、混合物分析等，題目難度中等，正確分析微粒情況及發(fā)生反應(yīng)的先后順序是解題的關(guān)鍵。實(shí)際運(yùn)用中注意掌握極值法等計(jì)算方法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，培養(yǎng)分析能力及化學(xué)計(jì)算能力。

三、反應(yīng)熱、燃燒熱的計(jì)算

例5 （2016海南）油酸甘油酯（相對(duì)分子質(zhì)量884）在體內(nèi)代謝時(shí)可發(fā)生如下反應(yīng)：

已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量3．8×104kJ，油酸甘油酯的燃燒熱為（ ）

A．3．8×104kJ·mol－1B．－3．8×104kJ·mol－1

C．3．4×104kJ·mol－1D．－3．4×104kJ·mol－1

解析：本題主要考查由熱量來計(jì)算反應(yīng)熱。由于燃燒熱指的是燃燒1mol可燃物生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。燃燒1kg油酸甘油酯釋放出熱量3．8×104kJ，則1kg該化合物的物質(zhì)的量為1 000g÷884g／mol，則油酸甘油酯的燃燒熱ΔH＝－3．8×104kJ÷（1 000g÷884g／mol）＝－3．4×104kJ·mol－1，故選D。

答案：D

例6 （2016浙江）催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一，研究表明，在Cu／ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

答案：＋41．2

【點(diǎn)評(píng)】這類試題解題的關(guān)鍵是理解反應(yīng)熱、燃燒熱的，熟練運(yùn)用蓋斯定律，并要注意燃燒物質(zhì)的物質(zhì)的量等數(shù)量關(guān)系。

四、化學(xué)平衡的計(jì)算

例7 （2016四川，節(jié)選）在一定條件下CO（g）＋H2OH2（g），當(dāng)CO與H2O（g）的起始物質(zhì)的量之比為1∶5，達(dá)平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化了。若akg含Ca5（PO4）3F（相對(duì)分子質(zhì)量為504）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷尾礦，在上述過程中有b%的Ca5（PO4）3F轉(zhuǎn)化為P4，將產(chǎn)生的CO與H2O（g）按起始物質(zhì)的量之比1∶3混合，則在相同條件下達(dá)平衡時(shí)能產(chǎn)生H2______________kg。

解析：本題是有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算，解題時(shí)根據(jù)題給數(shù)據(jù)利用三行式分析即可。設(shè)CO的起始濃度為1mol／L，則水蒸氣的起始濃度為5mol／L。

相同條件下當(dāng)CO與H2O（g）的起始物質(zhì)的量之比為1∶3，平衡常數(shù)不變，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為x。

【點(diǎn)評(píng)】關(guān)于化學(xué)平衡的計(jì)算，需要注意理解平衡常數(shù)的意義，分析物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的關(guān)系等，試題計(jì)算量一般較大，難度較大，但能夠充分考查學(xué)生的分析、理解、運(yùn)用及計(jì)算等能力。

五、綜合性計(jì)算

例8 （2016上海）CO2是重要的化工原料，也是應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品。CO2與過氧化鈉或超氧化鉀反應(yīng)可產(chǎn)生氧氣。

完成下列計(jì)算：

（1）CO2通入氨水生成NH4HCO3，NH4HCO3很容易分解。2．00mol NH4HCO3完全分解，分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

（2）某H2中含有2．40mol CO2，該混合氣體通入2．00LNaOH溶液中，CO2被完全吸收。如果NaOH完全反應(yīng)，該NaOH溶液的濃度為________。

（3）CO2和KO2有下列反應(yīng)：

若9mol CO2在密封艙內(nèi)和KO2反應(yīng)后生成9mol O2，則反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的量應(yīng)該是多少？列式計(jì)算。

300mol CH4完全反應(yīng)后的產(chǎn)物中，加入100mol CO2后合成甲醇。若獲得甲醇350mol，殘留氫氣120mol，計(jì)算CO2的轉(zhuǎn)化率。

（2）2．40mol CO2與NaOH完全反應(yīng)，產(chǎn)物可能為Na2CO3或NaHCO3或二者都有，假設(shè)全部生成NaHCO3，則發(fā)生2．40mol，則c（NaOH）＝＝1．20mol／L；假設(shè)全部生成Na2CO3，則發(fā)生2n（CO2）＝4．80mol，則c（NaOH）＝綜合以上兩種情況可知，NaOH溶液的濃度應(yīng)該為1．20mol／L≤c（NaOH）≤2．40mol／L。

（3）可用兩種方法解答：

方法一：依題意，9mol CO2在密封艙內(nèi)和KO2反應(yīng)后生成9mol O2，即n（CO2）∶n（O2）＝1∶1，通過觀察題給兩個(gè)方程式可知，當(dāng)把兩個(gè)方程式相加時(shí)正好符合題目要求：所以有即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為3mol。

方法二：設(shè)反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為n

根據(jù)題意生成氧氣9mol，所以有1．5n＋1．5（9－2n）＝9mol，解得n＝3mol，即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為3mol。

（4）方法一：

設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為α，CO的轉(zhuǎn)化率為β

根據(jù)題意，共生成350mol甲醇，所以有300βmol＋100αmol＝350mol ①

根據(jù)題意，反應(yīng)后殘留氫氣120mol，則實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣為900mol－120mol，所以有

600βmol＋300αmol＝900mol－120mol ②

由①②式可得α＝0．8，即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。

方法二：

在合成甲醇的反應(yīng)中，氫元素在生成物中有兩種存在形式，一是存在于甲醇中，二是存在于水中，設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為α，

根據(jù)題意，反應(yīng)后殘留氫氣120mol，則實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣為900mol－120mol，根據(jù)反應(yīng)中氫元素的守恒可有900mol－120mol＝350mol×2＋100αmol，解得α＝0．8，即設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。

答案：（1）89．6 （2）2．4mol／L≥c≥1．2mol／L（3）反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的量應(yīng)該是3mol （4）CO2的轉(zhuǎn)化率為80%

【點(diǎn)評(píng)】本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算，綜合考查學(xué)生的分析、計(jì)算能力，題目用到端值法和守恒法，難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)為（4），答題時(shí)注意細(xì)心。

（作者單位：陜西省永壽縣中學(xué)）