1、核心素养微专题核心素养微专题 1 1 化学计算中的数学思想 1.1.关系式法关系式法 (1)原理及应用 多步反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生,起始物与目标物之间 存在确定的量的关系。 (2)思维建模答题三步骤 2.2.差量法差量法 (1)差量法的应用原理 差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化,找出“理论差量” 。这种差量 可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量 法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例, 然后求解。如: (2)使用差量法的注意事项 所选用差值要与有关物质的数值成正比例或反比例关系。 有关物质的
2、物理量及其单位都要正确地使用,即“上下一致,左右相当” 。 【典例】(2018全国卷节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O,M=248 gmol -1) 可用作定影剂、还原剂。利用 K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测 定步骤如下: (1)溶液配制:称取 1.200 0 g 某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水 在_中溶解,完全溶解后,全部转移至 100 mL 的_中,加蒸馏水至 _。 (2)滴定:取 0.009 50 molL -1的 K 2Cr2O7标准溶液 20.00 mL,硫酸酸化后加入过 量 KI,发生反应:Cr2+6I -+14H+ 3I2+2Cr 3+
3、7H 2O。 然后用硫代硫酸钠样品溶液 滴定至淡黄绿色,发生反应: I2+2S2S4+2I -。 加入淀粉溶液作为指示剂, 继续滴定,当溶液_,即为终点。平行滴定 3 次,样品溶液的平均用量为 24.80 mL,则样品纯度为_%(保留 1 位小数)。 【解析】 (1)配制溶液时,先将固体在烧杯中溶解,冷却后转移至容量瓶中,最后加 水定容至刻度线。 (2)淀粉遇 I2变成蓝色,当 Na2S2O3将 I2消耗完后,溶液中的蓝色会褪去,即为反应 终点。由反应关系: Cr23I26Na2S2O3,24.80 mL 样品溶液中,硫代硫酸钠晶 体的质量 m(Na2S2O35H2O)=0.009 5 mol
4、L -12010-3 L6248 gmol-1= 0.282 72 g,由比例关系知,100 mL 样品溶液中的 Na2S2O35H2O 质量为 0.282 72 g=1.14 g,则样品中 Na2S2O35H2O 的纯度为 100%=95.0%。 答案:(1)烧杯 容量瓶 刻度线 (2)蓝色褪去 95.0 1.a g Na2CO3和 NaHCO3混合物加热至质量减少到 b g,则混合物中 NaHCO3的质量 分数为_。 【解析】设 NaHCO3的质量为 x 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 m 168 g 106 g 168 g-106 g =62 g x (a-b)g = 解得
5、x= 得 NaHCO3的质量分数为100% 答案:100% 2.碱式碳酸铝镁MgaAlb(OH)c(CO3)dxH2O常用作塑料阻燃剂。 (1)碱式碳酸铝镁具有阻燃作用,是由于其受热分解需吸收大量热量和 _。 (2)MgaAlb(OH)c(CO3)dxH2O 中 a、b、c、d 的代数关系式为_ 。 (3)为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下实验: 准确称取 3.390 g 样品与足量稀盐酸充分反应,生成 CO2 0.560 L(已换算成标 准状况下)。 另 取 一 定 量 样 品 在 空 气 中 加 热 , 样 品 的 固 体 残 留 率 (100%)随温度的变化如图所示(样品在 270 时已
6、完全失 去结晶水,600 以上残留固体为金属氧化物的混合物)。 根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的 n(OH - )n(C )(写出计算过 程)。 【解析】 (1)碱式碳酸铝镁之所以具有阻燃作用,除了受热分解需要吸收大量的热 量外,还因为生成的高熔点的 MgO、Al2O3和释放出的大量 CO2也有阻燃作用。(2) 根据电荷守恒有 n(Mg 2+)2+n(Al3+)3=n(OH-)+n(C )2,则 2a+3b=c+2d。 答案:(1)生成的产物具有阻燃作用 (2)2a+3b=c+2d (3)n(CO2)=2.5010 -2 mol m(CO2)=2.5010 -2 mol44 gmol-
7、1=1.10 g 在 270600 之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解放出 CO2和 H2O, m(CO2)+m(H2O)=3.390 g(0.734 5-0.370 2)=1.235 g m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g n(H2O)=7.5010 -3 mol n(OH -)=7.5010-3 mol2=1.5010-2 mol n(OH -)n(C )=(1.5010 -2 mol)(2.5010-2 mol)=35。 3.氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格 CuCl 产品的主要质量 指标为 CuCl 的质量分数大于 96.50%。工业上
8、常通过下列反应制备 CuCl: 2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+Na2CO32CuCl+3Na2SO4+CO2 (1)CuCl 制备过程中需要质量分数为 20.0%的 CuSO4溶液,试计算配制该溶液所需 的 CuSO45H2O 与 H2O 的质量之比。 (2)准确称取所制备的 0.2500 g CuCl 样品置于一定量的 0.5 molL -1 FeCl 3溶 液中,待样品完全溶解后,加水 20 mL,用 0.100 0 molL -1的 Ce(SO 4)2溶液滴定到 终点,消耗 24.60 mL Ce(SO4)2溶液。有关化学反应为 Fe 3+CuCl Fe 2+Cu2+Cl- C
9、e 4+Fe2+ Fe 3+Ce3+通过计算说明上述样品中 CuCl 的质量分数是否符合标准。 【解析】(1)设需要 CuSO45H2O 的质量为 x,H2O 的质量为 y。CuSO45H2O 的相对 分子质量为 250,CuSO4的相对分子质量为 160,依题意有 =,xy=511 (2)设样品中 CuCl 的质量为 z。 由化学反应方程式可知:CuClFe 2+Ce4+ = z=0.244 8 g CuCl 的质量分数为100%=97.92% 97.92%96.50%,所以样品中的 CuCl 符合标准。 答案:(1)511 (2)符合 【加固训练】 黄铁矿主要成分是 FeS2。某硫酸厂在进
10、行黄铁矿成分测定时,取 0.1000 g 样品在 空气中充分燃烧,将生成的 SO2气体与足量 Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为 0.0200 0 molL -1的 K 2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗 K2Cr2O7溶液 25.00 mL。 已知:SO2+2Fe 3+2H 2OS+2Fe 2+4H+ Cr2+6Fe 2+14H+ 2Cr 3+6Fe3+7H 2O (1) 样品中 FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。 (2) 若燃烧 6 g FeS2产生的 SO2全部转化为 SO3气体时放出 9.83 kJ 热量,产生的 SO3与水全部化合生成 H2SO4,放出 13.0
11、3 kJ 热量,写出 SO3气体转化为 H2SO4的热 化学方程式 _ 。 (3)煅烧 10 t 上述黄铁矿,理论上产生 SO2的体积(标准状况)为_L,制得 98%的硫酸质量为_t,SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是_kJ。 【解析】(1) 3FeS2 6SO2 12Fe 2+ 2Cr 2 360 g 2 mol 0.1000 w 0.025 L0.0200 0 molL -1 360 g0.1000 w=2 mol(0.025 L0.0200 0 molL -1) w=90.00% (2)n(FeS2)= mol=0.05 mol,n(SO2)=n(SO3)=0.1 mol,则 SO
12、3生成 1 mol H2SO4 放出热量为 130.3 kJ,则热化学方程式可得,SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l) H =-130.3 kJmol -1 (3)FeS2 2SO2 2H2SO4 0.12 t 222.4 L 0.196 t 90%10 t V(SO2) m(溶液)98% 0.12 t(90%10 t)=0.196 tm(溶液)98% V(SO2)=3.3610 6 L;m(溶液)=15 t;n(SO 2)= n(SO3)=1.510 5 mol,放出热量为 1.5105 mol(98.3+ 130.3) kJmol -1=3.43107 kJ。 答案:(1)90.00%。 (2)SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l) H=-130.3 kJmol -1 (3)3.3610 6 15 3.43107
