2018届高考二轮复习人教版第十五讲有关物质的量的综合计算学案（江苏专用）

2018届高考二轮复习人教版第十五讲有关物质的量的综合计算学案（江苏专用）

第十五讲　有关物质的量的综合计算 测试内容 测试要求 考情追踪 ‎1. 了解物质的质量、摩尔质量、物质的微粒数、物质的量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量之间的关系，能用它们进行简单的化学计算 B ‎2011、2012、2014、2016、2017(选)‎ ‎2. 认识定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用 B Ⅱ2011、2012、2014、2016(选)‎ 设物质的质量为m(g)、摩尔质量为M(g/mol)、物质的微粒数为N、阿伏加德罗常数为NA(mol－1)、物质的量为n(mol)、一定条件下气体体积为V(L)、气体摩尔体积为Vm(L/mol)、溶质物质的量浓度为cB(mol/L)，溶液的体积为Vaq(L)，溶质物质的量为nB(mol)，则：‎ ‎1. N、NA、n的关系有　　　　、　　　　、　　　　。‎ ‎2. m、M、n的关系有　　　　、　　　　、　　　　。‎ ‎3. V、Vm、n的关系有　　　　、　　　　、　　　　。‎ ‎4. cB、Vaq、nB的关系有　　　　、　　　　、　　　　。‎ ‎1. 物质的质量、摩尔质量、物质的微粒数、物质的量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量之间的关系 ‎2. 有关物质的量的综合计算 ‎(1) 基本关系式法。‎ 化学反应方程式揭示了参加反应的各物质的质量、物质的量、气体体积(同温同压下)等物理量的比例关系或对应关系，这是化学计算的基础。‎ ‎(2) 差量法。‎ 参加反应的各物质的质量、物质的量、气体体积(同温同压下)等物理量之间不仅存在直接比例关系或对应关系，它们之间的差也存在比例或对应关系，利用“差量”关系往往使解题更便捷。‎ ‎(3) 多步反应关系式法。‎ 对于连续反应可通过某一物质或元素为中介，建立已知物质和所求物质有关物理量的联系。‎ ‎(4) 守恒法。‎ 任何化学反应过程中原子守恒，氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子守恒，溶液中阴、阳离子电荷守恒，这些守恒关系从微观角度反映了物质之间的本质联系。‎ ‎(5) 极限假设法。‎ 对于两种或多种物质的混合物与另一物质发生的反应，为了使问题简化，可假设混合物中全为某一种物质发生反应，分别求出有关物理量，这些物理量就是实际混合物发生反应对应的物理量的“边界”。‎ ‎【例1】(2018届南京市模拟测试)某课外活动小组探究久置的铝热剂(含Al、Al2O3、Fe2O3)的组成。称取样品‎3.510 g加入25.00 mL稀硫酸中，固体完全溶解，生成气体537.6 mL(标准状况)，并得到溶液X。X不能使KSCN溶液变色。往X中加入过量NaOH溶液，沉淀经过滤、洗涤后，在空气中充分灼烧至恒重，冷却，称得剩余固体质量为‎2.400 g。下列说法一定正确的是(　　)‎ A. 样品中Al的物质的量为0.016 0 mol B. 样品中Al2O3的质量为‎0.408 g C. 所用稀硫酸的浓度为2.64 mol·L－1‎ D. X中Fe2＋与Al3＋物质的量之比为15∶13‎ 笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎【例2】(2017届南京市学测模拟)某溶液中可能含有下列5种离子中的某几种：Na＋、NH、Fe3＋、Al3＋、Cl－。为确认该溶液组成进行如下实验：①取20.0 mL该溶液，加入20.0 mL 4.00 mol·L－1 NaOH溶液，生成红褐色沉淀且没有刺激性气体生成。将沉淀过滤、洗涤、灼烧，得固体‎0.80 g。再将滤液稀释至100 mL，测得滤液中c(OH－)为0.10 mol·L－1；②另取20.0 mL该溶液，加入足量的AgNO3溶液，生成白色沉淀‎8.61 g。由此可得出原溶液组成的正确结论是(　　)‎ A. 一定含有Fe3＋、Al3＋、Cl－，不含Na＋、NH B. 一定含有Na＋、Fe3＋、Cl－，不含NH，可能含有Al3＋‎ C. c(Al3＋) ＝1.00 mol·L－1‎ D. c(Na＋)＝0.50 mol·L－1‎ 笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ 1. (2017年江苏省普通高中学业水平测试)已知：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。实验室用足量NaOH溶液吸收从浓盐酸和MnO2反应体系中导出的气体。当吸收温度不同时，生成的产物可能是NaClO、NaClO3、NaCl中的两种或三种。下列说法正确的是(　　)‎ A. 若产物为NaClO、NaCl，则吸收后的溶液中n(ClO－)＝n(Cl－)‎ B. 若产物为NaClO3、NaCl，则参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5‎ C. 若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，则由吸收后的溶液中n(Cl－)和n(ClO－)可计算吸收的n(Cl2)‎ D. 若产物为NaClO、NaClO3、NaCl，则NaOH与Cl2相互反应的物质的量之比为2∶1‎ ‎ 2. (2016年江苏省普通高中学业水平测试)将‎5.10 g镁铝合金加入120 mL 4.0 mol·L－1的盐酸中，待合金完全溶解后，得到溶液X。下列说法正确的是(　　)‎ A. 合金完全溶解后产生H2的物质的量为0.24 mol ‎ B. 合金中镁与铝的物质的量之比小于1 ‎ C. 若向溶液X中加入270 mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液，充分反应，所得沉淀为Mg(OH)2‎ D. 若向溶液X中加入足量的氨水，充分反应，所得沉淀经过滤、洗涤后充分灼烧，则残留固体质量大于‎8.50 g　‎ ‎ 3. (2014年江苏省普通高中学业水平测试)铁、铜混合粉末‎18.0 g加入到100 mL 5.0 mol·L－1 FeCl3溶液中，充分反应后，剩余固体质量为‎2.8 g。下列说法正确的是(　　)‎ A. 剩余固体是铁、铜混合物 B. 原固体混合物中铜的质量是‎9.6 g C. 反应后溶液中n(Fe3＋)＝0.10 mol D. 反应后溶液中n(Fe2＋)＋n(Cu2＋)＝0.75 mol ‎ 4. (2013年江苏省普通高中学业水平测试)对于1LH2SO4和HNO3的混合溶液，若H2SO4和HNO3物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)＋c(HNO3)＝1.2mol·L－1，则理论上最多能溶解铜的物质的量为(　　)‎ A. 0.80mol B. 0.72mol C. 0.45mol D. 0.40mol ‎ 5. (2012年江苏省普通高中学业水平测试)聚合硫酸铁可用于水的净化，其化学式可表示为[Fea(OH)b(SO4)c]m。取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，所得溶液平均分为两份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀‎1.7475g；另一份溶液，先将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.02000mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液50.00mL。该聚合硫酸铁样品中a∶b的比值为(已知：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)(　　)‎ A. 1∶1 B. 2∶‎1 C. 3∶1 D. 2∶5‎ ‎ 6. (2011年江苏省普通高中学业水平测试)将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.4mol·L－1 盐酸中，充分反应后产生896mLH2 (标准状况下)，残留固体‎1.28g。过滤，滤液中无Cu2＋。将滤液加水稀释到200mL，测得其中c(H＋)为0.400mol·L－1。则原混合物中单质铁的质量是(　　)‎ A. ‎2.24‎g‎ B. ‎3.36g C. ‎5.60g D. ‎‎10.08g ‎ 1. (2018届盐城市模拟测试)将一定量的由Cu和Cu2O组成的混合粉末加入到125 mL 2.6 mol·L－1的硝酸中，固体恰好完全溶解，得蓝色溶液X并收集到V mL(标准状况)的纯净无色气体Y。下列结论正确的是(　　)‎ A. X中有两种溶质 B. Y通入纯水中得到酸性溶液 C. 原混合粉末的总质量小于‎7.8 g D. 当V＝1 680时，原混合粉末中Cu和Cu2O的物质的量之比为8∶1‎ ‎ 2. (2018届无锡市第一次模拟测试)现有碳酸钾和碳酸氢钾的混合物样品，为测定其组成，分别称取三份不同质量的该混合物样品，配成溶液，然后用相同浓度的硫酸进行滴定，‎ 已知：CO与H＋反应生成CO2分两步：CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，测得实验数据如下：‎ 实验编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 混合物的质量/g ‎3.76‎ ‎4.70‎ ‎8.46‎ 硫酸溶液的体积/mL ‎50.00‎ ‎50.00‎ ‎50.00‎ 生成二氧化碳的物质的量/mol ‎0.03‎ ‎0.037 5‎ ‎0.03‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A. 样品中碳酸钾和碳酸氢钾的物质的量之比为1∶2‎ B. 样品中碳酸钾和碳酸氢钾的物质的量之比为2∶3‎ C. 所用硫酸的物质的量浓度为1.5 mol·L－1‎ D. 所用硫酸的物质的量浓度为0.75 mol·L－1‎ ‎ 3. (2018届徐州市第一次模拟测试)将一铁、铜混合物粉末平均分成三等份，分别加入到同浓度、不同体积的稀硝酸中，充分反应后，收集到NO气体的体积及剩余固体的质量如下表(设反应前后溶液的体积不变，气体体积已换算为标准状况时的体积)：‎ 实验序号 稀硝酸的体积/mL ‎ 剩余固体的质量/g NO的体积/L ‎1‎ ‎100‎ ‎17.2‎ ‎2.24‎ ‎2‎ ‎200‎ ‎8.00‎ ‎4.48‎ ‎3‎ ‎400‎ ‎0‎ V 下列说法正确的是(　　)‎ A. 表中V＝‎‎7.84 L B. 原混合物粉末的质量为‎25.6 g C. 原混合物粉末中铁和铜的物质的量之比为2∶3‎ D. 实验3所得溶液中硝酸的物质的量浓度为0.875 mol·L－1‎ ‎ 4. (2018届宿迁市第一次模拟测试)向800 mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，铁粉完全溶解后，放出NO气体‎11.2 L(标准状况)，同时溶液质量增加‎18.6 g。下列判断正确的是(　　)‎ A. 原溶液中投入铁粉物质的量是0.5 mol B. 原溶液中HNO3的浓度是2.0 mol·L－1‎ C. 反应后的溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1‎ D. 反应后的溶液中还可溶解‎16.0 g铜 ‎ 5. (2018届苏州市第一次模拟测试)某无色溶液中可能含有H＋、Na＋、NH、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO等离子中的几种，当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示。‎ 下列说法一定正确的是(　　)‎ A. 一定存在H＋、Mg2＋、Al3＋、NH，一定不存在Na＋、SO、Fe3＋‎ B. 一定存在H＋、Al3＋、NH、SO，可能存在Na＋、Mg2＋‎ C. 溶液中c(H＋)∶c(Al3＋)∶c(Mg2＋)＝1∶1∶2‎ D. 溶液中≤ ‎ 6. (2018届扬州市第一次模拟测试) 黄钾铵铁矾[ KNH4Fex(SO4)y(OH)z]组成可通过下列实验测定：‎ ‎①称取一定质量的该物质样品，加入足量稀盐酸充分溶解，将所得溶液稀释并配制成100 mL溶液A。‎ ‎②量取25.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、烘干至恒重，得到白色固体‎9.32 g。‎ ‎③再量取25.00 mL溶液A，加入足量NaOH浓溶液，加热，收集到标准状况下气体224 mL，同时有红褐色沉淀生成。‎ ‎④将③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧至恒重，最终得固体‎4.80 g。下列判断正确的是(　　)‎ A. 铂丝蘸取少量A溶液于酒精灯上灼烧，透过钴玻璃，可观察到蓝色火焰 B. A溶液中存在c(K＋)＋c(NH)＋‎3c(Fe3＋)＝‎2c(SO)＋c(Cl－)‎ C. y＋z＝16‎ D. 若④中沉淀灼烧不充分，将导致z偏小 ‎ 7. (2018届徐州市第二次模拟测试)硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后，会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式如下：‎ NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ‎2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O 氨气也可以用来处理氮氧化物。例如，氨气与一氧化氮可发生如下反应：‎ ‎4NH3＋6NO===5N2＋6H2O 将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 mol·L－1 NaOH溶液中，恰好被完全吸收。下列说法不正确的是(　　)‎ A. 原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为‎16.8 L B. 所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为1∶2‎ C. 若用氨气处理，所需氨气在标准状况下的体积可能为‎22.4 L D. 在用氨气处理氮氧化物时，氮氧化物发生还原反应 ‎ 8. (2018届南京市金陵中学模拟测试)现有硫酸铁和硫酸混合溶液200 mL，现将其分成两等份，往其中一份中滴加足量BaCl2溶液，产生‎18.64 g白色沉淀，往另一份中投入足量铁片，放出标准状况下‎1.12 L气体。下列说法正确的是(　　)‎ A. 溶液中离子有3n(Fe3＋)＋n(H＋)＝n(SO)‎ B. 原混合液中c(H＋)＝0.5 mol·L－1‎ C. 原混合液中c(Fe3＋)＝0.1 mol·L－1‎ D. 原混合液最多可溶解铁‎6.72 g ‎ 9. (2018届镇江市模拟测试)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到V L气体(标准状况)，向反应后的溶液中(存在Cu2＋和SO)加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO ‎12.0 g。下列说法正确的是(　　)‎ A. 原混合物的质量可能为‎11.6 g B. 若上述气体仅为NO，则V可能为‎4.48 L C. 若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1∶1，则V可能为‎9.0 L D. 若上述气体仅为NO2，则反应中消耗的HNO3的物质的量可能为1.50 mol ‎10. (2018届宿迁市第二次模拟测试)某溶液中可能含有Fe2＋、NH、Fe3＋、SO、Cl－中的两种或多种。下列说法正确的是(　　)‎ A. 取少量溶液，向其中滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则说明一定含有Cl－‎ B. 取100 mL溶液，加入足量的NaOH溶液并加热，收集到标准状况下33.6 mL的气体，则c(NH)＝0.001 5 mol·L－1‎ C. 经测定一定量的该溶液中n(NH)＝0.02 mol，n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.02 mol，则该一定量的溶液中0.06 mol≤n(Cl－)≤0.08 mol D. 取10 mL该溶液，通入Cl2(标准状况) 22.4 mL恰好完全反应。然后调节pH，使溶液中的铁元素全部转化为沉淀，经过滤、洗涤、灼烧，冷却后称重，得固体质量为‎0.32 g，则溶液中c(Fe3＋)＝0.2 mol·L－1‎ 第十五讲　有关物质的量的综合计算 知识扫描 ‎1. n＝　N＝n·NA　NA＝ ‎2. M＝　m＝n·M　n＝ ‎3. Vm＝　V＝n·Vm　n＝ ‎4. cB＝　Vaq＝　nB＝cB·Vaq 典例分析 ‎【例1】 B　解析：n(H2)＝＝0.024 mol n(Fe2O3)＝＝0.015 mol 根据反应Al＋3Fe3＋===3Fe2＋＋Al3＋可得电子守恒：3n(Al)＝2n(Fe2O3)＋2n(H2)‎ n(Al)＝ ‎＝0.026 mol，A错误；‎ m(Al2O3)＝‎3.51 g－‎2.40 g－0.026 mol×‎27 g·mol－1＝‎0.408 g，B正确；‎ 硫酸过量，剩余硫酸的量未知，无法计算其物质的量浓度，C错误；X中Fe2＋与Al3＋物质的量之比为0.030mol∶(0.026mol＋×2)＝0.030mol∶0.034mol＝15∶17，D错误。‎ ‎【例2】 A 　解析：根据实验①判断，原溶液中一定有Fe3＋，无NH。‎ 参加反应的OH－：‎0.020 L×4.00 mol·L－1－‎0.10 L×0.10 mol·L－1＝0.07 mol n(Fe3＋)＝×2＝0.01 mol Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓‎ 与Fe3＋反应的OH－：0.01 mol×3＝0.03 mol，所以原溶液中一定存在Al3＋。‎ 与Al3＋反应的OH－：0.07 mol－0.03 mol＝0.04 mol，‎ 滤液中还余OH－，则发生反应Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎ n(Al3＋)＝＝0.01 mol c(Al3＋)＝＝0.50 mol·L－1‎ 由实验②结合上面的计算数据，得 n(Cl－)＝＝0.06 mol 由电荷守恒可知：n(Cl－)＝3n(Fe3＋)＋3n(Al3＋)，所以原溶液中不含 Na＋‎ 故选A。‎ 点拨导引：化学计算的基础是化学反应原理，弄清变化过程中的反应及其有关物质物质的量关系是计算的关键。‎ 真题荟萃 ‎1. D　2. D ‎3. D　解析：有剩余固体，说明FeCl3全部反应。设反应的铁、铜物质的量分别为x、y，根据有关反应：‎ Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋‎ Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ ‎56 g‎·mol－1·x＋‎64 g·mol－1·y＝‎18 g－‎2.8 g，‎ ‎2x＋2y＝0.5 mol，‎ 解得：x＝0.1 mol，y＝0.15 mol，‎ 因为还原性：Fe>Cu，铁优先反应，剩余固体只能是铜，故A选项不正确。‎ 原固体混合物中铜的质量为0.15 mol×‎64 g·mol－1＋‎2.8 g＝‎12.4 g，故B选项不正确。‎ 反应后溶液中n(Fe2＋)＝0.1 mol＋0.5 mol＝0.6 mol，故C选项不正确。‎ 反应后溶液中n(Fe2＋)＋n(Cu2＋)＝0.1 mol＋0.5 mol＋0.15 mol＝0.75 mol，故D选项正确。‎ ‎4. B　解析：设混合溶液中n(HNO3)＝x，‎ 即n(NO)＝x，‎ 则n(H＋)＝2×(1.2－x)＋x＝(2.4－x)mol，‎ 由反应的离子方程式：‎ ‎3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 即当H＋和NO恰好完全反应时，溶解铜的物质的量最多：‎ n(Cu)＝x＝(2.4－x)，‎ x＝，n(Cu)＝×＝0.72mol ‎5. B　解析：每份中n(SO)＝n(BaSO4)＝＝0.0075mol，每份中n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝6×n(Cr2O)＝6×0.02000mol·L－1×0.0500mL＝0.006mol。则由聚合硫酸铁中SO、OH－、Fe3＋离子电荷守恒关系：3×n(Fe3＋)＝2×n(SO)＋1×n(OH－)，即3×0.006mol＝2×0.0075 mol＋n(OH－)，得n(OH－)＝0.003mol，即a∶b＝n(Fe3＋)∶n(OH－)＝2∶1。‎ ‎6. C　解析：由题意，盐酸过量，残留固体‎1.28g为铜，n(CuO)＝n(Cu)＝＝0.02mol。滤液中溶质为FeCl2和HCl，由离子电荷守恒关系：‎ ‎2×n(Fe2＋)＋1×n(H＋)＝1×n(Cl－)，即2×n(Fe2＋)＋‎0.200L×0.400mol·L－1＝0.100mL×4.4mol·L－1，得n(Fe2＋)＝0.18mol。设原有Fe为x，Fe2O3为y，CuO 为0.02mol，生成n(H2)＝＝0.04mol，根据得失电子总数相等有：2x＝2y＋2×0.02＋2×0.04　①，根据Fe元素守恒有：x＋2y＝0.18　②，将①②两式联立解出：x＝0.1。原混合物中单质铁的质量＝‎56g·mol－1×0.1mol＝‎5.6g。‎ 仿真体验 ‎1. D　2. D　3. A　4. C　5. D　6. C　7. C ‎8. D　9. C　10. D