高中化学解题方法归纳(难点7~12).doc
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学而思教育·学习改变命运 思考成就未来! 高考网 高中化学解题方法归纳(难点7~12) 难点7 关系式法 关系式法是根据化学方程式计算的诸法中较主要的一种方法,它可以使多步计算化为一步而完成。 ●难点磁场 请用关系式法解决下列问题,然后自我界定学习本篇是否需要。 将 a g 铁和 b g 硫粉混合均匀,隔绝空气加强热,充分反应后,再将所得固体混合物放入足量稀 H2SO4 中,试求产生的气体在标准状况下的体积(用含 a 或 b 的代数式表示)。 ●案例探究 [例题]用黄铁矿可以制取 H2SO4,再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅烧含 FeS2 80.2% 的黄铁矿 75.0 t,最终生产出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率为 92.6%,H2SO4 的利用率为 89.8%,试求黄铁矿制取 H2SO4 时的损失率。 命题意图:主要考查学生利用关系式法解题的能力,同时考查学生对转化率、损失率的理解和认识。 知识依托:H2SO4 的工业制法、NH3 与 H2SO4 的反应。 错解分析:不能准确理解利用率的含义而错解。 解题思路:首先须搞清 H2SO4 的利用率与 FeS2 利用率的关系。H2SO4 的利用率为 89.8%,与 H2SO4 的利用率是 100%、FeS2 的利用率为 89.8% 是等价的。并排除 NH3 利用率的干扰作用。 其次,根据 S 原子守恒找出已知量 FeS2 与未知量(NH4)2SO4的关系(设黄铁矿的利用率为x): FeS2 ~ 2H2SO4 ~ 2(NH4)2SO4 120 264 75.0 t×80.2%×89.8%·x 79.2 t x=66.6% 黄铁矿的损失率为:1.00-66.6%=33.4%。 答案:33.4% ●锦囊妙计 凡反应连续进行,上一步反应的产物为下一步反应的反应物的反应,绝大多数可用关系式法解决。寻找关系式的方法,一般有以下两种: 1.写出各步反应的方程式,然后逐一递进找出关系式; 2.根据某原子守恒,直接写出关系式。 ●歼灭难点训练 1.(★★★)在 O2 中燃烧 0.22 g 硫和铁组成的化合物,使其中的硫全部转化为 SO2,将这些 SO2全部转化为 SO3,生成的 SO3 完全被 H2O 吸收。所得 H2SO4 可用 10.0 mL 0.50 mol·L-1 的 NaOH(aq)完全中和,则原化合物中硫元素的质量分数为_________。 2.(★★★★)将 23.0 g 石英与 60.0 g 石灰石在高温下灼热,试求产生的气体在标准状况下的体积。 3.(★★★★)已知某厂每天排出 10000 m3 尾气(已折算为标准状况),内含 0.268%(体积分数)的 SO2,SO2可完全转化为 H2SO4,若用黄铁矿来生产同样多的 H2SO4, 则需要多少克含 FeS2 78.2% 的黄铁矿? 4.(★★★★★)某化肥厂以氨为原料制备 NH4NO3,已知由氨制 NO 的产率是 96%,NO 制硝酸的产率是 92%,求制硝酸所用去的氨的质量占总耗氨的质量分数是多少? 附:参考答案 难点磁场 提示:不论 Fe 过量与否,只要有 1 个 Fe 原子最终就产生 1 个气体分子,这个气体分子可能是 H2S,也可能是 H2。则: n(气体)=n(Fe)=mol V(气体)=22.4 L·mol-1×mol=4a L。 答案:4a L 歼灭难点训练 1.提示:S~ H2SO4~ 2NaOH n(S)=n(NaOH)= ×0.010 L×0.50 mol·L-1=0.0025 mol, w(S)==0.36。 答案:0.36 2.提示:不论 CaCO3 过量与否,只要有 1 个 CaCO3 “分子”最终就会产生 1 个 CO2 分子。则: n(CO2)=n(CaCO3)==0.600 mol V(CO2)=22.4 L·mol-1×0.600 mol=13.4 L。 答案:13.4 L 3.提示:只需找出 SO2 与 FeS2 的关系 FeS2 ~ 2SO2 120 g 44.8 L m(黄铁矿)×78.2% 104+3 L×0.268% m(黄铁矿)=9.18×104g。 答案:9.18×104 g 4.解析:将本题分解为两步计算,并辅以一定的数值,可以化繁为简。 根据合成 NH4NO3 的反应:NH3+ HNO3====NH4NO3 可知当合成 80 t NH4NO3 时,需要用 63 t HNO3 吸收 17 t 的 NH3。 (1)先求制备 63 t HNO3 需要的 NH3 NH3 ~ HNO3 17 63 m(NH3)×96%×92% 63 t m(NH3)=19 t。 (2)再求制备 80 t NH4NO3 时,生产 HNO3 所用 NH3 占耗 NH3 总量的质量分数:w==0.53。 答案:0.53 难点8 .虚拟法 所谓虚拟法,就是在分析或解决问题时,根据需要和可能,虚拟出能方便解题的对象,并以此为中介,实现由条件向结论转化的思维方法。 ●难点磁场 请试做下列题目,然后自我界定学习本篇是否需要。 A、B、C、D为四种易溶物质,它们在稀溶液中建立如下平衡: A+2B+H2OC+D 当加水稀释时,平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动,理由是 。 ●案例探究 [例题]600 K时,在容积可变的透明容器内,反应2HI(g)I2(g)+H2(g)达到平衡状态A。保持温度不变,将容器的容积压缩成原容积的一半,达到平衡状态B。 图8—1 (1)按图8—1所示的虚线方向观察,能否看出两次平衡容器内颜色深浅的变化?并请说明理由。 答: (2)按图8—1所示的实线方向观察(活塞无色透明),能否看出两次平衡容器内颜色深浅的变化?并请说明理由。 答: 命题意图:考查学生对平衡移动及有色气体浓度被等知识的认识。 知识依托:勒夏特列原理。 错解分析:从实线方向观察,根据 A、B 两状态下的 I2 的浓度关系: cB(I2)=2cA(I2) 误以为能观察到容器内颜色的变化。 解题思路:状态A与状态B的不同点是:pB=2pA,但题设反应是气体物质的量不变的反应,即由状态A到状态B,虽然压强增大到原来的2倍,但是平衡并未发生移动,所以对体系内的任何一种气体特别是 I2(g) 而言,下式是成立的:cB[I2(g)]=2cA[I2(g)]。 对第(2)小问,可将有色气体 I2(g) 沿视线方向全部虚拟到活塞平面上——犹如夜晚看碧空里的星星,都在同一平面上。则视线方向上的 I2 分子多,气体颜色就深;反之,则浅。 答案:(1)可以观察到颜色深浅的变化。由于方程式两边气体物质的物质的量相等,容积减半,压强增大到2倍时,I2(g)及其他物质的物质的量均不变,但浓度却增大到原来的2倍,故可以看到I2(g)紫色加深。 (2)不能观察到颜色深浅的变化。因为由状态A到状态B,平衡并未发生移动,尽管 cB[I2(g)]=2cA[I2(g)],但 vB[I2(g)]=vA[I2(g)],即视线方向上可观察到的 I2(g) 分子数是相同的,故不能观察颜色深浅的变化。 ●锦囊妙计 化学中,虚拟法的应用是广泛的,除可虚拟物质状态外,还有很多可用虚拟法解决的问题,如①配平复杂氧化还原反应时,可将复杂化合物中各元素的化合价皆虚拟为零;②虚拟出某些混合物的“化学式”;③虚拟出某些解题时用到的数据;④虚拟出解题需要的某些条件;⑤虚拟反应过程;⑥虚拟反应结果等等。 ●歼灭难点训练 1.(★★★)在一密闭容器中发生如下反应: aA(g)bB(g) 达平衡后,保持温度不变,将容器容积增加一倍,新平衡建立时,cB 是原来的 60%,则( ) A.平衡向正反应方向发生了移动 B.A 物质的转化率变小了 C.B 物质的质量分数增大了 D.a>b 2.(★★★)在常温常压下,向5 mL 0.01 mol·L-1FeCl3(aq)中滴入0.5 mL 0.01 mol·L-1的NH4SCN(aq),发生如下反应: FeCl3+3NH4SCNFe(SCN)3+3NH4Cl ( ) 所得溶液显红色,改变下列条件,能使溶液颜色变浅的是 A.向溶液中加入少量KCl晶体 B.向溶液中加入少量的水 C.向溶液中加入少量无水硫酸铜,变蓝后立即取出 D.向溶液中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3(aq) 3.(★★★★)在一定温度和压强下,某容器内存在如下平衡(平衡 A): 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) 这是工业合成尿素的反应。如果将容器的容积缩小为原来的 1/3,则达到平衡时(平衡 B)下列说法一定正确的是( ) A.气体的平均式量比原来大 B.气体的平均式量比原来小 C.气体的平均式量与原来相等 D.依据题给条件无法确定 4.(★★★★★)CuCl2(aq) 因浓度不同,颜色往往不同。有的是黄色,有的是绿色,还有的是蓝色。已知 CuCl2(aq) 中存在如下平衡: [Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O 蓝色 黄色 试回答下列问题: (1)欲使溶液由黄色变为蓝色,可采取的两种方法为:① ;② 。 (2)欲使溶液由蓝色变为绿色,可采取的两种方法为:① ;② 。 附:参考答案 难点磁场 解析:可将水虚拟为容器,将 A、B、C、D 四种易溶物质虚拟为盛在“水——容器”中的气体物质。那么,加水稀释,“气体”的体积扩大,压强减小,根据勒夏特列原理,平衡向气体体积增大的方向,即上列平衡的逆反应方向移动。由此,可以得出结论:溶液稀释时,平衡向溶质粒子数增加的方向移动。 答案:逆 因为稀释后,单位体积内溶质的粒子总数(或总浓度)减小,根据勒夏特列原理,平衡向单位体积内溶质的粒子总数(或总浓度)增加的方向移动。 歼灭难点训练 1.提示:虚拟一种中间状态,假设平衡不移动,则新平衡建立时:cB 是原来的 50%,而事实上 cB 是原来的 60%,这表明扩大容积平衡向生成 B 的方向——正反应方向发生了移动。 答案:AC 2.解析:从反应实质来看,溶液中存在的化学平衡是: Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 等系列反应。可见加入 KCl 晶体,对此平衡无影响;但加入 2 滴 1 mol·L-1 的 FeCl3(aq),使溶液中 Fe3+ 浓度增大,平衡则向正反应方向移动,溶液颜色变深。A、D 项皆不可选。 对于 B、C 选项,因平衡体系中的水量发生了改变,导致溶液中所有溶质的浓度或同等程度地增大,或同等程度地减小;若要判断平衡移动的方向,从浓度的改变来看,似无从下手。如果我们变换一下思路,将上列平衡体系中的 Fe3+、SCN- 和 Fe(SCN)3 均虚拟为气态物质(虚拟其状态),则向平衡体系中加水,可认为增大了容器的容积,即减小了气体反应物的压强(或浓度),平衡就向气体体积扩大的方向(即上列反应的逆反应方向)移动,这样液体颜色就会变浅。可见 B 项可选而 C 项不可选。 若采用极限思维,对于 B 选项,可作如下设想:加入的水不是很少而是很多,这样上列平衡体系中,Fe3+与 SCN- 相互碰撞结合成 Fe(SCN)3 分子的机会越稀越少,而 Fe(SCN)3 分子电离成 Fe3+ 和 SCN- 的机会则越来越多,无疑是加水的结果,平衡是向逆反应方向移动的,故而溶液颜色变浅。 答案:B 3.解析:容器容积缩小,反应气体压强增大,合成尿素[CO(NH2)2]的反应向正反应方向移动,由反应方程式知,气体物质的量每减少 2 mol,就有 60 g 尿素生成——固体质量增加60 g,气体质量减少60 g。那么,可将平衡向右移动的结果虚拟为:将 30 g·mol-1的气体从反应容器中移出。 由于原混合气体平均式量 r(A)介于Mr(NH3)、Mr(CO2)、Mr(H2O)中最大者(44)与最小者(17)之间,故有以下讨论: (1)若 r(A)>30,则移走 Mr=30的气体后,剩余气体平均式量增大,故有r(B)>r(A) (2)若r(A)=30,则r(B)= r(A), (3)若r(A)<30,则r(B)<r(A) 因为原混合气体的平均式量在题设条件下无法确定,所以新平衡建立后气体平均式量数值的变化无法确定。 答案:D 评注:若将“一定”改为:可能,则 A、B、C、D 四备选项都可选。 4.解析:(1)加入 Ag+ 降低 Cl- 浓度,可使平衡向左移动。 将水虚拟为容器,将离子虚拟为气体,则加“水——容器”容积扩大,平衡向气体体积扩大的方向,即本反应的逆反应方向移动。 (2)由美学知识可知,蓝黄相混可得绿色。这样 ,平衡向右移动,可使溶液由蓝变绿。由(1)知,加水 CuCl2 浓度降低,平衡向左移动;则增大 CuCl2 的浓度(或 Cu2+ 的浓度,或 Cl- 的浓度)平衡向右移动。 答案:(1)加水 加 AgNO3(s)[或 AgNO3(aq)] (2)加 CuCl2(s)[或浓 CuCl2(aq)] 加NaCl(s)[或浓 NaCl(aq)等] 难点9 .混合气体组成的讨论 已知混合气体中元素的质量比,确定混合气体的组成有一种巧妙的方法,把握了这种方法就能化解这类难题。 ●难点磁场 请试做下列题目,然后自我界定学习本篇是否需要。 常温下,A 和 B 两种气体组成的混合物(工业制盐酸过程中产出的一种气体混合物)中[Mr(A)<Mr(B)=,只含有 H、Cl 两种元素,而且不论 A 和 B 以何种比例混合,H 和 Cl 的质量总是大于 2∶71,试确定 A 为 ,B 为 ,并简析此混合气体中有 A 的形成过程 。 ●案例探究 [例题]常温下 A 和 B 两种气体组成混合气体(A 的相对分子质量大于 B 的相对分子质量),经分析混合气体中只含有氮和氢两种元素,而且不论 A 和 B 以何种比例混合,氮和氢的质量比总大于 14/3。由此可确定 A 为_____________,B 为____________,其理由是__________________。 若上述混合气体中氮和氢的质量比为 7∶1,则在混合气体中 A 和 B 的物质的量之比为________;A 在混合气体中的体积分数为_____%。 命题意图:主要考查学生根据题设确定混合物成分的能力。 知识依托:NH3 中 N、H 元素的质量比。 错解分析:审题不严,计算出了 A 的质量分数,或计算出了 B 的体积分数。 解题思路:解答此题,首先考虑氮、氢两元素组成的化合物 NH3,分析 NH3 中氮氢质量比。NH3 中,m(N)∶m(H)=14∶3。题设条件下,m(N)∶m(H)> 14∶3,这只须在 NH3 中混入 N2 即可。由题意,Mr(A)>Mr(B),所以 A 为 N2,B 为 NH3,因Mr(N2)=28,Mr(NH3)=17。 设混合气体中 A 和 B 的物质的量之比为 x∶y。由题意,“xN2+yNH3”中,14(2x+y)∶3y=7∶1,解得,x∶y=1∶4。(A)=1÷(1+4)=20%。 答案:N2 NH3 纯 NH3 中氮和氢质量比为 14/3,在纯 NH3 中混入任何比例的 N2,都将使氮和氢质量比大于 14/3 1∶4 20。 ●锦囊妙计 已知某气体混合物由两种元素组成,且知这两种元素的质量比大于(或小于)a/b,如何确定组成混合物的成分。其方法是:变不等(大于或小于)为相等,找出两元素(A 和 B)质量比等于 a/b 的化合物(AxBy)。若混合物中 A、B 两元素质量比大于 a/b,则在 AxBy 中混入 A(g) 或 A(x+m)By(g) 符合要求;若混合物中 A、B 两元素质量比小于 a/b,则在 AxBy 中混入 B(g) 或 AxB(y+m)符合要求。(x,y,m∈N) ●歼灭难点训练 1.(★★★)下列各组混合气体中,C、H 元素质量比可能最小的是( ) A.H2 和 CH4 B.CH4 和 C2H6 C.C2H2 和 C2H4 D.C3H4 和 C4H8 2.(★★★★)将例题中的“氮”改为“碳”;将“质量比总大于 14/3”改为“质量比总小于 3∶1”将“质量比为 7∶1”改为:“9∶4”。其他同例题,试求之。 3.(★★★★)常温常压下,由 A、B 组成的混合气体[Mr(A)>Mr(B)],经分析混合气体中只含碳和氧两种元素。A 和 B 不论以何种比例混合,若碳氧质量比总大于 3∶8,则 A1 为______,B1 为_______;若碳氧质量比总小于 3∶8,则 A2 为________,B2 为________。 若 B1 和 B2 常温混合后,碳氧质量比总小于 3∶8时,B1、B2 必须满足的关系是 n(B1)∶n(B2)______。 4.(★★★★★)常温常压下,A 和 B 两种气体组成的混合气体[Mr(A)>Mr(B)],经分析混合气体中只含有氮和氧两种元素,而且不论 A 和 B 以何种比例混合,氮和氧的质量比总小于 7∶4。符合以上关系的 A、B 可能有多种,请将正确答案填入下表,可不填满,也可扩填,但填入错误的要扣分。 组合 ① ② ③ ④ ⑤ A B (注意:A 在上,B 在下,不可无序乱填) 若混合气体中氮氧质量比恰好为 7∶2,则 A 为______________,B 为______________;n(A)∶n(B)=__________________。 附:参考答案 难点磁场 提示:2∶71 恰为 HCl 气体中 H 元素和 Cl 元素的质量比,可见混合物应为 H2 和 HCl 的混合气体。生产 HCl 时,可使 H2 在 Cl2 中燃烧,也可使 Cl2 在 H2 中燃烧,工业上采用后者。可以减少环境污染,保障生产安全。 答案: H2 HCl 工业制盐酸过程中所得混合气体中有 H2,是由于 Cl2 在过量 H2 中燃烧的结果。 歼灭难点训练 1.提示:C、H 质量比最小,则含 H 元素可能最多。A 中 H2 无限多时,C、H 元素比最小。 答案:A 2.解析:解答此题,首先从碳、氢元素形成的化合物中寻找碳氢元素质量比为 3∶1 者。CH4中,m(C)∶m(H)=12∶4=3∶1。题设条件下,m(C)∶m(H)<3∶1,这只能在 CH4中混入 H2 (CH4中若混入其他碳氢化合物,如 C2H2,只能使m(C)∶m(H)>3∶1)。由于Mr(A)>Mr(B),所以 A 为 CH4,B 为 H2。 设混合气体中 A、B 物质的量分别为 x 和 y。则“xCH4+yH2”中,12x∶(4x+2y)=9∶4,解得,x∶y=3∶2,(A)=(3÷5)×100%=60%。 答案:A:CH4 B:H2 CH4中碳氢质量比为 3∶1,是气态烃中碳、氢质量比最小的,若使碳氢质量比比 3∶1 还要小,只有在 CH4中混入 H2 才能满足要求 3∶2 60% 3.解析:碳氧形成的化合物有 CO2 和 CO。CO 中,m(C)∶m(O)=12∶16=3∶4;CO2 中,m(C)∶m(O)=12∶32=3∶8。若要使混合气体中碳氧质量比总大于 3∶8,只须在 CO2 中混入CO即可;若要使混合气体中碳氧质量比总小于3∶8,只须在CO2中混入 O2 即可。可见,A1 为 CO2,B1 为 CO;A2 为 CO2,B2 为 O2。 设符合条件的 B1、B2 混合气体中,B1、B2 的物质的量分别为 x 和 y,由题意,“x CO+yO2”中,12x∶(16x+32y)<3∶8,解得,x∶y<2∶1。 答案:CO2 CO CO2 O2 n(B1)∶n(B2)<2∶1。 4.解析:氮、氧两元素可形成多种化合物,如N2O、NO、N2O3、NO2(N2O4)、N2O5。其中,N2O 气体中,n(N)∶n(O)=28∶16=7∶4;其余气体含氧量逐渐升高,因而 n(N)∶n(O)<7∶4。这样,在 N2O 气体中混入 NO、N2O3、NO2(N2O4)、N2O5 以及 O2 中的一种,皆可使所得混合气体中 n(N)∶n(O)<7∶4。 当n(N)∶n(O)=7∶2>7∶4 时,只有在 N2O中混入适量 N2 才行。设混合气体中 N2O 和 N2 的物质的量分别为 x 和 y。则“xN2O+yN2”中,(28x+28y)∶16x=7∶2,解得 x∶y=1∶1。 答案: 组合 ① ② ③ ④ ⑤ A N2O N2O3 NO2(或N2O4) N2O5 N2O B NO N2O N2O N2O O2 N2O N2 1∶1. 难点10 .等质混和等体混 两种同溶质溶液等质量混合,特别是等体积混合,质量分数如何判定有一定难度。本篇可以把这一难点化易。 ●难点磁场 请试做下列题目,然后自我界定学习本篇是否需要。 密度为0.91 g·cm-1 的氨水,质量百分比浓度为 25.0%(即质量分数为0.250),该氨水用等体积的水稀释后,所得溶液的质量百分比浓度( ) A.等于12.5% B.大于 12.5% C.小于 12.5% D.无法确定 ●案例探究 [例题]把 70% HNO3(密度为 1.40 g·cm-3)加到等体积的水中,稀释后 HNO3(aq)中溶质的质量分数是 A.0.35 B.<0.35 C.>0.35 D.≤0.35 命题意图:主要考查学生对质量分数的认识和变换前提下的估算能力。 知识依托:有关质量分数的计算。 错解分析:审题不严,自以为是将两液体等质量混合,从而误选 A项;解题过程中思维反向,也会误选 B项。 解题思路:本题有以下两种解法。 方法1(条件转换法):先把“等体积”看作“等质量”,则等质量混合后溶液中 HNO3 的质量分数为: w混==35% 而等体积混合时水的质量小于 HNO3(aq) 的质量,则等体积混合相当于先进行等质量混合,然后再加入一定量的密度大的液体,这里是 70% 的 HNO3(aq),故其质量分数大于 35%。 方法2(数轴表示法):(1)先画一数轴,在其上标出欲混合的两种液体中溶质的质量分数,并在两质量分数的对应点上标出两液体密度的相对大小。 7 · · (2)求出,并在数轴上标示出来。 (3)标出w混:w混在与 ρ大的液体的质量分数之间。 答案:C 评注:方法2是方法1的一种升华。 ●锦囊妙计 1.等质混 两种同溶质液体(或某溶液与水)等质量混合时: w混= 2.等体混 两种同溶质液体(或某溶液与水)等体积混合时: W混∈[,W(ρ大)] 具体解题时,常用数轴表示法。 ●歼灭难点训练 1.(★★★)有甲、乙两种 H2SO4(aq),甲中 H2SO4 的质量分数为 3a %,乙中 H2SO4 的质量分数为 a %,取甲、乙两溶液等体积混合,搅拌均匀后所得 H2SO4(aq) 中溶质的质量分数( ) A.>2a% B.<2a% C.=2a% D.无法确定 2.(★★★)将上题中的“H2SO4(aq)”改为“氨水”;其余不变,试选之。( ) 3.(★★★★)有甲、乙两种水的乙醇溶液,甲中水的质量分数为 25%,乙中水的质量分数为 15%,将甲、乙两种溶液各取 100 mL 混合,则所得溶液中水的质量分数( ) A.>0.80 B.<0.80 C.>0.20 D.<0.20 4.(★★★★★)在100 g 浓度为 18 mol·L-1密度为ρ(g/cm3)的浓硫酸中加入一定量的水稀释成 9 mol·L-1的硫酸,则加入水的体积为( ) A.<100 mL B.=100 mL C.>100 mL D.=mL 附:参考答案 难点磁场 提示:氨水越浓密度越小。因为ρ1>ρ2,所以w混离w1 更近,即 w混<0.125。 答案:C 歼灭难点训练 1.提示: 答案:A 2.提示: 答案:B 3.提示:水的酒精溶液密度小于 1,即水越多,密度越大。则: 答案:BC 4.解析:由题意知,稀释结果,溶液的物质的量浓度成为原来的一半,则溶液的体积成为原溶液体积的 2 倍。18 mol·L-1浓 H2SO4密度比水的密度 1 g·cm-3大的多:ρ(浓 H2SO4)=1.8 g·cm-3,100 g 该浓 H2SO4体积 V 比 100 mL 小得多:V(浓 H2SO4)=mL=56 mL。这样所加水的体积肯定小于 100 mL,但绝对不是100ρ mL,即其所形成溶液的体积不能简单地相加,因而 A 项可选,但 D 项不可选。 答案:A 难点11 浓度不同产物异 化学上有许多产物,跟反应物浓度关系密切。鉴于高考常据此设计难题,本篇总结了这些反应。 ●难点磁场 请试做下列题目,然后自我界定学习本篇是否需要。 30 g铜、银合金与80 mL 13.5 mol·L-1的HNO3溶液反应。合金全部溶解,放出气体6.72 L(标准状况下),反应后溶液的pH=0(设反应前后溶液体积不变) (1)计算HNO3被还原的物质的量; (2)计算合金中银的质量分数。 ●案例探究 [例题]38.4 mg铜跟适量浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4 mL(标准状况),反应消耗HNO3的物质的量可能是 A.1.00×10-3 mol B.1.60×10-3 mol C.2.20×10-3 mol D.2.40×10-3 mol (忽视NO2与N2O4的相互转化) 命题意图:考查学生对反应条件——浓度变化时产物种类变化的认识。属化学教学中要求具备的能力。 知识依托:Cu与浓、稀HNO3的反应。 错解分析:忽视了Cu与稀HNO3的反应,就会错选D;只运用Cu与稀HNO3反应解题,就会错选B。 解题思路:随着反应的进行,硝酸的浓度逐渐变小,产生的气体可能是纯净的NO2,也可能是NO2和NO的混合物。 n(Cu)=38.4 mg÷64.0 g·mol-1=0.600 mmol n(g)=22.4 mL÷22.4 L·mol-1=1.00 mmol 这样,发生的反应可能是下列①一个,也可能是①②两个: ①Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 于是,本题有以下多种解法。 方法1(极值法):若产生的气体全部是NO2,由化学方程式①得: n(HNO3)=4n(Cu)=0.600 mmol×4=2.40 mmol n(NO2)=2n(Cu)=0.600 mmol×2=1.20 mmol V(NO2)=1.20 mmol×22.4 L·mol-1=26.9 mL>22.4 mL 可见,气体不全是NO2。 若产生的气体全部是NO,由化学方程式②得: n(HNO3)=8/3n(Cu)=0.600 mmol×8/3=1.60 mmol n(NO)=2/3n(Cu)=0.600 mmol×2/3=0.400 mmol V(NO2)=0.400 mmol×22.4 L·mol-1=8.96 mL<22.4 mL 由于气体是NO2和NO的混合物,8.96 mL<V(g)<26.9 mL, 所以1.60 mmol<n(HNO3)<2.40 mmol, 观察备选项可知答案。 方法2(守恒法):根据反应前后N原子守恒和Cu原子守恒得: n(HNO3)=n[Cu(NO3)2]×2+n(NO2)+n(NO) (N原子守恒) =n(Cu)×2+n(NO2)+n (NO) (Cu原子守恒) =0.600 mmol×2+1.00 mmol =2.20 mmol 方法3(写总反应方程式法):设生成NO2的物质的量为x,则题设条件下的总反应为: 0.6Cu+2.2HNO3====0.6Cu(NO3)2+xNO2↑+(1-x)NO↑+1.1H2O 先写出反应物和生成物以及Cu、NO2和NO的化学计量数,再根据Cu原子守恒和N原子守恒得出Cu(NO3)2和HNO3的化学计量数,H2O的化学计量数可根据N原子守恒而得出(因与结果无关也可不算出)。 根据方程式及有效数字的运算规则,可知参加反应的HNO3物质的量为2.20 mmol。 方法4(平均分子式法):设HNO3还原产物的平均分子式为NOx,则: n(Cu)∶n(NOx)=0.600 mmol∶1.00 mmol=3∶5 Cu与HNO3的总反应方程式为: 3Cu+11HNO3====3Cu(NO3)2+5NOx↑+?H2O 先写出反应物和生成物及Cu和NOx的化学计量数3和5,再根据Cu原子守恒和N原子守恒分别得出Cu(NO3)2和HNO3的化学计量数3和11,H2O的化学计量数因与结果无关可不算出,则: n(HNO3)=11/3n(Cu)=0.600 mmol×11/3=2.20 mmol 答案:C 变式1:去掉备选项,将问题改为:求还原产物NO2和NO的物质的量之比,其他同例题,试解之。 解题思路:在前面“方法4”的基础上得到下式: 3Cu+11HNO3====3Cu(NO3)2+5NOx+5.5H2O 根据O原子守恒得: 33=18+5x+5.5 x=1.9 即NOx为NO1.9。用十字交叉法: V(NO2)∶V(NO)=9∶1 答案:9∶1 变式2:若例题条件下Cu与HNO3恰好完全反应,二者皆无剩余,欲求开始生成NO时HNO3溶液的浓度,还缺少的条件是________(用必要的文字和字母b表示),开始生成NO时HNO3溶液的浓度为________(请写最后结果)。 解题思路:据变式1解题思路得: V(NO2)=1.00 mmol×=0.900 mmol V(NO)=0.100 mmol 生成NO消耗HNO3的物质的量可求: 8HNO3(稀)~2NO↑ 8 2 n(HNO3) 0.100 mmol n(HNO3)=0.400 mmol 欲求0.400 mmol HNO3的浓度,须知HNO3(aq)的体积——b: c(HNO3)= 答案:开始生成NO时HNO3(aq)的体积b 4.00×10-4 mol/b ●锦囊妙计 当化学反应进行时,反应物不断被消耗。随反应的进行,反应物浓度不断改变,①有的会造成产物的不同。如,过量Cu放入少量浓HNO3中,开始生成的气体是NO2,后来生成的气体是NO;很稀的HNO3溶液与活泼金属反应还会有H2生成(非信息题可不考虑)。再如,过量活泼金属(如Zn)与少量浓H2SO4的反应,开始时生成的气体是SO2,后来生成的气体是H2。②有的反应不再发生。如,过量Cu与少量浓H2SO4的反应,随反应的进行,浓H2SO4变成了稀H2SO4,Cu与稀H2SO4不再发生反应。再如,过量MnO2与少量浓盐酸的反应,随反应的进行,浓盐酸变成稀盐酸,不再与MnO2发生氧化还原反应。③有些本来不能发生的反应,后来能够进行。如稀H2SO4溅在衣服上,水分蒸发后,变成浓H2SO4,也就能使布料脱水炭化。 ●歼灭难点训练 1.(★★★)向50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原H2SO4的物质的量( ) A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol C.在0.45 mol和0.90 mol之间 D.大于0.90 mol 2.(★★★★) 14.0 g铜银合金与足量某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况)氧气混合,通入水中恰好完全吸收,则合金中铜的质量为( ) A.9.6 g B.6.4 g C.3.2 g D.1.6 g 3. (★★★★)3.2 g 铜与过量硝酸(8 mol·L-1,30 ml)充分反应。硝酸的还原产物有NO2和NO,反应后溶液中所含H+为a mol,则此时溶液中所含NO为________mol。 4.(★★★★★)使一定量锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓H2SO4充分反应,锌完全溶解,同时生成标准状况下气体33.6 L。将反应后溶液稀释,测得其pH=1.0。 求:(1)生成气体的成分及体积(假设浓H2SO4与Zn反应还原产物只生成SO2); (2)锌的质量; (3)开始生成H2时H2SO4的浓度(假设溶液体积无变化)。 附:参考答案 难点磁场 解析:题设条件下,发生的反应有: Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Ag+2HNO3(浓)====AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3(稀)====3AgNO3+NO↑+2H2O (1)n(被还原HNO3)=n(NO2)+n(NO)==0.300 mol (2)设合金中Cu和Ag的物质的量分别为x、y。则: w(Ag)==0.36 答案:(1)0.30 mol (2)0.36 歼灭难点训练 1. A 2.提示:由题意知,Cu、Ag与HNO3反应所得还原产物与O2作用溶于水后又变为HNO3,因此可以认为Cu、Ag所失电子最终被O2而非HNO3所得。 设Cu、Ag物质的量分别为x、y,则: 解得:x=0.050 mol, m(Cu)=64 g·mol-1×0.050 mol=3.2 g 答案:C 3.提示:最后所得溶液中溶质分别是Cu(NO3)2和HNO3,依据N原子守恒得: n(NO)=2n[Cu(NO3)2]+n(HNO3)=2n(Cu2+)+n(H+) =2×+a mol=(a+0.10) mol 答案:(a+0.10) mol 评注:在反应过程中HNO3有挥发,n(HNO3)-n(NO)=n(HNO3)-n(Cu)所得数值不准确。 4.提示:题设条件下发生如下反应: Zn+2H2SO4(浓)====ZnSO4+SO2↑+2H2O Zn+H2SO4(稀)====ZnSO4+H2↑ 答案:(1)生成SO2 6.7 L,生成H2 26.9 L (2)97.5 g (3)12.5 mol·L-1 难点12 顺序不同现象异 化学上有一类反应,将A滴入B中与将B滴入A中现象往往不同,此即所谓:顺序- 配套讲稿:
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