高中化学难点解题之关系式法.doc

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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