
化學(xué)計算過程的書寫是江蘇高考的必考內(nèi)容,屬于熱點問題,主要考查滴定過程中的相關(guān)計算,解題時讀懂題干信息,建立已知量與未知量的數(shù)量關(guān)系進行正確求解,同時掌握守恒法、關(guān)系式法、差量法的掌握,備考時關(guān)注核心考點的掌握至關(guān)重要。
一 守恒法
1.含義:所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“變化”或兩物質(zhì)在發(fā)生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。在化學(xué)變化中的各種各樣的守恒,如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。
2.一般解題步驟如下:
第一步:明確題目要求解的量;
第二步:根據(jù)題目要求解的量,分析反應(yīng)過程中物質(zhì)的變化,找出守恒類型及相關(guān)的量;
第三步:根據(jù)守恒原理,梳理出反應(yīng)前后守恒的量,列式求解。
3.守恒類型
(1)質(zhì)量守恒(原子守恒)
依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是原子的重新組合,因而反應(yīng)前后原子的總數(shù)和質(zhì)量保持不變。質(zhì)量守恒法解題時可利用①整體守恒:即反應(yīng)中反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量守恒;②局部守恒:即反應(yīng)中反應(yīng)物與產(chǎn)物中某元素的原子或離子守恒或元素守恒。
(2)電荷守恒
依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性,即陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)或離子方程式前后離子所帶電荷總數(shù)不變。利用電荷守恒法可以①配平離子方程式;②巧解某些化學(xué)計算題。
(3)得失電子守恒關(guān)系式
依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失數(shù)目相等,即氧化劑得到的電子總數(shù)目等于還原劑失去的電子總數(shù)目。利用得失電子守恒法可以①計算元素的化合價;②計算氧化(或還原)產(chǎn)物的量;③計算氧化劑、還原劑的消耗量;④計算混合物的組成。
二 差量法
1.含義:差量法是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化,找出“理論差量”。這種物理量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強、反應(yīng)過程中的熱量等。用差量法解題時先把化學(xué)方程式中的對應(yīng)差量(理論差量)跟實際差量列成比例,然后求解。
2.一般解題步驟如下:
第一步:準確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式;
第二步:深入細致地分析題意,關(guān)鍵在于有針對性地找出產(chǎn)生差量的“對象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強等,且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比;
第三步:根據(jù)反應(yīng)方程式,從“實際差量”尋找比例關(guān)系,列比例式求解。
注意事項①x、y可表示物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積等,因而差量可指質(zhì)量之差(△m)物質(zhì)的量之差(△n)或氣體體積之差(△V)等。
②分清“差量”是增還是減.在較復(fù)雜的情況,存在多個反應(yīng),可能差量的增減方向并不一致,這就要取其代數(shù)和.若方向相同,則總差量等于各個分差量之和。
③正確分析形成差量的原因,找出對應(yīng)的根據(jù)方程式得出的“理論差量”是差量法解題的關(guān)鍵。
三 關(guān)系式法
1.含義:關(guān)系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關(guān)系進行解題的一種方法,一般適用于多步進行的連續(xù)反應(yīng),因前一個反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個反應(yīng)的反應(yīng)物,可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系,找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式。它是化學(xué)計算中的基本解題方法之一,利用關(guān)系式法可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算,免去逐步計算中的麻煩,簡化解題步驟,減少運算量,且計算結(jié)果不易出錯,準確率高。
2.關(guān)系式建立的類型
(1)有關(guān)化學(xué)方程式的計量數(shù)關(guān)系式:在化學(xué)反應(yīng)中,任何一種元素的總質(zhì)量是守恒的,即最初反應(yīng)物中該元素的質(zhì)量等于最終產(chǎn)物中該元素的質(zhì)量。
(2)原子守恒關(guān)系式:各步反應(yīng)的化學(xué)方程式,找出最初反應(yīng)物與最終生成物的物質(zhì)的量的關(guān)系式,再進行一步計算。
(3)得失電子守恒關(guān)系式:根據(jù)氧化劑和還原劑得失守恒建立關(guān)系式,再進行一步計算。
3.一般解題步驟如下:
第一步:準確寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式;
第二步:找出“中介”的物質(zhì),并確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)、最終生成物之間量的關(guān)系;
第三步:確定最初反應(yīng)物和最終生成物之間量的關(guān)系;
第四步:根據(jù)已知條件及關(guān)系式列出比例式計算求解。
利用電子守恒或原子守恒直接確定關(guān)系式,然后列比例進行求算。
考向 書寫化學(xué)計算的過程
1. (2023江蘇卷節(jié)選)(3)催化電解吸收的KOH溶液可將轉(zhuǎn)化為有機物。在相同條件下,恒定通過電解池的電量,電解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率()隨電解電壓的變化如圖乙所示。
其中,,n表示電解生成還原產(chǎn)物X所轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。
①當(dāng)電解電壓為時,電解過程中含碳還原產(chǎn)物的為0,陰極主要還原產(chǎn)物為___________(填化學(xué)式)。
②當(dāng)電解電壓為時,陰極由生成的電極反應(yīng)式為___________。
③當(dāng)電解電壓為時,電解生成的和的物質(zhì)的量之比為___________(寫出計算過程)。
【答案】
(3) ①. H2 ②. ③. 每生成1ml轉(zhuǎn)移12mle-,每生成1ml轉(zhuǎn)移2mle-,故電解生成的和的物質(zhì)的量之比為
【解析】
【小問3詳解】
當(dāng)電解電壓為時,電解過程中含碳還原產(chǎn)物的為0,說明二氧化碳為得電子,為氫離子得電子變成氫氣。當(dāng)電解電壓為時,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可知堿性條件下陰極由生成的電極反應(yīng)式為。當(dāng)電解電壓為時,電解過程中還原產(chǎn)物的為24%,還原產(chǎn)物的為8%,每生成1ml轉(zhuǎn)移12mle-,每生成1ml轉(zhuǎn)移2mle-,故電解生成的和的物質(zhì)的量之比為。
2. (2022江蘇卷節(jié)選)(3)、在空氣中易被氧化,將在空氣中氧化,測得氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始的質(zhì)量的比值隨溫度變化的曲線如圖所示。時,氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物為_______(填化學(xué)式,寫出計算過程)。
【答案】(3)Fe2O3;設(shè)氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物化學(xué)式為FeOx,,則,則56+16x=80.04,x= ,即固體產(chǎn)物為Fe2O3
【解析】
【小問3詳解】
有圖可知,時,氧化過程中剩余固體的質(zhì)量與起始的質(zhì)量的比值為66.7%,設(shè)氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物化學(xué)式為FeOx,,則,56+16x=80.04,x= ,所以固體產(chǎn)物為Fe2O3;故答案為:Fe2O3;設(shè)氧化成含有兩種元素的固體產(chǎn)物化學(xué)式為FeOx,,則,則56+16x=80.04,x= ,即固體產(chǎn)物為Fe2O3。
3. (2021江蘇卷)(2)“調(diào)配比”前,需測定ZnSO4溶液的濃度。準確量取2.50mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度;準確量取20.00mL稀釋后的溶液于錐形瓶中,滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH=10,用0.0150ml·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應(yīng)為Zn2++Y4-=ZnY2-),平行滴定3次,平均消耗EDTA溶液25.00mL。計算ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度___(寫出計算過程)。
【答案】(2)0.7500ml·L-1
【解析】
【小問2詳解】
根據(jù)Zn2++Y4-=ZnY2-,可知20.00mL稀釋后的溶液中含ZnSO4的物質(zhì)的量為0.025L×0.015ml·L-1=3.75×10-4ml;ZnSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為;
(建議用時:60分鐘)
1.回答下列問題:
(1)Cl2通入水中制氯水,反應(yīng)的離子方程式: 。
(2)高鐵酸鉀(K2FeO4)被人們稱為“綠色化學(xué)”凈水劑。高鐵酸鉀在酸性至弱堿性條件下不穩(wěn)定。工業(yè)上用KClO與Fe(NO3)3溶液反應(yīng)制得K2FeO4,反應(yīng)的離子方程式: 。
(3)以軟錳礦(主要成分為MnO2、SiO2等)為原料制備高純MnO2的流程如圖:
①濾渣中含大量硫單質(zhì),酸浸時主要反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
②酸性條件下,用合適的氧化劑可以將MnSO4轉(zhuǎn)化為高純MnO2。用NaClO3作氧化劑時會同時產(chǎn)生NaCl,該反應(yīng)的離子方程式: 。
(4)已知次氯酸可被FeSO4等物質(zhì)還原。用下列實驗方案測定某次試驗所得溶液中次氯酸的物質(zhì)的量濃度:量取10.00mL上述次氯酸溶液,并稀釋至100mL,再從其中取出10.00mL于錐形瓶中,并加入的FeSO4溶液,充分反應(yīng)后,用0.05000ml/L的酸性KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液24.00mL,則原次氯酸溶液的濃度為 (寫出計算過程)。
【答案】(1)Cl2+H2OH++Cl—+ClO—
(2)3ClO—+2Fe3++10OH—=3Cl—+5FeO+5H2O
(3) MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S+2H2O 3Mn2++ ClO+3H2O =3MnO2↓+Cl—+6H+
(4)1.000ml/L
【解析】(1)
氯氣通入水中制氯水的反應(yīng)為氯氣部分與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+H2OH++Cl—+ClO—,故答案為:Cl2+H2OH++Cl—+ClO—;
(2)
由題意可知,次氯酸鉀溶液與硝酸鐵溶液在堿性條件下反應(yīng)生成高鐵酸鉀、硝酸鉀和水,反應(yīng)的離子方程式為3ClO—+2Fe3++10OH—=3Cl—+5FeO+5H2O,故答案為:3ClO—+2Fe3++10OH—=3Cl—+5FeO+5H2O;
(3)
①由題意可知,酸浸時主要反應(yīng)為二氧化錳與硫化鋅在稀硫酸中反應(yīng)生成硫酸錳、硫酸鋅、硫和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S+2H2O,故答案為:MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S+2H2O;
②由題意可知,硫酸錳轉(zhuǎn)化為二氧化錳的反應(yīng)為硫酸錳溶液與氯酸鈉反應(yīng)生成二氧化錳沉淀、氯化鈉和硫酸,反應(yīng)的離子方程式為3Mn2++ ClO+3H2O =3MnO2↓+Cl—+6H+,故答案為:3Mn2++ ClO+3H2O =3MnO2↓+Cl—+6H+;
(4)
由得失電子數(shù)目守恒可得:2n(HClO)+5n(KMnO4)=n(FeSO4),由滴定消耗的酸性高錳酸鉀溶液可知,原次氯酸溶液中次氯酸的物質(zhì)的量為=0.01000ml,則次氯酸的濃度為=1.000ml/L,故答案為:1.000ml/L。
2.化學(xué)工業(yè)中會產(chǎn)生大量含鉻廢水。需進行無害化處理檢測達標后才能排放。
(1)工業(yè)常用NaHSO3還原法處理,方法:向酸性廢水中加入NaHSO3使Cr2O還原成為Cr3+,然后加入熟石灰調(diào)節(jié)廢水的pH,使Cr3+完全沉淀。
①寫出NaHSO3與Cr2O反應(yīng)的離子方程式: 。
②已知25℃時Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31,若除去廢水中Cr3+,使其濃度小于1×10-5ml·L-1,此時溶液中的c(H+)< ml·L-1
(2)廢水中鉻元素總濃度的測定方法:向一定量含Cr2O和Cr3+的酸性廢水樣中加入足量(NH4)2S2O8,溶液將Cr3+氧化成Cr2O,煮沸除去過量的(NH4)2S2O8;再加入過量的KI溶液,Cr2O與I-完全反應(yīng)生成Cr3+和I2后,以淀粉為指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。測定過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系為Cr3+Cr2OI2S4O。
①上述操作過程中,若無煮沸操作,則測定的鉻元素總濃度會 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
②準確移取含Cr2O和Cr3+的酸性廢水樣100.00mL,按上述方法測定廢水樣中鉻元素總濃度,消耗0.01000ml·L-1Na2S2O3標準溶液13.50mL。計算該廢水中鉻元素總濃度(以mg·L-1表示)(寫出計算過程)。
【答案】 3HSO+Cr2O+5H+=2Cr3++3SO+4H2O 2.5×10-6 偏大 23.40mg·L-1
【解析】(1)①轉(zhuǎn)化時NaHSO3與Cr2O發(fā)生氧化還原,反應(yīng)生成鉻離子、硫酸根離子和水,反應(yīng)的離子方程式為:3HSO+Cr2O+5H+=2Cr3++3SO+4H2O;
②c(Cr3+)=1×10-5時,由KSP[Cr(OH)3]=6.4×10-31可知c(OH-)=,則c(H+)=;
(2)①若無煮沸操作,則過量(NH4)2S2O8消耗Cr2O,所以則測定的鉻元素總濃度會偏大;
②涉及反應(yīng)為①2Cr3++3S2O+7H2O=Cr2O+6SO+14H+②Cr2O+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O③I2+2S2O=2I-+S4O,由以上反應(yīng)得到關(guān)系式為Cr2O~3I2~6S2O,消耗0.01000ml?L-1的Na2S2O3標準溶液13.50mL,則n(Na2S2O3)=0.01000ml?L-1×13.50×l0-3L=1.35×l0-4ml,則由關(guān)系式可知n(Cr2O)=1/6×1.35×l0-4ml=2.250×l0-5 ml,n(Cr元素)=2 (Cr2O)=4.500×l0-5 ml,廢水樣中鉻元素總濃度=4.500×10?5ml×52g/ml×1000mg/g÷0.1L=23.40 mg?L-1。
3.元素鉻(Cr)在溶液中主要以 Cr3+(藍紫色)、Cr(OH)(綠色)、Cr2O(橙紅色)、CrO(黃色)等形式存在,Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體,回答下列問題:
(1)Cr3+與 Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似,在 Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入 NaOH 溶液直至過量,可觀察到的現(xiàn)象是 。
(2)三價鉻 Cr(Ⅲ)與雙氧水反應(yīng)可用于合成鉻黃(PbCrO4)??刂破渌麠l件不變,調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度, 考察反應(yīng)溫度對 Cr( Ⅲ) 轉(zhuǎn)化率的影響( 如圖所示)。溫度超過 70 ℃時,Cr( Ⅲ) 轉(zhuǎn)化率下降的原因是 。
(3)光照下,草酸(H2C2O4)能將 Cr2O轉(zhuǎn)化為 Cr3+。化學(xué)式為 Al2Fe(SO4)4的某發(fā)鹽(毛發(fā)狀,在空氣中能被氧化)對該反應(yīng)具有催化作用。為確定一瓶久置發(fā)鹽的化學(xué)成分,進行實驗如下:
①取一定質(zhì)量的發(fā)鹽樣品溶于足量的稀硫酸中,將溶液分為兩等份。
②其中一份與酸性 KMnO4溶液充分反應(yīng)(反應(yīng)后 MnO被還原成 Mn2+),消耗濃度為 0.4000 ml·L-1的 KMnO4溶液 20.00 mL。
③往另一份溶液中加入足量稀氨水,在空氣中微熱并攪拌使之充分反應(yīng),待沉淀不再變化后過濾,將沉淀洗滌并充分灼燒后稱量,得 9.100g 干燥固體粉末。
計算并合理猜想,推測該久置發(fā)鹽的可能化學(xué)組成 (寫出計算過程)。
【答案】 藍紫色溶液變淺,同時有灰藍色沉淀生成,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液 較高溫度下雙氧水分解 Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40
【解析】(1)由Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似可知,Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液,Cr2(SO4)3溶液先與NaOH溶液反應(yīng)生成Cr(OH)3灰藍色沉淀,繼續(xù)加入NaOH溶液后,Cr(OH)3沉淀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成綠色Cr(OH),故答案為:藍紫色溶液變淺,同時有灰藍色沉淀生成,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液;
(2)三價鉻 Cr(Ⅲ)與雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鉻黃,由圖可知,70 ℃前,Cr( Ⅲ) 轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大,70 ℃時,Cr( Ⅲ) 轉(zhuǎn)化率達到最大,繼續(xù)升高溫度,過氧化氫受熱分解,反應(yīng)物濃度減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,Cr( Ⅲ) 轉(zhuǎn)化率減小,故答案為:較高溫度下雙氧水分解;
(2)由②可知,酸性 KMnO4溶液將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,由得失電子數(shù)目守恒可得n(Fe2+)=5 n(MnO)=5×0.4000 ml·L-1×0.02L=0.04000ml,設(shè)發(fā)鹽中鋁離子為2xml,則被氧化的亞鐵離子為(x—0.04000)ml;由③可知,氧化鐵和氧化鋁的質(zhì)量為9.100g,由原子個數(shù)守恒可得102x+160×=9.10,解得x=0.05000ml,則久置發(fā)鹽中鋁離子的物質(zhì)的量為0.1000ml、鐵離子為(0.05000—0.04000)ml=0.01000ml,由發(fā)鹽化學(xué)式可知,硫酸根離子的物質(zhì)的量為0.1000ml×2=0.2000ml,久置發(fā)鹽中陽離子電荷數(shù)為0.1000ml×3+0.04000ml×2+0.01000ml×3=0.4100ml,陰離子電荷數(shù)為0.2000ml×2=0.4000ml,陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù),則發(fā)鹽在空氣中被氧化,久置發(fā)鹽中中可能存在0.01000ml氫氧根離子或0.00500ml碳酸根離子,若存在氫氧根離子,溶液中n(Al3+):n(Fe2+):n(Fe3+):n(SO):n(OH—)= 0.1000ml:0.04000ml:0.01000ml:0.2000ml:0.01000ml=10:4:1:20:1,由離子個數(shù)比等于離子物質(zhì)的量比可得化學(xué)式為Al10Fe5(OH)(SO4)20;若存在碳酸根離子n(Al3+):n(Fe2+):n(Fe3+):n(SO):n(CO)= 0.1000ml:0.04000ml:0.01000ml:0.2000ml:0.00500ml =20:8:2:40:1,由離子個數(shù)比等于離子物質(zhì)的量比可得化學(xué)式為Al20Fe10(CO3)(SO4)40,故答案為:Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40。
4.氯氧化銅[xCuO·yCuCl2·2H2O]在農(nóng)業(yè)上可用作殺菌劑。以廢銅(主要雜質(zhì)為Fe)為原料,經(jīng)溶解氧化、調(diào)節(jié)pH、過濾等步驟,可制備氯氧化銅。
(1)工業(yè)上用H2O2和HCl溶解氧化廢銅時,反應(yīng)生成Cu2+時的離子方程式為 。
(2)為測定氯氧化銅的組成,現(xiàn)進行如下實驗:
步驟I:稱取0.4470 g氯氧化銅固體,放入錐形瓶中,加入一定量30%的硝酸使固體完全溶解。滴加K2CrO4溶液作指示劑,用0.1000 ml·L-1 AgNO3標準溶液滴定溶液中的Cl-,滴定至終點時消耗AgNO3標準溶液20.00 mL(已知Ag2CrO4為磚紅色沉淀)。
步驟II:稱取0.2235 g氯氧化銅固體,放入錐形瓶中,加入一定量硫酸使固體完全溶解。溶液中加入過量的KI固體,充分反應(yīng)后向溶液中滴入數(shù)滴淀粉溶液,用0.2000 ml·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定,滴定至終點時消耗Na2S2O3標準溶液10.00 mL。
已知步驟II中所發(fā)生的反應(yīng)如下:
2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
通過計算確定氯氧化銅的化學(xué)式(寫出計算過程) 。
【答案】 Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O 3CuO·CuCl2·4H2O
【解析】(1)工業(yè)上用H2O2和HCl溶解氧化廢銅時,反應(yīng)生成Cu2+時的離子方程式為:Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O;
(2)n(Cl?)(AgNO3)=0.1000ml?L?1×0.02L=0.002ml,由方程式知:Cu2+~Na2S2O3,n(Cu2+)=n(Na2S2O3)=0.2000ml?L?1×0.02L=0.004ml,結(jié)合氯氧化銅化學(xué)式[xCuO?yCuCl2?zH2O]得:n(CuO)=0.003ml,n(CuCl2)=0.001ml,n(H2O)= =0.004ml,n(CuO):n(CuCl2):n(H2O)=x:y:z=3:1:4,故氯氧化銅化學(xué)式為3CuO?CuCl2?4H2O,故答案為:3CuO?CuCl2?4H2O。
5.碘是一種人體必需的微量元素,國家標準規(guī)定合格加碘食鹽(主要含有KI和KIO3)中碘元素含量為20~50 mg/kg,測定加碘食鹽中碘元素含量的操作過程如下。
步驟1:準確稱取某加碘食鹽樣品100.0 g,溶于水配制成500.00 mL溶液。
步驟2:取步驟1所配溶液50. 00 mL加入碘量瓶中,向其中加入適量H2C2O4-H3PO4混合溶液。再加入NaClO溶液將碘元素全部轉(zhuǎn)化為,剩余的NaClO被H2C2O4還原除去。
步驟3:向步驟2所得溶液中加入足量的KI溶液,充分反應(yīng)。
步驟4:用3.000×10-3 ml /L Na2S2O3標準溶液滴定步驟3所得溶液至呈淺黃色時,加入淀粉溶液,繼續(xù)滴定至終點,消耗Na2S2O3標準溶液10. 00 mL
已知:2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI
(1)步驟2中NaClO與KI反應(yīng)的離子方程式為 。
(2)步驟4中,Na2S2O3標準溶液(呈堿性),應(yīng)盛放在如圖所示的滴定管 中(填“A"或“B")。滴定終點的現(xiàn)象是 。
(3)通過計算確定該加碘食鹽樣品中碘元素含最是否合格(寫出計算過程) 。
【答案】 3ClO-+I-=IO3-+3Cl- B 最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入碘量瓶,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變色 不合格
【分析】(1) NaClO溶液將碘元素全部轉(zhuǎn)化為,同時生成氯離子;
(2)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì),選擇合適的滴定管;判斷滴定終點:最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入碘量瓶,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變色;
(3)與I-完全反應(yīng),方程式有+I-+6H+=3I2+3H2O,結(jié)合2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI,所以關(guān)系式為:~3I2~6Na2S2O3,進行計算。
【解析】(1) NaClO溶液將碘元素全部轉(zhuǎn)化為,同時生成氯離子,離子方程式為:3ClO-+I-=IO3-+3Cl-,故答案為:3ClO-+I-=IO3-+3Cl-;
(2) Na2S2O3標準溶液(呈堿性),滴定時,合適的滴定管為堿式滴定管;淀粉遇碘單質(zhì)變藍,判斷滴定終點:最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入碘量瓶,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變色,故答案為:B;最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入碘量瓶,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變色;
(3)與I-完全反應(yīng),方程式有+I-+6H+=3I2+3H2O,結(jié)合2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI,所以關(guān)系式為:~3I2~6Na2S2O3,n()==5.000×10-6ml,則該加碘食鹽中碘元素的含量為=63.5 mg/kg,不在20~50mg/kg范圍內(nèi),因此該加碘食鹽中碘元素的含量不符合國家標準,故答案為:不合格。
【點睛】本題難點(3),多個方程式的計算題,要先確定各個反應(yīng)的方程式,再根據(jù)方程式找出其關(guān)系式,進行求算,達到快速解題。
6.聚合堿式氯化鐵[(m為聚合度)為無機高分子絮凝劑,廣泛應(yīng)用于水處理。以鐵礦石、氧化鐵皮或為原料,在酸性條件下經(jīng)氧化、水解、聚合、熟化等步驟,可制得聚合堿式氯化鐵。
(1)鋼鐵酸洗廢液中主要含有和,通入空氣可制得,反應(yīng)的化學(xué)方程式 。氧化劑也可以將氧化成,但存在的缺點是 。
(2)“氧化”過程中,若鹽酸的濃度或投入量增大,除了會降低的轉(zhuǎn)化率,還可能產(chǎn)生的影響為 。
(3)①準確稱取聚合堿式氯化鐵樣品1.5000g,置于250mL的錐形瓶中,加入適量稀鹽酸,加熱,迅速加入稍過量的溶液(被氧化成為),充分反應(yīng)后,多余的用氧化除去。再加入適量的組成的混酸及4~5滴指示劑,用溶液滴定至終點(滴定過程中與反應(yīng)生成和),消耗溶液。
②另稱取等質(zhì)量的聚合堿式氯化鐵樣品溶于水中,配成500mL溶液,取25mL溶液于錐形瓶中,用鉻酸鉀()溶液作指示劑,用標準溶液滴定至終點,消耗溶液8.10mL。
計算該樣品中氯元素和鐵元素的質(zhì)量分數(shù)之比為 (寫出計算過程,結(jié)果保留四位有效數(shù)字)。
【答案】 4FeCl2+O2+4HCl=4FeCl3+2H2O NaClO會與HCl反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,造成環(huán)境污染 過量的酸會抑制后續(xù)的水解、聚合反應(yīng)的進行 1.712
【解析】(1)鋼鐵酸洗廢液中主要含有FeCl2和HCl,O2具有氧化性,亞鐵離子具有還原性,通入空氣可制得FeCl3,反應(yīng)的化學(xué)方程式4FeCl2+O2+4HCl=4FeCl3+2H2O。氧化劑NaClO也可以將氧化成,但次氯酸根離子和氯離子會在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng),生成氯氣,污染環(huán)境。故存在的缺點是NaClO會與HCl反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,造成環(huán)境污染。故答案為:4FeCl2+O2+4HCl=4FeCl3+2H2O;NaClO會與HCl反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,造成環(huán)境污染;
(2)制備聚合堿式氯化鐵,涉及到鐵離子水解,溶液顯酸性,最終產(chǎn)物中還含有一定的氫氧根離子,若鹽酸的濃度或投入量增大,不利于水解和最終的聚合。“氧化”過程中,若鹽酸的濃度或投入量增大,除了會降低的轉(zhuǎn)化率,還可能產(chǎn)生的影響為過量的酸會抑制后續(xù)的水解、聚合反應(yīng)的進行。故答案為:過量的酸會抑制后續(xù)的水解、聚合反應(yīng)的進行;
(3)由②n(Cl-)= ×0.05000ml·L-1×8.1×10-3L=8.100×10-3ml;
由①Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,用0.02000ml·L-1 K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+(K2Cr2O7被還原為Cr3+),直至終點消耗K2Cr2O7)溶液25.00mL,反應(yīng)中的定量關(guān)系可知,n(Fe3+)=6n(Cr2O72-)=6×0.02000ml·L-1×25×10-3L=3.000×10-3ml;
該樣品中氯元素和鐵元素的質(zhì)量分數(shù)之比=8.100×10-3ml×35.5g·ml-1:3.000×10-3ml×56g·ml-1=1.712。
故答案為:1.712。
7.雙氧水是重要的化學(xué)試劑。
(1)一定條件下,O2得電子轉(zhuǎn)化為超氧自由基(·O),并實現(xiàn)如下圖所示的轉(zhuǎn)化:
①是 (填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
②寫出圖示轉(zhuǎn)化總反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(2) K2Cr2O7酸性條件下與H2O2反應(yīng)生成CrO5,反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。據(jù)此分析,CrO5中-2價O與-1價O的數(shù)目比為 。
(3) H2O2可用于測定酒精飲料中乙醇的含量?,F(xiàn)有20.00 mL某雞尾酒,將其中CH3CH2OH蒸出并通入17.0 mL 0.200 0 ml·L-1 K2Cr2O7溶液(H2SO4酸化)中,發(fā)生反應(yīng):K2Cr2O7+C2H5OH+H2SO4―→Cr2(SO4)3+CH3COOH+K2SO4+H2O(未配平)
再用0.400 0 ml·L-1的雙氧水滴定反應(yīng)后所得的混合液,用去19.00 mL雙氧水,滴定過程中發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)1:4H2O2+K2Cr2O7+H2SO4===K2SO4+2CrO5+5H2O
反應(yīng)2:H2O2+CH3COOH===CH3COOOH+H2O
則該雞尾酒中CH3CH2OH的物質(zhì)的量濃度為 ml·L-1(寫出計算過程)。
【答案】 氧化 1:4 0.18 ml·L-1
設(shè)雞尾酒中含有C2H5OH的物質(zhì)的量為x ml
K2Cr2O7的總物質(zhì)的量:n(K2Cr2O7)=17.00×10-3 L×0.200 0 ml·L-1=3.4×10-3 ml
H2O2的總物質(zhì)的量:n(H2O2)=19.00×10-3 L×0.400 0 ml·L-1=7.6×10-3 ml
根據(jù)2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4===2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O
x ml x ml x ml
滴定過程中
4H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4===2CrO5+5H2O+K2SO4
4×(3.4×10-3-x) ml (3.4×10-3-x) ml
H2O2+CH3COOH===CH3COOOH+H2O
x ml x ml
根據(jù) 4×(3.4×10-3-x)+x=7.6×10-3
解得x=3.6×10-3 ml
c(C2H5OH)==3.6×10-3 ml÷0.02 L=0.18 ml·L-1
【解析】(1)①帶一個負電荷,是電中性的原子團,二者含有的原子個數(shù)相等,因此前者比后者電子數(shù)多1個,所以由生成的反應(yīng)是氧化反應(yīng);
②O2先在一定條件下得電子轉(zhuǎn)化為超氧自由基,苯甲醇在超氧自由基的作用下解離出一個H+與超氧自由基結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)?,同時也產(chǎn)生一個;隨后被氧化失去1個電子轉(zhuǎn)變?yōu)?;再與反應(yīng),使脫去1個H原子形成苯甲醛,則與H原子結(jié)合形成過氧化氫分子;因此上述轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)方程式為:+O2+H2O2;
(2)K2Cr2O7中的Cr為+6價,由于其在酸性條件下與過氧化氫反應(yīng)生成CrO5為非氧化還原反應(yīng),所以CrO5中的Cr也為+6價,那么設(shè)CrO5中-2價氧的個數(shù)為x,-1價氧的個數(shù)為y,則有:,,解得x=1,y=4;所以比例為1:4;
(3)先計算的總物質(zhì)的量為,的總的物質(zhì)的量為;乙醇通入酸性重鉻酸鉀溶液中發(fā)生的反應(yīng)方程式無需全部配平,反應(yīng)過程中1個乙醇被氧化為乙酸需要失去4個電子,1個重鉻酸鉀被還原為Cr2(SO4)3需要得6個電子,因此二者反應(yīng)時:,即若20.00mL雞尾酒中乙醇有xml,那么這一步反應(yīng)消耗的為ml;用過氧化氫滴定時,反應(yīng)2中的乙酸即由乙醇氧化得來,所以為xml,那么根據(jù)反應(yīng)方程式,其消耗的的物質(zhì)的量為xml;在將乙醇氧化為乙酸后剩余的物質(zhì)的量為,那么通過反應(yīng)1消耗的的物質(zhì)的量為,所以有:,解得,那么雞尾酒中乙醇的濃度為。
8.黃鐵礬法是硫酸體系中除鐵的常用方法,黃銨鐵礬是黃鐵礬中的一種[化學(xué)式可表示為(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,摩爾質(zhì)量為480 g·ml-1]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2+可向溶液中加入MnO2,充分攪拌,然后用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為1~3,升溫到95 ℃,靜置即可形成黃銨鐵礬沉淀。MnO2氧化Fe2+的離子方程式為 ,靜置形成黃銨鐵礬過程中溶液的pH (填“增大”“減小”或“不變”)。
(2) 依據(jù)下列實驗和數(shù)據(jù)可確定黃銨鐵礬的化學(xué)式。
①稱取黃銨鐵礬2.400 g,加入足量NaOH溶液充分反應(yīng)后過濾,向濾液中加入足量鹽酸酸化的BaCl2溶液,得到沉淀2.330 g。
②Mim Ristic等曾對黃銨鐵礬進行熱分解實驗,其結(jié)果可用下圖熱重曲線表示(已知:黃銨鐵礬在300 ℃前分解釋放的物質(zhì)為H2O,300~575 ℃之間只有NH3·H2O放出,此時殘留固體只存在Fe、O、S三種元素,670 ℃以上得到的是純凈的紅棕色粉末)。
根據(jù)以上實驗及圖中數(shù)據(jù)確定黃銨鐵礬的化學(xué)式 (寫出計算過程)。
【答案】 MnO2+4H++2Fe2+===Mn2++2Fe3++2H2O 減小 由z= =2
y= =3
18 g·ml-1×x+56 g·ml-1×3+96 g·ml-1×2+17 g·ml-1×w=480 g·ml-1
由化合價代數(shù)和為0∶x×(+1)+3×(+3)+2×(-2)+w×(-1)=0
解得:x=1,w=6
[或 ,減少的必為NH3和H2O,即每480 g黃銨鐵礬受熱分解,此階段中釋放1 ml NH3和0.5 ml H2O,推得x=1
由電荷守恒:x+3y=2z+w,w=6]
化學(xué)式為NH4Fe3(SO4)2(OH)6
【解析】(1) MnO2氧化Fe2+生成Fe3+和Mn2+, 離子方程式為 MnO2+4H++2Fe2+===Mn2++2Fe3++2H2O,靜置形成黃銨鐵礬過程中消耗OH-,溶液的pH減小;
(2) 由z= =2
y= =3
18 g·ml-1×x+56 g·ml-1×3+96 g·ml-1×2+17 g·ml-1×w=480 g·ml-1
由化合價代數(shù)和為0∶x×(+1)+3×(+3)+2×(-2)+w×(-1)=0
解得:x=1,w=6
[或 ,減少的必為NH3和H2O,即每480 g黃銨鐵礬受熱分解,此階段中釋放1 ml NH3和0.5 ml H2O,推得x=1
由電荷守恒:x+3y=2z+w,w=6]
化學(xué)式為NH4Fe3(SO4)2(OH)6
【點睛】本題以“確定黃銨鐵礬的化學(xué)式”為背景,考查了氧化還原離子方程式的書寫及有關(guān)計算,難點(2)確定黃銨鐵礬的化學(xué)式相關(guān)計算,注意電荷守恒原理在計算中的運用。
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