1、高考化學計算題專題復習 一、涉及化工生產流程的計算題型特點 :以常見化工生產流程圖為背景 ,根據不同反應步驟中反應物的利用率 計算反應物的投料比或產率。解題方法:以化學方程式為基礎 ,應用守恒理論 ,對多個相關聯的化學方程式進行 簡約 （疊加 ,找出分散在不同化學反應中的不同物質之間的化學計量數關系 ,以此計量 關系進行計算。1.（08 南通一檢某化肥廠以氨和空氣 （其中氧氣的體積分數為 0.2為原料生產硝 酸銨過程如下 :其中反應為 4NH 3+5O 24NO +6H 2O步驟 中發生了兩個反應 ,將這兩個化學方程式合并為一個化學方程式 ,可表 示為。若不考慮副反應且各步反應均完全 ,為使生

2、產過程中不再補充空氣 ,則原料氣 中氨（包括第 步被硝酸吸收的氨的體積分數最大值為 。假設實際生產中 ,反應、中含氮物質的利用率分別為 a 、b ,反應中氨 的利用率為 c 、硝酸的利用率為 100%,則合成硝酸銨的整個流程中 ,氨的總利用率 是多少?解析:(14NO+3O 2+2H 2O =4HNO 3 (2、 步反應疊加4NH 3+5O 4NO +6H 2O4NO +3O 2+2H 2O =4HNO 3 4NH 3+4HNO 3=4NH 4NO 34NH 3+4O 2+H 2O=2NH 4NO 3+3H 2O NH 3%=4/(4+4/0.2=1/6(或 16.7%(3解法一:假設消耗 N

3、H 3的總物質的量為 1mol ,其中用于制取 HNO 3的 NH 3 的物質的量為 x mol ,被 HNO 3 吸收的 NH 3的物質的量為 y mol ,則有:x +y =1、abx =cy 。 解得:x =cab c +ab ab +氨的總利用率 =(xab +yc /1=ab abc+2解法二:假設第步參加反應的氨氣的物質的量為 4mol ,則: 生成硝酸的物質的量 4ab mol ;第步需要氨氣的物質的量為ab4mol ; 氨的總利用率 =cab ab ab 4444+=c ab abc+2解法三: 假設生成 NH 4NO 3共 1mol則生成 1molHNO 3 消耗的 NH 3

4、 的物質的量為 1/ab,與 HNO 3 反應的 NH 3 的 物質的量為 1/c ,則氨的總利用率為2.（蘇北三市一檢現代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類。火法煉鋅是將閃鋅礦 （主要含 ZnS 通過浮選、焙燒使它轉化為氧化鋅 ,再把氧化鋅和足量焦炭混合 ,在鼓風爐中加熱至 13731573K ,使鋅蒸餾出來。主要反應為 :焙燒爐中:2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓風爐中 :2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g (1 若保持溫度不變 ,在鼓風爐中增大 CO 的濃度,K 值 (填“增大”、“減小”或“不 變”;(2 已知:該溫度時,化學平衡

5、常數 K =1.0,則表中 c 1= (寫出計算過程(3 假設通過改變反應條件 ,若使焙燒爐中反應 的 ZnO 幾乎完全被 CO 還原,焙 燒爐和鼓風爐消耗的 O 2的體積比不超過 。(4 若起始濃度不變 ,通過改變反應條件 ,達平衡時鼓風爐中反應 CO 的轉化率 為 80%,此時該反應的平衡常數 K = ,此時焙燒爐和鼓風爐消耗的 O 2 的體積比大于 解析:(1 不變(1 分; (2 0.01 mol/L(4 分,解:由表中數據分析可知 ,反應進行至 30 min 時,反應達到平衡狀態 ;故c 1 濃度為 CO 的平衡濃度。設:從起始到平衡CO 的濃度變化為 x mol L -1ZnO (

6、s+CO (g Zn (g+CO 2 (g 起始: 0.11 0 0 變化: x x x 平衡: (0.11-x x x21c +1ab cab abc+2則該溫度下反應的平衡常數 即:x 2+x -0.11=0(x +1.1 (x -0.1=0 x =0.1 mol L -1 所以 c 1=0.01 mol L -1(3 焙燒爐中: 2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓風爐中:2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g +2=2ZnS +3O 2+2C +O 2=2Zn +2CO 2 則焙燒爐和鼓風爐消耗的 O 2 的體積比不超過 3:1 (4

7、0.352 (1分;12:5或 2.4(2分平衡時鼓風爐中反應 CO 的轉化率為 80%,此時焙燒爐和鼓風爐消耗的 O 2的 體積比為 :3/(1/0.8=2.4 3、(04 江蘇高考石油化工是江蘇省的支柱產業之一。聚氯乙 烯是用途十分廣泛的石油化工產品 ,某化工廠曾利用下列工藝生產聚氯乙烯的單體 氯乙烯:CH 2=CH 2+Cl 2 CH 2CI CH 2C1 CH 2Cl CH 2C1CH 2=CHCl +HCl 請回答以下問題 :(1已知反應 中二氯乙烷的產率產率 =理論產量實際產量100%為 98%,反應 中氯乙烯和氯化氫的產率均為 95%,則 2.8t 乙烯可制得氯乙烯t ,同時得到

8、副產物氯化氫 t 。(計算結果保留 1 位小數(2為充分利用副產物氯化氫 ,該工廠后來將下列反應運用于生產 : 2CH 2=CH 2+4HCl +O 2 2CH 2Cl -CH 2Cl +2H 2O 由反應 、獲得二氯乙烷 ,再將二氯乙烷通過反應 得到氯乙烯和副產物氯 化氫 ,副產物氯化氫供反應 使用 ,形成了新的工藝。由于副反應的存在 ,生產中投入的乙烯全部被消耗時 ,反應 、中二氯乙烷的 產率依次為 a%、c%;二氯乙烷全部被消耗時 ,反應 中氯化氫的產率為 b%。試計算 : 反應 、中乙烯的投料比為多少時 ,新工藝既不需要購進氯化氫為原料 ,又沒有副 產物氯化氫剩余 (假設在發生的副反應

9、中既不生成氯化氫 ,也不消耗氯化氫。 解析 : (1CH 2Cl -CH 2Cl CH 2=CHCl 2862.5HCl36.52.8t 98%95%m 1m 2CH 2=CH 2解得: m 1=5.8t m 2=3.4t(2設投入反應 、的乙烯物質的量分別為 x 、y ,則: 由反應生成的二氯乙 烷為 x a%, 由反應 生成的二氯乙烷為 y c%,K=(0.11 0.820.11 0.20.352ZnO (s+CO (g+CO2 (g 起始:變化:平衡 :0.11000.11 0.80.11 0.80.11 0.80.11 0.20.11 0.80.11 0.8則由反應、共制得二氯乙烷的物

10、質的量為 (x ?a%+y ?c%通, 過反應 可獲得HCl 的物質的量為 (x ?a%+y ?c% 。b%據題意,反應消耗的 HCl 為 2?y ?c%則, : 2?y ?c %=(x ?a%+y ?c%?b%解 得:y x =abbc c -200 反應 、中乙烯的投料比應為abbcc -200。4、工業生產粗硅的主要原理為 :SiO 2+2C Si(粗+2CO (1 若在制粗硅的過程中同時生成了碳化硅 ,且生成的硅和碳化硅的物質的量之比為51,則參加反應的 C 和 SiO 2的質量比為 (2工業上可通過如下流程由粗硅制 取純硅:Si(粗SiCl 4(l提純+氫氣若上述反應中 Si (粗和

11、 SiCl 4的利用率均為 80%,制粗硅時有 10%的 SiO 2的 SiO 2轉化為 SiC ,則生產 100.8t 純硅需純度為 75%的石英砂多少噸 ?(3工業上還可以通過下圖所示的流程來制取純硅反應:Si(粗+3HCl (g SiHCl 3(l+H 2(g反應:SiHCl 3+H 2 純+3HCl假設在每一輪次的投料生產中 ,硅元素沒有損失 ,反應 中 HCl 的利用率為 75%, 反應中 H 2的利用率為 80%,則在下輪次的生產中 ,需補充投入 HCl 和 H 2 的體積比為多少 ?解析:(1SiO 2+2C Si(粗+2CO 5mol 10mol 5molSiO 2 + 3C

12、= SiC +2CO 1mol 3mol 1molm(碳 :m(SiO 2=(13 12:(6 60=13:30 (2SiO 2粗 SiCl 4(l+氫氣(純6028m75%90%80%80%100.8t3273K23273K解得 :m=500t(3反應:Si(粗+3HCl(gSiHCl3(l+H2(g553-573K反應 :SiHCl3+H2 純+3HCl如果HCl、H2利用率為 100%,則HCl、H2可以循環使用 ,現需要補充的 HCl、 H2 相當于是反應中損失的 ,則n(HCl=3mol 75%25%=1moln(H2=1mol 80%20%=1/4 mol所以:n(HCl:n(H2

13、=4:1二、有關物質純度的檢驗題型特點 :以某種物質純度或某種元素的含量檢驗 (定量實驗為背景 ,根據氧化還 原滴定原理進行計算。解題方法 :找出氧化還原反應過程中相關物質的量關系 ,進行定量計算。5、(07天津高考 .黃鐵礦主要成分是 FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時 取 0.1000g樣品在空氣中充分灼燒 ,將生成的 SO2 氣體與足量 Fe2(SO43溶液完全反 應后,用濃度為 0.02000mol/L的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點 ,消耗 K2Cr2O7溶液 25.00mL。已知:SO2+2Fe3+2H2O=SO2-+2Fe2+4H+Cr2O72-+6Fe2+14H+=2C

14、r3+6Fe3+7H2O(1 樣品中 FeS2的質量分數是 (假設雜質不參加反應。(2若灼燒6g FeS2產生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出 9.83kJ熱量,產生的 SO3與水全部化合生成 H2SO4,放出 13.03kJ熱量 ,寫出 SO3氣體轉化為 H2SO4 的熱 化學方程式:。(3 煅燒 10t 上述黃鐵礦 ,理論上產生 SO2的體積 (標準狀況為 L,制得 98%的硫酸 質量為 t,SO2 全部轉化為 H2SO4 時放出的熱量是 kJ。解析:(11FeS22SO24Fe3+2/3 Cr2O72-120 2/3m 0.02mol/L 0.025Lm=0.09g FeS2%=90%

15、(22SO2(g+O2(g=2SO3(g H=-196.6kJ/molSO3(g+H2O(l=H2SO4(l;H=-130.3kJ/mol(31FeS2 2SO2 2H2SO4120g 2 22.4L 2 981010690% V m98%V=3.36 106m=15tQ= 1010690%1202(196.6/2 +130.3=3.429 107kJ6、（07江蘇高考 .鋼鐵工業是國家工業的基礎。 2006年我國粗鋼產量突破 4億 噸 ,居世界首位。某中學社會實踐活動小組利用假期對當地鋼鐵廠進行了調研,對從礦石開始到鋼鐵產出的工藝流程有了全面的感性認識。請您對社會實踐活動小組感興趣的問題進行

16、計算：（ 1）將6.62g 鐵礦石樣品投入適量的鹽酸中（充分反應），過濾，然后在濾液中加過量的 中 NaOH 溶液，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒得 4.80g Fe2O3。現以該鐵礦石為 原料煉鐵，若生產過程中鐵元素 損失 4，計算每生產 1.00t 生鐵（含鐵 96）， 至少需要這種鐵礦石多少噸 ?（保留兩位小數） （ 2）取某鋼樣粉末 28.12g（假設 只含 Fe 和 C），在氧氣流中充分反應，得到 CO2 氣體 224Ml （標 準狀況）。 計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比。 再取三份不同質量的鋼樣粉末分別 加到 100mL 相同濃度的 H2SO4 溶液中，充分反應后，測得的 實驗

17、數據如下表所 示： 實驗序號 加入鋼樣粉末的質量 /g 生成氣體的體積 /L（標準狀況） 2.812 1.120 5.624 2.240 8.436 2.800 計算硫酸溶液的物質的量 若在實驗中繼續 加入 mg 鋼樣粉末，計算反應結束后剩余的固體質量為多少 ?（用含 m 的代數 式表 示） 解析：（ 1）解： 6.62g 鐵礦石中鐵的質量為 m（Fe 4.80g 112 3.36g 160 6.62 g 3.36 g 1.97tt 1.0 906% 生產 1.00t 生鐵需鐵礦石的質量為： m（鐵礦石 答：至少需要這種鐵礦石 1.97t （2）n（C 1 4% 0.224L 0.010mol

18、 22.4L mol 1 m（C0.010mol l2g mol 1 0.12g n Fe n C 28.12 g 0.12 g 56 g mol 1 0.010mol 50 1 答：此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比 為 501 根據實驗可得： FeH2SO4FeSO4H2 1 mol 22.4L n（H2SO4 2.800L n（H2SO40.125mol c（H2SO4 0.125mol 1.25mol L 0.1L 1 答：硫酸溶 液的物質的量濃度為 1.25mol 1。 L 當鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時（ m 1.406g）， 100mL 相同濃度的 H2SO4 溶液中可以完全溶解的固

19、體質量為 2.8/22.4 56（28/28.12=7.03g 7.03g-5.624g=1.406g 剩余的固體質量為： （5.624gmg 0.125mol 56g mol 1（m1.376g 當鋼樣粉末中的鐵全部溶解時（ m1.406g）， 剩余的固體質量為： （5.624mg 0.12 g 28.12 g 答：當鐵未完全溶解時，剩余固 體的質量為（ m1.376） g；當鐵完全溶解時，剩余固體的質量為5.624 m0.12 g28.12 6三、有關物質組成的計算 7、超細硅酸鋁具有極好的懸浮性和純白外觀，與顏 料配合使用能明顯地改進涂料的白度。其樣品化學 式可表示為 AlxSi35Oy

20、 zH2O, 企業標準規定超細硅酸鋁中含水量 7%10%為優良級。某化學興趣小組為 測定該 樣品的組成，按如下步驟實驗： 步驟一：準確稱取 9.936g 超細硅酸鋁樣品，充分 加熱至不再分解為止，冷卻、稱量，得固體 9.216g。 步驟二：另準確稱取 9.936g 超細硅酸鋁樣品，加足量鹽酸，充分反應后，過濾，洗滌，烘干得 SiO2 固 體 8.400g。 (1計算該超細硅酸鋁樣品是否為優良級。 (2 求該樣品的化學式。 解析： (1m(H2O=9.936g9.216g=0.720g w(H2O=0.720g/9.936g 100%=7.246% 為優良級 (2n(H2O=0.72/18 mo

21、l=0.04mol n(SiO2=8.4/60 mol=0.14mol n(Al2O3=(9.936 8.400 0.72/102 mol=0.008mol n(Al2O3n(SiO2n(H2O=23510 故該樣品化學式為： Al4Si35O76 10H2O 8、 (鹽城一檢為研究水滑石的組成、結構和性質，某校研究性 學習小組取得了二種牌號的水滑石樣品擬 進行探究，請你參與探究并回答相關問 題。 ( 1)甲同學取天然水滑石樣品進行恒重分析，已知天然 水滑石 的化學式可 表示 6MgOAl2O3CO212H2O，取 0.1mol 水滑石 進行加熱時，溫度與剩余固體質 量的關系如下圖 ,平行線

22、上的數 字表示殘留固體的質量。 當溫度在 0 280質量 不變，是什么原 因： 。 AB 減少的物質及其物質的量為： ； CD 減少的物質 及其物質的量為： ； D 處化學組成為： 。 (2)乙組取的 CA(美國化學文摘) 登記號為 12304-65-3 的合成水滑石樣品，現只知其化學式為： MgaAlb(OHC(CO3d ， a+b+c+d=25, a、b、c、d 為正整數。取該水滑石樣品 0.1mol, 用 1mol/L 鹽酸使其 完全溶解。 消耗鹽酸的體積至少為： L (用字母表示)； 若參加反應的鹽酸的物質的量與生成 CO2 的物質的量之比為 181，則該水滑 石的化學式為： 。 解析

23、： 0.4molH2O 0.8molH2O 0.1molCO2 7 0.6molMgO(1 天然水滑石在溫度低于 280是穩定的； 0.4molH2O；0.1molCO2； 6MgOAl2O3 ； (20.1c+0.2d 或 0.2a+0.3b；Mg6Al2(OH16CO3 9、(07 無錫期中 某結晶水合物中有兩種陽離子和一種陰離子，其所含元素均為短周期元素，為確定 其 組成，某同學進行了如下實驗：稱取兩份質量均為 45.3g 的該結晶水合物，分別 制成溶液。向其中一份 逐滴加入 NaOH 溶液，開始發現溶液中出現白色沉淀并逐 漸增多；一段時間后有氣體逸出，該氣體有刺 激性氣味，能使濕潤的紅

24、色石蕊試紙變藍，加熱后共計可收集到 2.24L 該氣體(標準狀況)；最后白色 沉淀逐漸減 少并最終消失。另一份逐滴加入 Ba(OH)2 溶液，開始現象類似，但最終仍有白 色沉淀；過 濾，用稀鹽酸處理沉淀物，經洗滌和干燥，得到白色固體46.6g。 (1該結晶水合物中含有的兩種陽離子是 和 ，陰離子是 。 (2 試通過計算確定該結晶 水合物的化學式。 (3假設過程中向該溶液中加入的 NaOH 溶液的物質的量濃度為 5mol -1，請在右圖中畫出生成沉淀的物 L 質的量與加入 NaOH 溶液體積的關系示 意圖。 解析：( 1)NH4+ (2) n( SO42A13+ SO42- 46.6 g 0.2mol 233 g /mol n( NH 422.4 g 0.1mol 22.4L / mol 根據離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理： n( NH 4 3n( A13 2n(SO42 可得： 1 n( A13(20.2mol 0.1mol 0.1mol 3 n( H 2