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1、
專題01 關系式法
【母題1★★★】為測定某石灰石中CaCO3的質量分數(shù),稱取W g石灰石樣品,加入過量的濃度為6 mol/L的鹽酸,使它完全溶解,加熱煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,則析出草酸鈣沉淀,離子方程式為:C2O+Ca2+=CaC2O4↓,過濾出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4=H2C2O4
+CaSO4,再用蒸餾水稀釋溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定,此時發(fā)生反應:2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,若滴定終點
2、時消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL,計算樣品中CaCO3的質量分數(shù)。
【分析】本題涉及到化學方程式或離子方程式為:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
C2O+Ca2+=CaC2O4↓
CaC2O4+H2SO4=H2C2O4+CaSO4
2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
【解答】由方程式可以得出相應的關系式:
5CaCO3——5Ca2+——5CaC2O4——5H2C2O4——2MnO-4
5 2
n1(CaCO3)
3、 aV210-3 mol
n1(CaCO3) = 2.5 aV210-3 mol
樣品中:n(CaCO3) = 2.5 aV210-3 mol
則:ω(CaCO3) =
【點撥】對于多步反應,可根據(jù)各種的關系(主要是化學方程式、守恒等),列出對應的關系式,快速地在要求的物質的數(shù)量與題目給出物質的數(shù)量之間建立定量關系,從而免除了涉及中間過程的大量運算,不但節(jié)約了運算時間,還避免了運算出錯對計算結果的影響,是最經常使用的方法之一。
【解題錦囊】實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時,往往涉及到多步反應:從原料到產品可能要經過若干步反應;測
4、定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對于多步反應體系,依據(jù)若干化學反應方程式,找出起始物質與最終物質的量的關系,并據(jù)此列比例式進行計算求解的方法,稱為“關系式”法。
關系式法常常應用于多步進行的連續(xù)反應。在多步反應中,第一步反應的產物,即是下一步反應的反應物。根據(jù)化學方程式,每一步反應的反應物和生成物之間有一定的量的關系,即物質的量之比是一定的。所以,可以利用某中間物質作為“中介”,找出已知物質和所求物質之間的量的關系。它是化學計算中的基本解題方法之一,利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算,免去逐步計算中的麻煩,簡化解題步驟,減少運算量,且計算結果不易出錯,準確率高。
5、 用關系式法解題的關鍵是建立關系式,而建立關系式一般途徑是:
(1) 利用化學方程式之間的化學計量數(shù)間的關系建立關系式;
(2) 利用化學方程式的加合建立關系式;
(3) 利用微粒守恒建立關系式。
【衍生1★★★】用CO還原10.0 g某磁鐵礦石樣品(所含的雜質不參加反應),生成的CO2再跟過量的石灰水反應,得到12.8 g沉淀。求磁鐵礦石中Fe3O4的質量分數(shù)。
【解析】本題發(fā)生的化學反應有:
Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
可以用CO2作為“中介”得出下列關系:Fe3O4—
6、—4 CO2——4 CaCO3,即:Fe3O4——4 CaCO3。然后利用兩者之間的質量關系或物質的量關系進行計算。
在進行多步反應的計算時,一般的解題步驟為:(1)寫出各步反應的化學方程式;(2)根據(jù)化學方程式找出作為中介的物質,并確定已知物質、中介物質、所求物質之間的量(質量或物質的量或相同條件下氣體的體積)的關系;(3)確定已知物質和所求物質之間的量的關系;(4)根據(jù)所確定的已知物質和所求物質之間的量的關系和已知條件進行計算。
【答案】本題發(fā)生的化學反應有:
Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
根據(jù)化學方程式,找出關
7、系式:
Fe3O4 —— 4 CaCO3
232 400
m(Fe3O4) 12.8 g
m(Fe3O4) = = 7.42 g
ω(Fe3O4) = = 74.2%
答:該磁鐵礦石中Fe3O4的質量分數(shù)為74.2%。
【點撥】尋找關系式的方法是:
(1)對于獨立的化學反應,可以通過化學方程式,或反應中某原子、離子守恒,找
出它們物質的量之間的關系,然后進行計算。
(2)對于連續(xù)發(fā)生的多步化學反應,可以根據(jù)前后某元素的原子、離子的數(shù)量不變
找到關系式(假定反應過程中它沒有損失),不過象氨氧化法制硝酸的中間反應,雖然有氮原子損失,
8、但對實際工業(yè)生產來說,由于NO的循環(huán)利用,故仍可認為有如下關系式:NH3~HNO3 ,否則應由多個化學反應找出關系式。
【衍生2★★★】一定量的鐵粉和9克硫粉混合加熱,待其反應后再加入過量鹽酸,將生成的氣體完全燃燒,共收集得9克水,求加入的鐵粉質量為( ?。?
A.14g B.42g C.56g D.28g
【解析】根據(jù)各步反應的定量關系,可列出關系式:
Fe → FeS(鐵守恒) → H2S(硫守恒) → H2O(氫守恒)(1)
Fe → H2(化學方程式) → H2O(氫定恒)………… (2)
Fe ~ H2O
56 18
Xg 9g
56
9、∶xg = 18∶9g x = 28g
即應有鐵為28克。
【答案】D
【點撥】注意Fe → FeS(鐵守恒) → H2S(硫守恒) → H2O(氫守恒),在關系式中的應用。
【衍生3★★】200噸含硫40%的黃鐵礦,用接觸法可以制得95%的硫酸(不考慮中間過程的損耗)的質量為( )
A.257.5噸 B.277.5噸 C.225.5噸 D.300.5噸
【解析】根據(jù)反應前后硫原子數(shù)不變,可得關系式:2S~FeS2~2H2SO4
即:S ~ H2SO4
32 98
200t40% 95%x
32∶98 = 20040%
10、∶95%x
x = 257.5t
【答案】A
【點撥】注意硫元素守恒,在關系式中的應用。
【衍生4★★★】在O2氣中灼燒0.44g S和Fe組成的化合物,使其中的S全部轉變?yōu)镾O2,把這些SO2全部氧化轉變?yōu)镠2SO4。這些H2SO4可以用20mL 0.50molL-1NaOH溶液完全中和。則原化合物中S的百分含量為 ( )
A.18% B.46% C.53% D.36%
【解析】解:全部反應過程中,各物質的量的關系可用下式表示:
S→SO2→SO3→H2SO4→2NaOH
32g 2mol
x (0.020.5)mol
x
11、=0.16g
【答案】D
【點撥】關注S→SO2→SO3→H2SO4硫元素守恒,根據(jù)酸堿中和求出與NaOH的關系。
【衍生5★★★】用黃鐵礦可以制取 H2SO4,再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅燒含 FeS2 80.2% 的黃鐵礦 75.0 t,最終生產出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率為 92.6%,H2SO4 的利用率為 89.8%,試求黃鐵礦制取 H2SO4 時的損失率為( )
A. 23.8% B. 33.4% C. 35.6% D. 63.8%
【解析】首先須搞清 H2SO4 的利用率與 FeS2 利
12、用率的關系。H2SO4 的利用率為 89.8%,與 H2SO4 的利用率是 100%、FeS2 的利用率為 89.8% 是等價的。并排除 NH3 利用率的干擾作用。其次,根據(jù) S 原子守恒找出已知量 FeS2 與未知量(NH4)2SO4的關系(設黃鐵礦的利用率為x):
FeS2 ~ 2H2SO4 ~ 2(NH4)2SO4
120 264
75.0 t80.2%89.8%x 79.2 t
x=66.6%
黃鐵礦的損失率為:1.00-66.6%=33.4%。
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用心 愛心 專心