资源简介

第3课时 常见化学计算类型(1课时)
一、教学流程
活动一：常见的化学计算类型
1．化学式的确定
[例题1] 通过测定碱式硫酸铝(1 x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下：①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL，加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.3300 g。②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL，稀释至25 mL，加入0.1000 mol·L 1EDTA标准溶液25.00 mL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.08000 mol·L 1CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。计算(1 x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。
(出处：节选2018年江苏化学18题，考查新情景下Al3+ 测定原理和测定方法。根据滴定、反滴定原理，读懂并理清Al3+、 Cu2+ 、EDTA之间量的关系，培养考生认真审题能力和掌握应用数学思想建立微粒间关系的能力达到确定碱式硫酸铝化学式。实现学生的深度思考、深度体验和深度内化。)
[解析]：
根据滴定、反滴定原理，读懂并理清Al3+、 Cu2+ 、EDTA之间量的关系列出
n(Al3+) + n( Cu2+) = n(EDTA)关系式，求出 n(Al3+) 。
步骤①取25.00ml而步骤②取2.50ml，为确定碱式硫酸铝化学式求出25 mL溶液中n(Al3+)和 n(SO42-)的物质的量分别为9.000×10 3 mol 、0.0100 mol 。
1 mol (1-x)Al2 (SO4) 3·xAl(OH)3中n(Al3+)和n(SO42-)的物质的量之比等于25.00ml溶液中n(Al3+)和 n(SO42-) 之比列出
解x = 0.41。
[答案] 0.41
2、含量的测定
[例题2]通过下列方法测定产品纯度：准确称取2.000 g NaHSO2·HCHO·2H2O样品，完全溶于水配成100.00 mL溶液，取20.00 mL于碘量瓶中，加入50.00 mL 0.090 00 mol·L－1 I2标准溶液，振荡，于暗处充分反应。以淀粉溶液为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液10.00 mL。测定过程中发生下列反应：
NaHSO2·HCHO·2H2O＋2I2===NaHSO4＋4HI＋HCHO
2S2O＋I2===S4O＋2I－ 计算NaHSO2·HCHO·2H2O样品的纯度(写出计算过程)。
(出处：2021盐城市二模-16节选，培养学生新情景下能根据离子方程式进行计算，也可应用氧化还原反应中间得失电子守恒建立关系，求出所需物质的物质的量。考查考生对新知识认知和理解、应用能力，解决实际问题列出计算所需物质的方法。)
[解析]：用0.1000 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液 10.00mL，根据离子方程式2S2O+I2=S4O+2I-可知，与NaHSO2·HCHO·2H2O反应后剩余的I2的物质的量为，反应前加入50.00 mL 0.09000 mol·L-1 I2标准溶液，由此可计算出与NaHSO2·HCHO·2H2O反应消耗I2的物质的量为，
根据化学方程式NaHSO2·HCHO·2H2O+2I2=NaHSO4+4HI+HCHO，算出NaHSO2·HCHO·2H2O的物质的量为，其纯度为，总计算过程为
[答案]77.00%
活动二：重难点突破
[例题3] 测定某液态产品中NO3－含量的步骤如下:
已知步骤4中的反应为NO3－ + 3Fe2++ 4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O， 步骤5中的反应为6Fe2+ + Cr2O72－+14H+＝ 6Fe3++2Cr3++7H2O。若步骤5滴定至终点时消耗K2Cr207溶液20.00mL,计算液态产品中NO3-的含量(单位g·L-1,最后结果保留一位小数，写出计算过程)。
[解析]：与K2Cr2O7反应的n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)
=6×0.0200mol·L－1×20.00mL×10－3L·mL－1
=2.400×10－3mol，
与NO3－反应的n(Fe2+)=0.1000 mol·L－1×25.00mL×10－3L·mL－1－2.400×10－3mol
=1.000×10－4mol
则原溶液中m(NO3－)=1.000×10－4mol×62g·mol－1×250mL/(3×10mL)，
根据流程液态产品的体积为10.00×10－3L，即NO3－的含量为5.2g·L－1；
[答案]：5.2g/L
[练习1]：草酸合铜酸钾是一种重要的化工原料,其晶体组成可表[KxCuy(C2O4)z·wH2O]。
(1)实验室用CuSO4溶液和NaOH溶液混合制备Cu(OH)2,再将所得Cu(OH)2与KHC2O4溶液混合,可制备草酸合铜酸钾晶体。
①已知室温下,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-22。制备Cu(OH)2的过程中，当溶液的pH=7,此时溶液中c(Cu2+)= ▲ 。
②已知H2C204是二元弱酸。室温下,Ka1(H2C204)=5.4×10-2, Ka2(H2C204)=5.4×10-5，KHC2O4水解平衡常数的数值为 ▲ 。
③[KxCuy(C2O4)z·wH2O]中x、y、z的代数关系式为 ▲ 。
(2)测定草酸合铜酸钾[KxCuy(C2O4)z·wH2O]晶体组成的方法如下：
步骤Ⅰ 准确称取一定质量的样品,用NH3·H20—NH4Cl溶液溶解、加水稀释定容至100 ml溶液。
步骤Ⅱ 准确量取步骤Ⅰ所得溶液10.00mL于锥形瓶中，滴入指示剂,用浓度为0.0500 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点。(已知Cu2+与EDTA反应的化学计量数之比为1:1)。重复上述滴定操作两次，有关数据记录如下表：
第一次滴定 第二次滴定 第三次滴定
消耗EDTA标准液的体积(ml) 25.92 24.99 25.01
步骤Ⅲ 准确量取步骤Ⅰ所得溶液15.00mL配成150 mL溶液，取新配溶液15.00mL 于锥形瓶中，加入1 mol· L-1 H2SO4 5. 0 mL,加热到70~85℃ ,用0. 0150 mol·L-I KMnO4溶液滴定至终点(5C2O42- +2MnO4—+ 16H+ =10CO2↑+2Mn2+ + 8H2O),消耗KMnO4溶液10. 00 mL。
步骤Ⅳ 取一定量样品在氮气中加热，样品的固体残留率(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示(样品在120℃时已完全失去结晶水)。根据以上实验数据计算确定草酸合铜酸钾化学式(写出计算过程)。
[解析]：
(1)中涉及Ksp和Ka1 、电荷守恒的计算。
(2)涉及滴定数据分析处理，使用二三组数据计算求得n( Cu2+) = 1.25×10 3 mol；
应用MnO4—与C2O42-之间得失电子守恒建立关系求得n(C2O42-)＝3.75×10 4 mol；
步骤Ⅲ取步骤Ⅰ中15.00ml溶液配成150.00ml溶液，再取出15.00mlA溶液滴定，实质只取相当于只滴定了步骤Ⅰ1.50ml溶液。
在10.00mL原溶液中有 n( Cu2+) = 1.25×10 3 mol，n(C2O42-)＝2.50×10 3 mol根据电荷守恒可求出n(K+)＝2.50×10 3 mol ；
利用n(K+) ：n( Cu2+) ：n(C2O42-)之比，可假设草酸合铜酸钾晶体化学式为[K2Cu(C2O4)2·wH2O]，其中w不一定为整数。
据题意知草酸合铜酸钾晶体加热到120℃时已完全失去结晶水，根据图像可知KxCuy(C2O4)z的质量占[KxCuy(C2O4)z·wH2O]晶体质量的89.83%列出计算关系
活动三：巩固提升
1．水中溶解氧的测定方法如下：向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液，生成MnO(OH)2沉淀，密封静置；加入适量稀H2SO4，待MnO(OH)2与I 完全反应生成Mn2+和I2后，以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下：
①判断滴定终点的方法为： 。
②取加过一定量CaO2·8H2O的池塘水样100.00 mL；取25.00 mL上述溶液于碘量瓶中，按上述方法测定水中溶解氧量，消耗0.005 mol·L 1 Na2S2O3标准溶液6.75 mL。计算该水样中的溶解氧(以mg·L 1表示)， 。
[参考答案]：
①当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色
②由对应关系(根据得失电子守恒)O2~2MnO(OH)2~2I2~4Na2S2O3
100.00 mL水样中，消耗n(Na2S2O3)
=4×0.005 mol·L 1×6.75 mL×10-3L/mL=1.35×10-4mol
n(O2)=1/4 n(Na2S2O3)= 1.35×10-4mol×1/4=3.375×10-5mol
水样中的溶解氧=(3.375×10-5mol×32g/mol×1000mg/g)÷( 100.00 mL×10-3L/mL)
=10.8mg·L 1
二、教学建议
化学计算是高考化学中必考的题型之一，化学计算的载体范围宽而新，不仅能考查考学生对化学基本知识基本技能的掌握情况，也能考查出考生对知识应用能力和数学思想，还能体现出考生的逻辑思维、创造性思维能力，但历年统计其得分率不高。
三、情境素材
考场上遇到试卷较难时或时间不够时首选放弃的对象往往是化学计算。究其原因化学计算涉及的内容多而杂，想要完整答题必须先静心读懂题目理清思路后才能解题，解题的过程中就是考查学生审题能力和细心程度、综合应用知识解决问题的过程。
考生在化学计算得分的高低会直接影响赋分的结果，因此化学计算是考生提分的重点课题之一。
纵观近五年江苏高考试题和江苏省各大市模考试题考查化学计算的内容，主要包括化学式的确定、含量的测定和热重法计算，也涉及到Ksp、Ka1 计算，因此化学式的确定、含量的测定也是化学计算复习的重点题型。
1

展开更多......

收起↑