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专题08 化学计算
【考点透视】
1．高考中化学计算主要包括以下类型：①有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算；②有关物质的量的计算；③有关气体摩尔体积的计算；④有关溶液浓度(质量分数和物质的量浓度)的计算；⑤利用化学方程式的计算；⑥有关物质溶解度的计算；⑦有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算；⑧有关反应热的简单计算；⑨化学反应速率、转化率及各类平衡常数的计算；⑩以上各种化学计算的综合应用。
2．常见题型为计算选择题，计算填空题、实验计算题、计算推断题和综合计算题等，2007年高考将化学计算部分常见的最后两个计算大题取消，计算的考查已落在选择和填空题中。
3．近年高考化学计算题主要有以下特点：
(1)注意速算巧解。一般在第Ⅰ卷中会出现五到七个左右要计算的量很少或者根本不需要计算的试题。纯计算题不超过两个，其命题意图是考查对化学知识的理解、掌握和运用。重点考查学生运用题给信息和已学相关知识进行速算巧解的能力。
(2)综合计算题的命题趋势是理论联系实际，如以生产、生活、环境保护等作为取材背景编制试题，考查视野开阔，考查学生用量的观点把握化学知识、原理、过程等。
4、化学计算的常用技巧方法：
⑴关系式法——多步变化以物质的量关系首尾列式计算。
⑵选量法——利用已知量物质与未知量物质之间的关系来解题。
⑶差量法——根据变化前后的差量列比例计算。
⑷十字交叉法——对于二元混合物问题运用交叉法。
⑸守恒法——运用质量、元素、得失电子、电荷守恒计算。
⑹极值法——对数据处理推向极端的计算。
⑺估算法——避开烦琐解题寻找快速方法解题，求平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均分子式的主要方法。
⑻图象法——找出图与化学反应的量的关系，列出方程式或列出变量与函数的关系式。
【考题预测】
1、已知在100℃的温度下(本题涉及的溶液温度均为100℃)，水的离子积KW＝
1×10－12。下列说法正确的是
A．0.05 mol/L的H2SO4溶液pH＝1
B．0.001 mol/L的NaOH溶液pH＝11
C．0.005 mol/L的H2SO4溶液与0.01 mol/L的NaOH溶液等体积混合，混合溶液pH为6，溶液显酸性
D．完全中和pH＝3的H2SO4溶液50 mL，需要pH＝11的NaOH溶液50 mL
【答案】A
【解析】解答本题需注意题中涉及的溶液温度为100℃，而不是25℃，此时KW＝1×10－12 。A项，c(H＋)＝0.05 mol/L×2＝0.1 mol/L，pH＝1，A项正确；B项，c(OH－)＝0.001 mol/L，c(H＋)＝＝1×10－9 mol/L，pH＝9，B项不正确；C项，H2SO4溶液中c(H＋)＝0.005 mol/L×2＝0.01 mol/L，NaOH溶液中c(OH－)＝0.01 mol/L，两溶液等体积混合后，恰好完全中和，溶液显中性，pH为6，C项不正确；D项，pH＝3的H2SO4溶液中c(H＋)＝10－3 mol/L，pH＝11的NaOH溶液中c(OH－)＝＝1×10－1 mol/L，则50 mL×10－3 mol/L＝V(NaOH)·10－1 mol/L，V(NaOH)＝0.5 mL，D项不正确。
2、500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3－)＝6.0 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22．4 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是
A．原混合溶液中c(K＋)为4 mol·L－1 B．上述电解过程中共转移4 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1
【答案】B
【考纲解读】《考试大纲》明确规定，掌握与电化学有关的化学计算。此类题型是利用
化学方程式进行计算的一种形式，其计算技巧一是根据电极反应方程式利用“电子得失守恒”、二是写出反应的总化学方程式直接计算。高考中既可以在选择题也可以在简答题、计算题中利用电化学为依托，考查学生的计算能力。主要有以下两种类型：
1、根据关系式进行计算：根据得失电子守恒关系，以及已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。例如：用惰性电极电解硫酸铜溶液
2CuSO4 ∽ 4H＋ ∽ 2Cu ∽ O2↑ ∽ 4e－
320 g 4 mol 128 g 22.4 L 4×6.02×1023
m (g) x (mol) V (L) N (个)
然后根据已知和未知条件列比例求解。
2、根据电子守恒进行计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数目相等。
（1）在电解池中
n (e－) ＝（阴极）n（还原产物）×N(+e－) ＝（阳极）n（氧化产物）×N(-e－)
（2）惰性电极电解氯化钠溶液 （阴极放氢生氧型的电解池）
n (e－) ＝ n（H2）×2 ＝n（Cl2）×4 ＝ n (OH－)
3、某有机物5.6克完全燃烧后生成6.72L(标况下)二氧化碳和3.6克水，该有机物的蒸气对一氧化碳的相对密度是2，试求该有机物的分子式.如果该有机物能使溴水褪色，并且此有机物和新制的氢氧化铜混合后加热产生红色沉淀，试推断该该有机物的结构简式。
【答案】H2C=CH-CHO
【解析】该有机物结构就为H2C=CH-CHO。因为该有机物的蒸气对一氧化碳的相对密度为2，所以其分子量是CO的2倍，即56，而5.6克有机物就是0.1摩，完全燃烧生成6. 72L(S.T.P)CO2为0.3摩，3.6克水为0.2摩，故分子式中含3个碳，4个氢，则每摩分子中含氧为56-3×12-4×1=16克，分子式中只有1个氧，从而确定分子式是C3H4O.根据该有机物能发生斐林反应，证明其中有-CHO，从C3H4O中扣除-CHO，残基为-C2H3，能使溴水褪色，则有不饱和键，按其组成，只可能为-CH=CH2，所以该有机物结构就为H2C=CH-CHO。
【考纲解读】残基法是求解有机物分子结构简式或结构式中最常用的方法之一。计算出一个有机物的分子式后，该有机物可以有很多种不同的结构，要最后确定其结构，可先将已知的官能团包括烃基的式量或所含原子数扣除，剩下的式量或原子数就是属于残余的基团，再讨论其可能构成便快捷得多。
4、把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为
A. 70% B. 52.4% C. 47.6% D. 30%
【答案】A
【解析】 把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，生成了Al3+和Fe2+，再加入过量NaOH溶液，Al3+转化为AlO2-，留在溶液中；Fe2+生成了Fe（OH）2沉淀，过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，最后得到的红色粉末为Fe2O3，铁在反应过程中是守恒的，Fe2O3中氧的量等于合金中铝的量，则。
【考纲解读】 守恒法是一种中学化学典型的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，可以免去一些复杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和正确率。它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式，不去探求某些细微末节，直接抓住其中的特有守恒关系，快速建立计算式，巧妙地解答题目。
5、羟胺（H2NOH）是一种还原剂，能将某些氧化剂还原。现用25ml 0.049mol/L的羟胺酸性溶液跟足量的Fe2(SO4)3溶液煮沸条件反应，生成的Fe2+恰好与24.50mL，0.02mol/L的酸性KMnO4作用。FeSO4+KMnO4+H2SO4===Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O则在上述反应中，羟胺的氧化产物是
A N2 B N2O C NO D NO2
【答案】B
【解析】Fe2(SO4)3被羟胺还原为FeSO4 又被酸性KMnO4氧化为Fe2(SO4)3 ，相当于未参加氧化还原反应。还原剂是羟胺，氧化剂是酸性KMnO4。羟胺中氮元素反应前-1价，设反应后化合价为n ，有25×0.049×(n+1) = 24.50×0.02×(7-2)，解得 n = 1 .
6．在Al2（SO4）3和（NH4）2SO4的混合溶液中加入bmol的BaCl2，恰好使溶液中的SO42－完全沉淀；如加入足量强碱并加热可得到cmolNH3，则原溶液中的Al3＋的浓度（mol/L）为 （ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】由于NH3的物质的量为cmol，由原子守恒和电荷守恒得：（NH4）2SO4的物质的
量为mol，反应时用去的BaCl2的物质的量也为mol，剩余的BaCl2为（b－）mol，则
Al2（SO4）3中的SO42－的物质的量也为（b－）mol，由电荷守恒得：n（Al3＋）×3＝
（b－）×2，所以c（Al3＋）＝mol/L。
7、今有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K＋、NH4＋、Cl－、Mg2＋、Ba2＋、CO、SO，现取三份100mL溶液进行如下实验（已知：NH4＋＋OH－NH3·H2O）
（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生；
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol；
（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2．33g。根据上述实验，以下推测正确的是（ ）
A．K＋一定存在，Cl－一定存在 B．100mL溶液中含0.01mol CO
C．K＋一定存在，Cl－可能存在 D．Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在
【答案】C
【解析】本题考查离子检验和推断及相关计算由（1）可知溶液中可能存在Cl－、CO、SO；由（2）可知一定存在NH4＋，且n（NH4＋）=0.04mol；由（3）可知溶液中一定存在CO、SO，且一定不存在Mg2＋、Ba2＋（两者与CO生成沉淀，不能共存），且n（SO）==0.01mol，且n（CO）==0.02mol。据此可以判断溶液一定存在NH4＋、CO、SO，一定存在CO、SO，选项B、D错误。那么，K＋、Cl－离子在溶液中有没有可能存在呢？此时，我们不能忽视题中所给数据隐含的意义。根据电荷守恒原理，由于2n（SO）＋2n（CO）＞n（NH4＋），故一定存在K＋，且（K＋）≥0.02mol。
8、某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的
气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)的平衡常数为 （ ）
A．3.2×103　B．1.6×103 C．8.0×102 D．4.0×102
【答案】A
【解析】SO3的起始浓度为0.05 mol/L，由转化率可知分解的SO3为0.01
mol/L，所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01 mol/L、0.005 mol/L、0.04 mol/L。化学平衡常数K＝＝3.2×103。
【命题解读】《高考考纲》明确要求：理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。化学平衡常数成为新课标地区的高考命题热点，并且试题的综合性强、能力要求高，预测今后将加大对化学平衡常数的考查。

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