备考2024届高考化学一轮复习强化训练第二章物质的量及计算第2讲化学中的常用计算方法

第2讲化学中的常用计算方法1.[金属与酸反应的有关计算][2021山东]X、Y均为短周期金属元素。同温同压下，0.1molX的单质与足量稀盐酸反应，生成H2体积为V1L；0.1molY的单质与足量稀硫酸反应，生成H2体积为V2L。下列说法错误的是（　D　）A.X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2B.X、Y消耗酸的物质的量之比一定为2V1V2C.产物中X、Y化合价之比一定为V1V2D.由V1V2一定能确定产物中X、Y的化合价解析　由稀盐酸和稀硫酸均足量，知金属均完全反应，根据同温同压下，气体的物质的量之比等于体积之比，知X、Y生成H2的物质的量之比一定为V1V2，A项正确；根据2HCl～H2、H2SO4～H2，知X、Y消耗酸的物质的量之比一定为2V1V2，B项正确；根据金属失电子总数等于H＋得电子总数，知0.1molX、0.1molY失电子数之比为V1V2，则产物中X、Y的化合价之比一定为V1V2，C项正确；若V1V2＝1，则产物中X、Y的化合价相等，但不能确定化合价的具体数值，D项错误。2.[关系式法][2022浙江改编]联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石反应：CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　ΔH＝1.8×102kJ·mol－1，石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧生成CO2，其热量有效利用率为50％。石灰窑中产生的富含CO2的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中，40％的CO2最终转化为纯碱。已知：焦炭的热值为30kJ·g－1（假设焦炭不含杂质）。请回答：（1）每完全分解100kg石灰石（含CaCO390％，杂质不参与反应），需要投料　10.8　kg焦炭。（2）每生产106kg纯碱，同时可获得　70　kgCaO。解析　（1）100kg石灰石中碳酸钙的物质的量为100×103g×90％100g·mol－1＝900mol，完全分解需要吸收能量1.8×102kJ·mol－1×900mol＝1.62×105kJ，设需要投料xkg焦炭，则30kJ·g－1×x×103g×50％＝1.62×105kJ，解得x＝10.8。（2）根据生产纯碱的过程可得关系式：CO2～NaHCO3～Na2CO3，每生产106kg纯碱，消耗44kgCO2，由于石灰窑中产生的CO2只有40％最终转化为纯碱，且由（1）计算可知参与反应的CaCO3 和焦炭的物质的量之比为1∶1，则煅烧石灰石产生CO2的质量为44kg40％×2＝55kg，根据CaCO3高温CaO＋CO2↑，可得CaO的质量为55kg×5644＝70kg。3.[守恒法][2022浙江]某同学设计实验确定Al（NO3）3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50g，经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O，其中H2O的质量为3.06g；残留的固体产物是Al2O3，质量为1.02g。计算：（1）x＝9计算过程：2[Al（NO3）3·xH2O]　～　Al2O32（213＋18x）g　　　　　102g7.50g　　　　　　　　　1.02g2（213+18x）7.50＝1021.02x＝9　（写出计算过程）。（2）气体产物中n（O2）＝　0.0100　mol。解析　（1）由题意知，n（Al2O3）＝1.02g102g·mol－1＝0.01mol，由铝原子守恒，知7.50gAl（NO3）3·xH2O的物质的量为0.02mol，则0.02×（213＋18x）＝7.50，解得x＝9。（2）根据（1）可知，0.02molAl（NO3）3·9H2O分解产生的Al2O3的物质的量为0.01mol，产生的H2O的物质的量是3.06g18g·mol－1＝0.17mol，设2molAl（NO3）3·9H2O分解产生的NO2、O2、HNO3的物质的量分别为amol、bmol、cmol，可得2[Al（NO3）3·9H2O]△aNO2↑＋bO2↑＋cHNO3＋17H2O＋Al2O3，由N原子守恒得a＋c＝6，由H原子守恒得c＋34＝36，由O原子守恒得2a＋2b＋3c＋17＋3＝36，解得b＝1，故0.02molAl（NO3）3·9H2O分解产生的O2的物质的量为0.0100mol。4.[浙江高考]由C、H、O三种元素组成的链状有机化合物X，只含有羟基和羧基两种官能团，且羟基数目大于羧基数目。称取2.04g纯净的X，与足量金属钠充分反应，生成672mL氢气（标准状况）。请确定摩尔质量最小的X分子中羟基、羧基数目及该X的相对分子质量（要求写出简要推理过程）。n（H2）＝0.03mol，设X中羟基和羧基的总数为m（m＞2），则n（X）＝0.03×2mmol＝0.06mmol，M（X）＝2.04m0.06g·mol－1＝34mg·mol－1，则m＝4，M（X）＝136g·mol－1，含有3个羟基和1个羧基，相对分子质量为136。解析　假设有机物X的摩尔质量为M，含有羧基和羟基的总数为m（m＞2），根据生成氢气的物质的量为0.03mol，结合有机物X的质量为2.04g列出等式：n（X）×m＝0.03×2mol，n（X）＝2.04gM，解得M＝34mg·mol－1，对m进行讨论，若m＝3，M＝102g·mol－1，由于羟基的数目大于羧基，故含有2个—OH和1个—COOH，除去—OH和—COOH ，剩余基团的摩尔质量为23g·mol－1，只能为1个C和11个H，不存在这样的有机物，应舍去；若m＝4，M＝136g·mol－1，由于羟基的数目大于羧基，故含有3个—OH和1个—COOH，除去—OH和—COOH，剩余基团的摩尔质量为40g·mol－1，可能为3个C和4个H，有机物的一种结构可能是。