化学计算专题复习——关系式法

（一）对于涉及多步反应的习题可根据各方程式中反应物、产物的联系推出关系式[例1]工业上常用漂白粉跟酸反应放出的氯气质量对漂白粉质量的百分比（x%）来表示漂白粉的优劣。漂白粉与酸的反应式为：22)(CaClClOCa+OHClCaSOSOH224422222，现为了测定一瓶漂白粉的x%进行如下实验，称取漂白粉样品200.g，加水研磨后转入250mL容量瓶内用水稀释至刻度，摇匀后取出250.mL加入过量的碘化钾溶液和过量的稀硫酸静置，待漂白粉放出的氯气与碘化钾完全反应后，用0.100mol/L的硫代硫酸钠标准溶液滴定反应中生成的碘，反应如下：NaIOSNaISONa22642232滴定时用去硫代硫酸钠溶液20mL，试由上述数据计算该漂白粉的x%。解析：设200.g漂白粉样品生成mg氯气，由反应ClKIIKCl2222和222232246NaSOINaSONaI可得关系式：ClNaSO22232，则有2525002.01.0:2:71m，得mg071.，故x%...071200100%355%[例2]金属锡的纯度可通过下述方法分析，将试样溶于盐酸，反应方程式为：HClSn222HSnCl，再加入过量三氯化铁溶液发生如下反应：322FeClSnCl4SnCl22FeCl，最后用已知浓度的重铬酸钾溶液滴定生成的亚铁离子，反应方程式为：OHCrClKClFeClHClOCrKFeCl23372227226146现有金属试样0631.g，经过上述各步反应后共用去0.100mol/L的重铬酸钾溶液160.mL，求试样中锡的质量分数（假定杂质不参加反应）解析：关系式：Sn3～32SnCl～62FeCl～KCrO227Sn的质量分数：%1.93%100613.01193016.01.0[例3]环境监测测定水中溶液解氧的方法是（）①取amL水加入固定剂MnSO4溶液和碱性KI溶液（含氢氧化钾）中，立即塞好塞子并振荡摇匀，使之充分反应。②测定：开塞后迅速加入硫酸使之生成碘，再用bmol/L硫代硫酸钠溶液滴定，消耗VmL，有关反应方程式为：①222)(242OHMnOOHOMn②MnOOHIHMnIHO()2222243264232222OSIOSI，求水中溶解氧的量（以g/L为单位）解析：设水中溶解xmol氧气，根据上述反应方程式得出关系式OMnOOHISO222232224()1mol：4molxmol：bV103得xbV1043，1L水中溶解氧气的量为：()bVamol10410003bVamol4，质量=LgabVabV/8324。（二）从主要元素的原子守恒推关系式[例1]在氧气燃烧022.g硫和铁组成的化合物，使其中的硫全部转化为二氧化硫，把这些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并转变为硫酸，这些硫酸可用10mL，0.5mol/L氢氧化钠溶液完全中和，则原化合物中硫的百分含量为（）A.72%B.40%C.36%D.18%解析：通过各步反应方程式可得出：NaOHSOHS242设化合物中硫的质量为xgSHSONaOH24232g：2molx：0510103.得xg3200052008..，所以原化合物中硫的百分含量为：008022100%36%..所以选C。[例2]某硫铁矿厂每天用含二硫化亚铁60%的硫铁矿t500生产硫酸，如果在沸腾炉内损失5%的硫，二氧化硫的转化率为90%，问每天能生产98%的硫酸多少吨？解析：解：设生产98%硫酸tx，根据各步反应方程式，且硫守恒得关系式：FeSHSO2242120：298%90%)51(%60500：x98%则有：%98982%90%)51%(60500120x解得：tx5.427。并列化学反应某两种物质系数比相同或某些量值相同，利用这些系数或量值可解有关混合物的计算。[例1]将一定质量的碳和8g氧气在密闭容器中高温反应后恢复到原来温度，测得容器内压强增大04.倍，则参加反应的碳的质量为（）A.24.gB.42.gC.6gD.84.g解析：解：由压强增大04.倍知该值落在压强不变与压强增大1倍之间，发生下列并列反应：22氧气充足COOCCOOC222氧气不充足因碳与二氧化碳，碳与一氧化碳系数比均为11：，所以nCn()（混合气），所以mCg()..832141242，选B。[例2]铁粉与硫粉的混合物ag，在隔绝空气的条件下加热充分反应后，冷却再迅速投入足量的稀硫酸中，可得气体bL（标准状况），试分析所得气体的成分和各成分所占的体积百分比？解：所得气体的物质的量为Fe的物质的量。nFebLL224.mFebb2245625..（1）若S粉过量，气体全部为HS2占100%（2）若Fe粉过量：则nnabmolsHS().22532HSabbabb22522432100%70175%(.).%Hbab227570%%[例3]今有氢气和一氧化碳（体积比为1：2）的混合气体VL，当其完全燃烧时所需氧气的体积为（）A.3VLB.2VLC.VLD.05.VL解析：解：由反应方程式：222222222COOCOOHOH点燃点燃，知氢气、一氧化碳气体需氧气的体积均为自身体积的二分之一，与混合气体中两种气体体积比无关，因混合气为VL，耗氧则为V2L，选D。【模拟试题】（答题时间：40分钟）一.选择题：1.将FeS和FeO23的混和物566.g，用足量稀HSO24溶解后可得32.g硫，原混和物中FeS质量可能是（）A.88.gB.406.gC.214.gD.478.g2.分析磁铁矿时，将铁沉淀为FeOH()3，再灼烧至FeO23，若灼烧后FeO23的质量在数值上等于试样中FeO34的百分含量，则需取试样为（）A.145.gB.097.gC.073.gD.3.4g3.工业上以焦炭、水、空气为原料制NH3时，根据化学方程式可知，理论上碳与NH3物质的量之比是（）A.23:B.32:C.43:D.34:4.超氧化钾（KO2）常用于急救器中，它能吸收CO2生成碳酸盐和氧气。现用156g金属钾在一定条件下与O2充分反应生成KO2，若此超氧化钾完全吸收CO2，则生成的氧气在标准状况下的体积是（）A.112.LB.224.LC.448.LD.672.L二.填空题：5.向混有FeO23的铁屑中加入足量的稀HSO24，直到固体完全溶解，若得到的溶液中不含Fe3，产生的Fe2与H2的物质的量之比是41:，则原混和物中FeO23与Fe的质量比是_____，有关反应的离子方程式是（1）___________；（2）___________；（3）___________。6.某化肥厂用NH3制备NHNO43，已知：由NH3制NO的产率是98%，NO制HNO3的产率是92%，HNO3跟NH3反应生成NHNO43，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑生产的其它损耗）的________%。三.计算：7.工业上将氨全部转化变成硝酸。已知用去空气中的氧气64.kg，需氨气多少kg？若硝酸的产率80%，生成多少kg浓度为60%的硝酸？8.某试剂厂生产的化学试剂FeClHO326，国家规定其二级品含量不低于990%.，三级品不低于980%.。现称取0500.g样品将其溶于水，向所得溶液中加入少量盐酸使之酸化，并加入适量KI溶液充分反应，最后用0.100mol/L322OSNa标准溶液滴定，反应如下：642322222OSNaNaIOSNaI，滴定达终点时用去322OSNamL17.18，试通过计算说明此样品属于哪一级产品？【试题答案】一.1.AB2.B3.B4.D二.5.107:（1）FeHFeH222（2）FeOHFeHO2332623（3）2332FeFeFe6.52.5三.7.kg7.1，kg4.88.983%.为三级产品关系式法常常应用于多步进行的连续反应，因前一个反应的产物是后一个反应的反应物，可以根据中间物质的传递关系，找出原料和最终产物的相应关系式。它是化学计算中的基本解题方法之一，利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算，免去逐步计算中的麻烦，简化解题步骤，减少运算量，且计算结果不易出错，准确率高。例1：用含%802FeS的硫铁矿生成硫酸，已知该矿石的利用率为95%，SO2的转化率为90%，SO3的吸收过程中损失率为2%，求生产500t98%的硫酸需矿石的质量和标况下空气的体积。（假设空气中氧气的体积分数为20%）。解析：设需要矿石的质量为x；氧气物质的量为y。本题涉及的化学方程式为：2322282114SOOFeOFeS高温①；32222SOOSO催化剂高温②；4223SOHOHSO③。利用关系式法（硫元素守恒）列式：4222SOHFeS120t2×98tx%)21(%90%95%80500t×98%解之得：tx5.447另外，氧气参与了两个反应，可将①+②×4+③×8，整理后得出相应的关系式：422815SOHO15molg988y%98105006g解之得：moly610375.9则所需空气的体积：LLmolmolV961005.1%20/4.2210375.9。评析：原料或中间物质不能全部进入产物时，常按下列关系处理：中间产物的转化率＝原料的转化率化合物中某元素的损失率＝该化合物的损失率中间产物的损失率＝原料的损失率原料的利用率＝1-该原料的损失率例2：工业上生产电石是用生石灰与焦炭在电炉内加热进行的)3(2COCaCCaOC，假设原料的利用率为95%，则36t焦炭可生产多少t乙炔？解析：本题依据题给化学方程式，用关系式法列式：)(%95362612332222HCmtttHCC解之得：tHCm7.24)(22评析：1．关系式法解题的关键是找准关系式，要注意某些元素是否都转入产物中，中间产物反应过程中是否又有原料参与，不可盲目地根据起始物和产物中的原子守恒直接得出关系式。一般而言，依据化学方程式、化学式、电极反应式确定的关系式更为准确。2．常见多步反应的关系式为：工业上制硫酸：4222~2~SOHSFeS工业上制硝酸：3322~2~HNONHN焦炭制乙炔：222~~3HCCaCC例3：为测定某石灰石中3CaCO的质量分数，称取Wg石灰石样品，加入过量的浓度为6mol/L的盐酸，使它完全溶解，加热煮沸，除去溶解的2CO，再加入足量的草酸铵])[(4224OCNH溶液后，慢慢加入氨水降低溶液的酸度，则析出草酸钙沉淀：422242OCaCCaOC，过滤出42OCaC后，用稀42SOH溶解：44224242CaSOOCHSOHOCaC，再用蒸馏水稀释溶液至mLV0，取出mLV1用Lamol/的4KMnO酸性溶液滴定，此时发生反应：OHCOMnHOCHMnO22242248102652，若滴定终点时消耗amol/L的mLVKMnO24，计算样品中3CaCO的质量分数。解析：设生成沉淀3CaCO物质的量为x本题涉及到化学方程式或离子方程式为：OHCOMnHOCHMnOCaSOOCHSOHOCaCOCaCCaOCCOOHCaClHClCaCO222422444224242422242222381026522由此得出相应的关系式：442242232~5~5~5~5MnOOCHOCaCCaCaCO5mol2molxmolaV3210解之得：molaVx32105.2原溶液中molVVaVCaCOn10323105.2)(则：%25%100/100)105.2(%12010323WVVaVWgmolgmolVVaVCaCO。评析：当题目中出现一些陌生度较高的化学方程式时，要