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1、高考化学计算题专题复习 一、涉及化工生产流程的计算题型特点 :以常见化工生产流程图为背景 ,根据不同反应步骤中反应物的利用率 计算反应物的投料比或产率。解题方法:以化学方程式为基础 ,应用守恒理论 ,对多个相关联的化学方程式进行 简约 （叠加 ,找出分散在不同化学反应中的不同物质之间的化学计量数关系 ,以此计量 关系进行计算。1.（08 南通一检某化肥厂以氨和空气 （其中氧气的体积分数为 0.2为原料生产硝 酸铵过程如下 :其中反应为 4NH 3+5O 24NO +6H 2O步骤 中发生了两个反应 ,将这两个化学方程式合并为一个化学方程式 ,可表 示为。若不考虑副反应且各步反应均完全 ,为使生
2、产过程中不再补充空气 ,则原料气 中氨（包括第 步被硝酸吸收的氨的体积分数最大值为 。假设实际生产中 ,反应、中含氮物质的利用率分别为 a 、b ,反应中氨 的利用率为 c 、硝酸的利用率为 100%,则合成硝酸铵的整个流程中 ,氨的总利用率 是多少?解析:(14NO+3O 2+2H 2O =4HNO 3 (2、 步反应叠加4NH 3+5O 4NO +6H 2O4NO +3O 2+2H 2O =4HNO 3 4NH 3+4HNO 3=4NH 4NO 34NH 3+4O 2+H 2O=2NH 4NO 3+3H 2O NH 3%=4/(4+4/0.2=1/6(或 16.7%(3解法一:假设消耗 N
3、H 3的总物质的量为 1mol ,其中用于制取 HNO 3的 NH 3 的物质的量为 x mol ,被 HNO 3 吸收的 NH 3的物质的量为 y mol ,则有:x +y =1、abx =cy 。 解得:x =cab c +ab ab +氨的总利用率 =(xab +yc /1=ab abc+2解法二:假设第步参加反应的氨气的物质的量为 4mol ,则: 生成硝酸的物质的量 4ab mol ;第步需要氨气的物质的量为ab4mol ; 氨的总利用率 =cab ab ab 4444+=c ab abc+2解法三: 假设生成 NH 4NO 3共 1mol则生成 1molHNO 3 消耗的 NH 3
4、 的物质的量为 1/ab,与 HNO 3 反应的 NH 3 的 物质的量为 1/c ,则氨的总利用率为2.（苏北三市一检现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿 （主要含 ZnS 通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌 ,再把氧化锌和足量焦炭混合 ,在鼓风炉中加热至 13731573K ,使锌蒸馏出来。主要反应为 :焙烧炉中:2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中 :2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g (1 若保持温度不变 ,在鼓风炉中增大 CO 的浓度,K 值 (填“增大”、“减小”或“不 变”;(2 已知:该温度时,化学平衡
5、常数 K =1.0,则表中 c 1= (写出计算过程(3 假设通过改变反应条件 ,若使焙烧炉中反应 的 ZnO 几乎完全被 CO 还原,焙 烧炉和鼓风炉消耗的 O 2的体积比不超过 。(4 若起始浓度不变 ,通过改变反应条件 ,达平衡时鼓风炉中反应 CO 的转化率 为 80%,此时该反应的平衡常数 K = ,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的 O 2 的体积比大于 解析:(1 不变(1 分; (2 0.01 mol/L(4 分,解:由表中数据分析可知 ,反应进行至 30 min 时,反应达到平衡状态 ;故c 1 浓度为 CO 的平衡浓度。设:从起始到平衡CO 的浓度变化为 x mol ·L -
6、1ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g 起始: 0.11 0 0 变化: x x x 平衡: (0.11-x x x21c +1ab cab abc+2则该温度下反应的平衡常数 即:x 2+x -0.11=0(x +1.1 (x· -0.1=0 x =0.1 mol L -1 ·所以 c 1=0.01 mol L· -1(3 焙烧炉中: 2ZnS +3O 2=2ZnO +2SO 2 鼓风炉中:2C +O 2=2CO ZnO (s+CO (g Zn (g+CO 2 (g +×2=2ZnS +3O 2+2C +O 2=2Zn +2CO 2 则
7、焙烧炉和鼓风炉消耗的 O 2 的体积比不超过 3:1 (4 0.352 (1分;12:5或 2.4(2分平衡时鼓风炉中反应 CO 的转化率为 80%,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的 O 2的 体积比为 :3/(1/0.8=2.4 3、(04 江苏高考石油化工是江苏省的支柱产业之一。聚氯乙 烯是用途十分广泛的石油化工产品 ,某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体 氯乙烯:CH 2=CH 2+Cl 2 CH 2CI CH 2C1 CH 2Cl CH 2C1CH 2=CHCl +HCl 请回答以下问题 :(1已知反应 中二氯乙烷的产率产率 =理论产量实际产量×100%为 98%,反应 中氯乙烯
8、和氯化氢的产率均为 95%,则 2.8t 乙烯可制得氯乙烯t ,同时得到副产物氯化氢 t 。(计算结果保留 1 位小数(2为充分利用副产物氯化氢 ,该工厂后来将下列反应运用于生产 : 2CH 2=CH 2+4HCl +O 2 2CH 2Cl -CH 2Cl +2H 2O 由反应 、获得二氯乙烷 ,再将二氯乙烷通过反应 得到氯乙烯和副产物氯 化氢 ,副产物氯化氢供反应 使用 ,形成了新的工艺。由于副反应的存在 ,生产中投入的乙烯全部被消耗时 ,反应 、中二氯乙烷的 产率依次为 a%、c%;二氯乙烷全部被消耗时 ,反应 中氯化氢的产率为 b%。试计算 : 反应 、中乙烯的投料比为多少时 ,新工艺既
9、不需要购进氯化氢为原料 ,又没有副 产物氯化氢剩余 (假设在发生的副反应中既不生成氯化氢 ,也不消耗氯化氢。 解析 : (1CH 2Cl -CH 2Cl CH 2=CHCl 2862.5HCl36.52.8t 9×8%×95%m 1m 2CH 2=CH 2解得: m 1=5.8t m 2=3.4t(2设投入反应 、的乙烯物质的量分别为 x 、y ,则: 由反应生成的二氯乙 烷为 x ·a%, 由反应 生成的二氯乙烷为 y ·c%,K=(0.11 ×0.820.11 ×0.20.352ZnO (s+CO (g+CO2 (g 起始:变化:
10、平衡 :0.11000.11 0×.80.11 ×0.80.11 ×0.80.11 ×0.20.11 ×0.80.11 ×0.8则由反应、共制得二氯乙烷的物质的量为 (x ?a%+y ?c%通, 过反应 可获得HCl 的物质的量为 (x ?a%+y ?c% ·。b%据题意,反应消耗的 HCl 为 2?y ?c%则, : 2?y ?c %=(x ?a%+y ?c%?b%解 得:y x =abbc c -200 反应 、中乙烯的投料比应为abbcc -200。4、工业生产粗硅的主要原理为 :SiO 2+2C Si(粗+2CO (
11、1 若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅 ,且生成的硅和碳化硅的物质的量之比为51,则参加反应的 C 和 SiO 2的质量比为 (2工业上可通过如下流程由粗硅制 取纯硅:Si(粗SiCl 4(l提纯+氢气若上述反应中 Si (粗和 SiCl 4的利用率均为 80%,制粗硅时有 10%的 SiO 2的 SiO 2转化为 SiC ,则生产 100.8t 纯硅需纯度为 75%的石英砂多少吨 ?(3工业上还可以通过下图所示的流程来制取纯硅反应:Si(粗+3HCl (g SiHCl 3(l+H 2(g反应:SiHCl 3+H 2 纯+3HCl假设在每一轮次的投料生产中 ,硅元素没有损失 ,反应 中 HCl
12、 的利用率为 75%, 反应中 H 2的利用率为 80%,则在下轮次的生产中 ,需补充投入 HCl 和 H 2 的体积比为多少 ?解析:(1SiO 2+2C Si(粗+2CO 5mol 10mol 5molSiO 2 + 3C = SiC +2CO 1mol 3mol 1molm(碳 :m(SiO 2=(13 1×2:(6 ×60=13:30 (2SiO 2粗 SiCl 4(l+氢气(纯6028m×75%×90%×80%×80%100.8t3273K23273K解得 :m=500t(3反应:Si(粗+3HCl(gSiHCl3(l+H2
13、(g553-573K反应 :SiHCl3+H2 纯+3HCl如果HCl、H2利用率为 100%,则HCl、H2可以循环使用 ,现需要补充的 HCl、 H2 相当于是反应中损失的 ,则n(HCl=3mol ÷75%×25%=1moln(H2=1mol ÷80%×20%=1/4 mol所以:n(HCl:n(H2=4:1二、有关物质纯度的检验题型特点 :以某种物质纯度或某种元素的含量检验 (定量实验为背景 ,根据氧化还 原滴定原理进行计算。解题方法 :找出氧化还原反应过程中相关物质的量关系 ,进行定量计算。5、(07天津高考 .黄铁矿主要成分是 FeS2。某硫
14、酸厂在进行黄铁矿成分测定时 取 0.1000g样品在空气中充分灼烧 ,将生成的 SO2 气体与足量 Fe2(SO43溶液完全反 应后,用浓度为 0.02000mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点 ,消耗 K2Cr2O7溶液 25.00mL。已知:SO2+2Fe3+2H2O=SO2-+2Fe2+4H+Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O(1 样品中 FeS2的质量分数是 (假设杂质不参加反应。(2若灼烧6g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出 9.83kJ热量,产生的 SO3与水全部化合生成 H2SO4,放出 13.03kJ热量 ,写出 SO3气体
15、转化为 H2SO4 的热 化学方程式:。(3 煅烧 10t 上述黄铁矿 ,理论上产生 SO2的体积 (标准状况为 L,制得 98%的硫酸 质量为 t,SO2 全部转化为 H2SO4 时放出的热量是 kJ。解析:(11FeS22SO24Fe3+2/3 Cr2O72-120 2/3m 0.02mol/L 0×.025Lm=0.09g FeS2%=90%(22SO2(g+O2(g=2SO3(g H=-196.6kJ/molSO3(g+H2O(l=H2SO4(l;H=-130.3kJ/mol(31FeS2 2SO2 2H2SO4120g 2 ×22.4L 2 9×810&
16、#215;106×90% V m×98%V=3.36 ×106m=15tQ= 10×106×90%÷120×2×(196.6/2 +130.3=3.429 107×kJ6、（07江苏高考 .钢铁工业是国家工业的基础。 2006年我国粗钢产量突破 4亿 吨 ,居世界首位。某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研,对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算：（ 1）将6.62g 铁矿石样品投入适量的盐酸中（充分反应），过滤，然后在滤液中加过量的
17、中 NaOH 溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得 4.80g Fe2O3。现以该铁矿石为 原料炼铁，若生产过程中铁元素 损失 4，计算每生产 1.00t 生铁（含铁 96）， 至少需要这种铁矿石多少吨 ?（保留两位小数） （ 2）取某钢样粉末 28.12g（假设 只含 Fe 和 C），在氧气流中充分反应，得到 CO2 气体 224Ml （标 准状况）。 计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。 再取三份不同质量的钢样粉末分别 加到 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中，充分反应后，测得的 实验数据如下表所 示： 实验序号 加入钢样粉末的质量 /g 生成气体的体积 /L（标准状况） 2.8
18、12 1.120 5.624 2.240 8.436 2.800 计算硫酸溶液的物质的量 若在实验中继续 加入 mg 钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少 ?（用含 m 的代数 式表 示） 解析：（ 1）解： 6.62g 铁矿石中铁的质量为 m（Fe 4.80g × 112 3.36g 160 6.62 g 3.36 g 1.97tt 1.0 906% 生产 1.00t 生铁需铁矿石的质量为： m（铁矿石 答：至少需要这种铁矿石 1.97t （2）n（C 1 4% 0.224L 0.010mol 22.4L mol 1 m（C0.010mol ×l2g ·
19、mol 1 0.12g n Fe n C 28.12 g 0.12 g 56 g mol 1 0.010mol 50 1 答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比 为 501 根据实验可得： FeH2SO4FeSO4H2 1 mol 22.4L n（H2SO4 2.800L n（H2SO40.125mol c（H2SO4 0.125mol 1.25mol ·L 0.1L 1 答：硫酸溶 液的物质的量浓度为 1.25mol ·1。 L 当钢样粉末中的铁未全部溶解时（ m> 1.406g）， 100mL 相同浓度的 H2SO4 溶液中可以完全溶解的固体质量为 2.8/22.4
20、 56÷（28/28.12=7.03g 7.03g-5.624g=1.406g 剩余的固体质量为： （5.624gmg 0.125mol × 56g ·mol 1（m1.376g 当钢样粉末中的铁全部溶解时（ m1.406g）， 剩余的固体质量为： （5.624mg× 0.12 g 28.12 g 答：当铁未完全溶解时，剩余固 体的质量为（ m1.376） g；当铁完全溶解时，剩余固体的质量为5.624 m0.12 g28.12 6三、有关物质组成的计算 7、超细硅酸铝具有极好的悬浮性和纯白外观，与颜 料配合使用能明显地改进涂料的白度。其样品化学 式可表
21、示为 AlxSi35Oy ·zH2O, 企业标准规定超细硅酸铝中含水量 7%10%为优良级。某化学兴趣小组为 测定该 样品的组成，按如下步骤实验： 步骤一：准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，充分 加热至不再分解为止，冷却、称量，得固体 9.216g。 步骤二：另准确称取 9.936g 超细硅酸铝样品，加足量盐酸，充分反应后，过滤，洗涤，烘干得 SiO2 固 体 8.400g。 (1计算该超细硅酸铝样品是否为优良级。 (2 求该样品的化学式。 解析： (1m(H2O=9.936g9.216g=0.720g w(H2O=0.720g/9.936g 100×%=7.246%
22、 为优良级 (2n(H2O=0.72/18 mol=0.04mol n(SiO2=8.4/60 mol=0.14mol n(Al2O3=(9.936 8.400 0.72/102 mol=0.008mol n(Al2O3n(SiO2n(H2O=23510 故该样品化学式为： Al4Si35O76 ·10H2O 8、 (盐城一检为研究水滑石的组成、结构和性质，某校研究性 学习小组取得了二种牌号的水滑石样品拟 进行探究，请你参与探究并回答相关问 题。 ( 1)甲同学取天然水滑石样品进行恒重分析，已知天然 水滑石 的化学式可 表示 6MgO·Al2O3·CO2·
23、;12H2O，取 0.1mol 水滑石 进行加热时，温度与剩余固体质 量的关系如下图 ,平行线 上的数 字表示残留固体的质量。 当温度在 0 280质量 不变，是什么原 因： 。 AB 减少的物质及其物质的量为： ； CD 减少的物质 及其物质的量为： ； D 处化学组成为： 。 (2)乙组取的 CA(美国化学文摘) 登记号为 12304-65-3 的合成水滑石样品，现只知其化学式为： MgaAlb(OHC(CO3d ， a+b+c+d=25, a、b、c、d 为正整数。取该水滑石样品 0.1mol, 用 1mol/L 盐酸使其 完全溶解。 消耗盐酸的体积至少为： L (用字母表示)； 若参加
24、反应的盐酸的物质的量与生成 CO2 的物质的量之比为 181，则该水滑 石的化学式为： 。 解析： 0.4molH2O 0.8molH2O 0.1molCO2 7 0.6molMgO(1 天然水滑石在温度低于 280是稳定的； 0.4molH2O；0.1molCO2； 6MgO·Al2O3 ； (20.1c+0.2d 或 0.2a+0.3b；Mg6Al2(OH16CO3 9、(07 无锡期中 某结晶水合物中有两种阳离子和一种阴离子，其所含元素均为短周期元素，为确定 其 组成，某同学进行了如下实验：称取两份质量均为 45.3g 的该结晶水合物，分别 制成溶液。向其中一份 逐滴加入 Na
25、OH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐 渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺 激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到 2.24L 该气体(标准状况)；最后白色 沉淀逐渐减 少并最终消失。另一份逐滴加入 Ba(OH)2 溶液，开始现象类似，但最终仍有白 色沉淀；过 滤，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6g。 (1该结晶水合物中含有的两种阳离子是 和 ，阴离子是 。 (2 试通过计算确定该结晶 水合物的化学式。 (3假设过程中向该溶液中加入的 NaOH 溶液的物质的量浓度为 5mol· -1，请在右图中画出生成沉淀的物 L 质的量与加入 Na
26、OH 溶液体积的关系示 意图。 解析：( 1)NH4+ (2) n( SO42A13+ SO42- 46.6 g 0.2mol 233 g /mol n( NH 422.4 g 0.1mol 22.4L / mol 根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理： n( NH 4 3n( A13 2n(SO42 可得： 1 n( A13(20.2mol 0.1mol 0.1mol 3 n( H 2 O 45.3g 0.1mol 27 g / mol 0.1 18 g / mol 0.2mol 96 g / mol 18 g / mol =1.2mol 该结晶晶水合物的化学式为 NH4A1 (SO4)
27、2· 2O 12H 或(NH4)2SO4· 2(SO4)3· 2O A1 24H (3) 810、(05 江苏水垢可以看作由多种物质组成的混合物，为研究含有 Ca2 、 Mg2 、HCO3 的水所形成 的水垢的化学组成，取干燥的水垢 6.32g ，加热使其失 去结晶水，得到 5.78 g 剩余固体 A；高温灼烧 A 至恒重，残余固体为 CaO 和 MgO，放出的气体用过量的 Ba(OH2 溶液吸收，得到 11.82g 沉淀。 (1)通过计算 确定 A 中是否含有碳酸镁； (2)5.78g 剩余固体 A 灼烧至恒重时产生的气体完全 被碱石灰吸收，碱石灰增重 2.82
28、g，通过计算确定 A 中各成分的物质的量，并计算 出水垢中碳酸盐质量分数。 解析： (1)根据题意， n(CO2n(BaCO3 11.82g/197g/mol0.06mol 若 CO2 全部来自 CaCO3 的分解，则 m(CaCO3 0.06mol ×100g/mol6.00g>5.78g 不合题意，所以， A 中一定含有 MgCO3。 (2) m(CO2 0.06mol ×44g/mol2.64g m(H2O2.82g2.64g0.18g nMg(OH2 n(H2O0.18g/18g.mol0.01mol mMg(OH2 0.01mol ×58g/mol 0.58g n(CaCO3 n(MgCO30.06 n(CaCO31·00g/moln(MgCO3·84g/mol0.58g5.78g 解得： n(MgCO30.05mol， n(CaCO30.01mol 0.05 84 g / mol 0.01 100 g / mol 1×00% 82.3% 6.32 9