2025年下學(xué)期高二化學(xué)計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練（三）一、物質(zhì)的量與化學(xué)方程式綜合計(jì)算題型1：過量計(jì)算與產(chǎn)物判斷例題：將25.6g銅投入100mL濃度為8mol/L的硝酸溶液中，充分反應(yīng)后（假設(shè)只生成NO和NO?），收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體8.96L。計(jì)算：（1）反應(yīng)中被還原的硝酸的物質(zhì)的量；（2）生成NO和NO?的體積之比。解析：步驟1：確定反應(yīng)物過量情況n(Cu)=25.6g÷64g/mol=0.4moln(HNO?)總=0.1L×8mol/L=0.8mol銅與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：Cu+HNO?（濃）→Cu(NO?)?+NO?↑+H?O（濃硝酸）3Cu+8HNO?（?。?Cu(NO?)?+2NO↑+4H?O（稀硝酸）由于硝酸濃度隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸降低，產(chǎn)物為NO和NO?的混合物。設(shè)生成NO的物質(zhì)的量為x，NO?為y，根據(jù)N原子守恒：x+y=8.96L÷22.4L/mol=0.4mol（氣體總物質(zhì)的量）根據(jù)電子守恒：Cu失去電子數(shù)=N得到電子數(shù)0.4mol×2=3x+y（Cu→Cu2?失去2e?，NO??→NO得到3e?，NO??→NO?得到1e?）聯(lián)立方程：x+y=0.43x+y=0.8解得：x=0.2mol，y=0.2mol步驟2：計(jì)算被還原的硝酸被還原的硝酸全部轉(zhuǎn)化為NO和NO?，故n(被還原HNO?)=x+y=0.4mol。步驟3：體積之比V(NO):V(NO?)=n(NO):n(NO?)=0.2:0.2=1:1。答案：（1）0.4mol；（2）1:1題型2：多步反應(yīng)的關(guān)系式法例題：工業(yè)上用黃鐵礦（FeS?）制備硫酸，反應(yīng)過程如下：4FeS?+11O?$\xlongequal{高溫}$2Fe?O?+8SO?2SO?+O?$\xlongequal[\Delta]{催化劑}$2SO?SO?+H?O=H?SO?若煅燒120t含F(xiàn)eS?80%的黃鐵礦（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），且SO?轉(zhuǎn)化為SO?的轉(zhuǎn)化率為90%，SO?的吸收率為95%，求最終可制得98%的濃硫酸的質(zhì)量。解析：步驟1：建立關(guān)系式根據(jù)反應(yīng)方程式，F(xiàn)eS?與H?SO?的關(guān)系為：4FeS?8SO?8SO?8H?SO?→簡(jiǎn)化為FeS?2H?SO?步驟2：計(jì)算純FeS?的物質(zhì)的量m(FeS?)=120t×80%=96t=9.6×10?gn(FeS?)=9.6×10?g÷120g/mol=8×10?mol步驟3：考慮轉(zhuǎn)化率和吸收率理論上生成H?SO?的物質(zhì)的量=2×8×10?mol=1.6×10?mol實(shí)際生成H?SO?的物質(zhì)的量=1.6×10?mol×90%×95%=1.368×10?mol步驟4：計(jì)算98%濃硫酸的質(zhì)量m(H?SO?)純=1.368×10?mol×98g/mol=1.34064×10?g=134.064tm(濃硫酸)=134.064t÷98%=136.8t答案：136.8t二、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡計(jì)算題型2：平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率計(jì)算例題：在2L密閉容器中，通入2molCO和1molH?O(g)，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H?O(g)?CO?(g)+H?(g)。在800℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得CO?的濃度為0.3mol/L。計(jì)算：（1）該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K；（2）CO的平衡轉(zhuǎn)化率；（3）若向平衡體系中再通入1molH?O(g)，重新達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率。解析：步驟1：構(gòu)建三段式初始濃度（mol/L）：CO=1，H?O=0.5，CO?=0，H?=0變化濃度（mol/L）：設(shè)CO轉(zhuǎn)化濃度為x，則H?O轉(zhuǎn)化x，CO?和H?生成x平衡濃度（mol/L）：CO=1-x，H?O=0.5-x，CO?=x，H?=x已知平衡時(shí)CO?濃度為0.3mol/L，即x=0.3步驟2：計(jì)算平衡常數(shù)KK=[CO?][H?]/([CO][H?O])=(0.3×0.3)/[(1-0.3)(0.5-0.3)]=0.09/(0.7×0.2)=0.09/0.14≈0.64步驟3：計(jì)算CO的平衡轉(zhuǎn)化率α(CO)=(x/初始濃度)×100%=(0.3/1)×100%=30%步驟4：再通入H?O(g)后的轉(zhuǎn)化率再通入1molH?O(g)后，c(H?O)初始=0.5mol/L+0.5mol/L=1.0mol/L設(shè)新平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化濃度為y，則：K=(y·y)/[(1-y)(1.0-y)]=0.64解得：y2=0.64(1-y)2→y=0.64(1-y)→y≈0.39mol/Lα(CO)=0.39/1×100%=39%答案：（1）0.64；（2）30%；（3）39%三、電解質(zhì)溶液與pH計(jì)算題型3：混合溶液pH計(jì)算例題：常溫下，將pH=3的鹽酸與pH=11的氨水等體積混合，計(jì)算混合后溶液的pH（已知氨水的電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10??）。解析：步驟1：判斷反應(yīng)后溶液成分pH=3的鹽酸：c(H?)=10?3mol/L，c(HCl)=10?3mol/LpH=11的氨水：c(OH?)=10?3mol/L，由于氨水為弱堿，c(NH?·H?O)≈c(OH?)2/Kb=(10?3)2/1.8×10??≈0.0556mol/L等體積混合后，氨水過量，反應(yīng)后溶液為NH?Cl和NH?·H?O的混合液（緩沖溶液）。步驟2：計(jì)算混合后各物質(zhì)濃度設(shè)體積均為VL，n(HCl)=10?3Vmol，n(NH?·H?O)≈0.0556Vmol反應(yīng)后n(NH?Cl)=10?3Vmol，n(NH?·H?O)剩余=0.0556V-10?3V≈0.0546Vmol混合后體積為2VL，故：c(NH?·H?O)=0.0546V/2V≈0.0273mol/Lc(NH??)=10?3V/2V=5×10??mol/L步驟3：利用緩沖溶液pH公式計(jì)算對(duì)于弱堿及其鹽組成的緩沖溶液：pOH=pKb+lg[c(鹽)/c(堿)]pKb=-lg(1.8×10??)≈4.74pOH=4.74+lg(5×10??/0.0273)≈4.74+lg(0.0183)≈4.74-1.74=3.0pH=14-pOH=11.0答案：混合后溶液pH≈11.0四、有機(jī)化學(xué)計(jì)算題型4：燃燒規(guī)律與分子式確定例題：某烴A的相對(duì)分子質(zhì)量為78，完全燃燒后生成CO?和H?O的物質(zhì)的量之比為2:1。（1）確定A的分子式；（2）若A不能使溴水褪色，但能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，寫出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。解析：步驟1：計(jì)算最簡(jiǎn)式設(shè)烴的分子式為CxHy，燃燒反應(yīng)：CxHy+(x+y/4)O?→xCO?+(y/2)H?O由n(CO?):n(H?O)=2:1，得x:(y/2)=2:1→x=y最簡(jiǎn)式為CH，最簡(jiǎn)式相對(duì)分子質(zhì)量為13。步驟2：確定分子式相對(duì)分子質(zhì)量為78，78÷13=6→分子式為C?H?。步驟3：推斷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式C?H?不飽和度Ω=(2×6+2-6)/2=4，可能為苯或含多個(gè)雙鍵/三鍵的鏈烴。不能使溴水褪色（無碳碳雙鍵/三鍵），但能使酸性高錳酸鉀褪色（苯的同系物或苯環(huán)側(cè)鏈氧化），結(jié)合分子式C?H?，確定為苯（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：）。答案：（1）C?H?；（2）苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（）五、綜合應(yīng)用題題型5：工業(yè)流程與產(chǎn)率計(jì)算例題：以鋁土礦（主要成分為Al?O?，含F(xiàn)e?O?、SiO?雜質(zhì)）為原料制備鋁的流程如下：鋁土礦→鹽酸溶解→過濾→濾液A→加入過量NaOH→過濾→濾液B→通入CO?→過濾→Al(OH)?→灼燒→Al?O?→電解→Al若鋁土礦中Al?O?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51%，且每一步操作的損失率均為10%，計(jì)算1t鋁土礦最終可制得鋁的質(zhì)量。解析：步驟1：計(jì)算純Al?O?的質(zhì)量m(Al?O?)=1t×51%=0.51t=5.1×10?gn(Al?O?)=5.1×10?g÷102g/mol=5000mol步驟2：考慮損失率流程中涉及溶解、沉淀、灼燒、電解等步驟，每步損失率10%，總利用率=(1-10%)?=0.6561步驟3：計(jì)算鋁的質(zhì)量1molAl?O?電解生成2molAl，故：n(Al)=5000mol×2×0.6561=6561molm(Al)=6561mol×27g/mol=177147g≈0.177t答案：最終可制得鋁的質(zhì)量約為0.177t五、專項(xiàng)訓(xùn)練題（附解析）訓(xùn)練題1：氧化還原反應(yīng)計(jì)算題目：24mL濃度為0.05mol/L的Na?SO?溶液恰好與20mL濃度為0.02mol/L的K?Cr?O?溶液完全反應(yīng)，已知Na?SO?被氧化為Na?SO?，求Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)。答案：+3價(jià)解析：n(SO?2?)=0.024L×0.05mol/L=0.0012moln(Cr?O?2?)=0.02L×0.02mol/L=0.0004molSO?2?→SO?2?，S元素化合價(jià)從+4→+6，失去2e?，總失電子數(shù)=0.0012mol×2=0.0024mol設(shè)Cr元素還原后化合價(jià)為x，Cr?O?2?中Cr為+6價(jià)，每個(gè)Cr得到(6-x)e?，總得電子數(shù)=0.0004mol×2×(6-x)得失電子守恒：0.0008(6-x)=0.0024→x=3訓(xùn)練題2：化學(xué)平衡移動(dòng)計(jì)算題目：在一定溫度下，反應(yīng)N?O?(g)?2NO?(g)的平衡常數(shù)K=0.36。若初始時(shí)c(N?O?)=1mol/L，c(NO?)=0，求平衡時(shí)N?O?的轉(zhuǎn)化率。答案：40%解析：設(shè)平衡時(shí)N?O?轉(zhuǎn)化濃度為x，K=[NO?]2/[N?O?]=(2x)2/(1-x)=0.36→4x2=0.36(1-x)→4x2+0.36x-0.36=0解得x=0.4mol/L（舍去負(fù)根），轉(zhuǎn)化率=0.4/1×100%=40%訓(xùn)練題3：溶液稀釋與pH計(jì)算題目：將pH=2的鹽酸與pH=5的硫酸等體積混合，求混合后溶液的pH（忽略體積變化）。答案：pH≈2.3解析：c(H?)?=10?2mol/L，c(H?)?=10??mol/L，等體積混合后：c(H?)混合=(10?2V+10??V)/2V≈5×10?3mol/LpH=-lg(5×10?3)=3-lg5≈2.3訓(xùn)練題4：有機(jī)燃燒與耗氧量計(jì)算題目：等質(zhì)量的甲烷、乙烯、乙炔完全燃燒，消耗氧氣的物質(zhì)的量由多到少的順序是？答案：甲烷>乙烯>乙炔解析：設(shè)質(zhì)量均為1g，耗氧量公式：對(duì)于CxHy，耗氧量=(x+y/4)/M（M為摩爾質(zhì)量）甲烷(CH?)：(1+4/4)/16=2/16=0.125