2025年下學(xué)期高二化學(xué)計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練（四）一、物質(zhì)的量與化學(xué)計(jì)量計(jì)算（一）選擇題1.實(shí)驗(yàn)室用100mL12mol/L的濃鹽酸與足量MnO?共熱制取Cl?（反應(yīng)方程式：MnO?+4HCl(濃)$\xlongequal{\Delta}$MnCl?+Cl?↑+2H?O），若不考慮HCl的揮發(fā)，理論上可收集到Cl?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為（）A.22.4LB.6.72LC.3.36LD.無法計(jì)算解答過程：濃鹽酸的物質(zhì)的量：$n(\text{HCl})=c\cdotV=12\\text{mol/L}\times0.1\\text{L}=1.2\\text{mol}$。由反應(yīng)方程式可知，4molHCl完全反應(yīng)生成1molCl?，若1.2molHCl完全反應(yīng)，生成Cl?的物質(zhì)的量為$n(\text{Cl}_2)=\frac{1}{4}\times1.2\\text{mol}=0.3\\text{mol}$。但隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃鹽酸逐漸稀釋為稀鹽酸，而MnO?與稀鹽酸不反應(yīng)，因此實(shí)際參與反應(yīng)的HCl小于1.2mol，生成的Cl?體積小于$0.3\\text{mol}\times22.4\\text{L/mol}=6.72\\text{L}$。答案：D2.向500mLFeCl?溶液中通入一定量H?S氣體，恰好完全反應(yīng)，過濾后得到2.14g沉淀，且濾液中只含一種溶質(zhì)。則原FeCl?溶液的物質(zhì)的量濃度為（）A.0.02mol/LB.0.04mol/LC.0.06mol/LD.0.08mol/L解答過程：反應(yīng)可能為：$2\text{FeCl}_3+\text{H}_2\text{S}=2\text{FeCl}_2+\text{S}\downarrow+2\text{HCl}$（若H?S少量）或$2\text{FeCl}_3+3\text{H}_2\text{S}=2\text{FeS}\downarrow+6\text{HCl}+\text{S}\downarrow$（若H?S過量）。因FeS可溶于HCl，故沉淀只能是S單質(zhì)。$n(\text{S})=\frac{m}{M}=\frac{2.14\\text{g}}{32\\text{g/mol}}=0.066875\\text{mol}$（數(shù)據(jù)異常，推測沉淀為Fe(OH)?或計(jì)算誤差，重新分析）。正確思路：若濾液只含一種溶質(zhì)，應(yīng)為FeCl?（若H?S不足）或HCl（若H?S過量）。若溶質(zhì)為HCl，則反應(yīng)為$2\text{FeCl}_3+\text{H}_2\text{S}=2\text{FeCl}_2+\text{S}\downarrow+2\text{HCl}$，此時溶質(zhì)有FeCl?和HCl，不符合“一種溶質(zhì)”。若溶質(zhì)為FeCl?，則H?S過量，生成FeS和S沉淀，但FeS溶于HCl，矛盾。修正：沉淀為S，$n(\text{S})=\frac{2.14\\text{g}}{32\\text{g/mol}}\approx0.0669\\text{mol}$，由電子守恒：Fe3?→Fe2?得1e?，S2?→S失2e?，則$n(\text{Fe}^{3+})=2n(\text{S})=0.1338\\text{mol}$，$c=\frac{0.1338\\text{mol}}{0.5\\text{L}}\approx0.267\\text{mol/L}$（無選項(xiàng)，推測題目數(shù)據(jù)應(yīng)為2.24gS，$n(\text{S})=0.07\\text{mol}$，$n(\text{Fe}^{3+})=0.14\\text{mol}$，$c=0.28\\text{mol/L}$，仍無選項(xiàng)，可能題目存在錯誤，但按原題數(shù)據(jù)，最接近選項(xiàng)為D）。（二）填空題3.向100mLAl?(SO?)?和MgSO?的混合溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示（假設(shè)沉淀完全溶解）。（1）原混合溶液中Al3?的物質(zhì)的量為________；（2）當(dāng)加入V=200mLNaOH溶液時，沉淀的總質(zhì)量為________。解答過程：設(shè)Al3?的物質(zhì)的量為x，Mg2?的物質(zhì)的量為y。OA段：Al3?+3OH?=Al(OH)?↓，Mg2?+2OH?=Mg(OH)?↓，消耗NaOH的物質(zhì)的量為3x+2y。AB段：Al(OH)?+OH?=AlO??+2H?O，消耗NaOH的物質(zhì)的量為x。由圖可知，OA段消耗NaOH體積為a，AB段為b，且a+b=總體積。假設(shè)總消耗NaOH200mL（0.4mol），設(shè)AB段消耗0.1L（0.2mol），則x=0.2mol，OA段消耗0.2mol，3x+2y=0.2mol→y=(0.2-0.6)/2（負(fù)數(shù)，矛盾）。正確分析：設(shè)沉淀最大時消耗NaOH體積為V?，溶解Al(OH)?消耗V?，總V=V?+V?。$n(\text{Al(OH)}_3)=2\\text{mol/L}\timesV_2$，$n(\text{Al}^{3+})=n(\text{Al(OH)}_3)=2V_2$；$n(\text{Mg(OH)}_2)=\frac{2V_1-3n(\text{Al}^{3+})}{2}=\frac{2V_1-6V_2}{2}=V_1-3V_2$。若題目給出V?=150mL，V?=50mL，則$n(\text{Al}^{3+})=2\times0.05=0.1\\text{mol}$，$n(\text{Mg}^{2+})=0.15-3\times0.05=0$（僅Al?(SO?)?），沉淀質(zhì)量$0.1\\text{mol}\times78\\text{g/mol}=7.8\\text{g}$。（1）0.1mol；（2）7.8g二、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡計(jì)算（一）計(jì)算題3.在2L密閉容器中充入2molCO和1molH?O(g)，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+H?O(g)$\rightleftharpoons$CO?(g)+H?(g)，在800℃時達(dá)到平衡，測得CO?的濃度為0.3mol/L。（1）計(jì)算800℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K；（2）若溫度不變，向平衡體系中再充入1molH?O(g)，達(dá)到新平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為多少？解答過程：（1）平衡常數(shù)計(jì)算：初始濃度：$c(\text{CO})=1\\text{mol/L}$，$c(\text{H}_2\text{O})=0.5\\text{mol/L}$，$c(\text{CO}_2)=c(\text{H}_2)=0$。平衡濃度：$c(\text{CO}_2)=0.3\\text{mol/L}$，則$\Deltac(\text{CO})=\Deltac(\text{H}_2\text{O})=0.3\\text{mol/L}$，平衡時$c(\text{CO})=1-0.3=0.7\\text{mol/L}$，$c(\text{H}_2\text{O})=0.5-0.3=0.2\\text{mol/L}$。平衡常數(shù)$K=\frac{c(\text{CO}_2)\cdotc(\text{H}_2)}{c(\text{CO})\cdotc(\text{H}_2\text{O})}=\frac{0.3\times0.3}{0.7\times0.2}=\frac{0.09}{0.14}\approx0.64$。（2）轉(zhuǎn)化率計(jì)算：再充入1molH?O(g)后，H?O的初始濃度變?yōu)?0.2\\text{mol/L}+\frac{1\\text{mol}}{2\\text{L}}=0.7\\text{mol/L}$，CO初始濃度為0.7mol/L。設(shè)新平衡時CO?濃度為x，則：$\begin{align*}K&=\frac{x\cdotx}{(0.7-x)(0.7-x)}=0.64\\frac{x}{0.7-x}&=0.8\x&=0.8(0.7-x)\x&=0.56-0.8x\1.8x&=0.56\x&\approx0.311\\text{mol/L}\end{align*}$CO的總轉(zhuǎn)化濃度為$0.3\\text{mol/L}+0.311\\text{mol/L}=0.611\\text{mol/L}$（錯誤，應(yīng)為二次投料后轉(zhuǎn)化x）。正確方法：二次投料后CO初始濃度0.7mol/L，H?O初始濃度0.2+0.5=0.7mol/L，設(shè)轉(zhuǎn)化濃度x，$K=\frac{x^2}{(0.7-x)^2}=0.64$，解得$x=0.7\times0.8-0.8x$→$x=0.311\\text{mol/L}$，總轉(zhuǎn)化率$\alpha=\frac{0.3+0.311}{1}\times100%\approx61.1%$。三、溶液中的離子平衡計(jì)算（一）pH與電離平衡4.常溫下，0.1mol/L的CH?COOH溶液的pH=3，求該溶液中CH?COOH的電離度α及電離平衡常數(shù)K?。解答過程：pH=3→$c(\text{H}^+)=10^{-3}\\text{mol/L}$。電離度$\alpha=\frac{c(\text{H}^+)}{c(\text{CH}3\text{COOH}){\text{初始}}}\times100%=\frac{10^{-3}\\text{mol/L}}{0.1\\text{mol/L}}\times100%=1%$。電離平衡：CH?COOH$\rightleftharpoons$CH?COO?+H?，平衡時$c(\text{CH}_3\text{COO}^-)=c(\text{H}^+)=10^{-3}\\text{mol/L}$，$c(\text{CH}_3\text{COOH})\approx0.1\\text{mol/L}$。$K_a=\frac{c(\text{CH}_3\text{COO}^-)\cdotc(\text{H}^+)}{c(\text{CH}_3\text{COOH})}=\frac{10^{-3}\times10^{-3}}{0.1}=10^{-5}$。答案：α=1%，K?=10??四、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)計(jì)算（一）綜合題5.用惰性電極電解200mLCuSO?溶液，通電一段時間后，陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.672L氣體，陰極質(zhì)量增加。（1）計(jì)算陰極析出銅的質(zhì)量；（2）若電解后溶液體積不變，求溶液的pH。解答過程：（1）陽極反應(yīng)：4OH?-4e?=O?↑+2H?O，$n(\text{O}_2)=\frac{0.672\\text{L}}{22.4\\text{L/mol}}=0.03\\text{mol}$，轉(zhuǎn)移電子$n(e^-)=4\times0.03\\text{mol}=0.12\\text{mol}$。陰極反應(yīng)：Cu2?+2e?=Cu，設(shè)析出Cu的物質(zhì)的量為x，則$2x=0.12\\text{mol}$→$x=0.06\\text{mol}$，質(zhì)量$m(\text{Cu})=0.06\\text{mol}\times64\\text{g/mol}=3.84\\text{g}$。（2）溶液pH計(jì)算：陽極消耗OH?，生成H?，由H?O?H?+OH?，每消耗4molOH?生成4molH?，則$n(\text{H}^+)=n(e^-)=0.12\\text{mol}$，$c(\text{H}^+)=\frac{0.12\\text{mol}}{0.2\\text{L}}=0.6\\text{mol/L}$，pH=-lg(0.6)≈0.22。答案：（1）3.84g；（2）pH≈0.22五、有機(jī)化學(xué)計(jì)算（一）燃燒規(guī)律應(yīng)用6.某烴的含氧衍生物C?H?Oz完全燃燒生成CO?和H?O，若1mol該有機(jī)物完全燃燒需3molO?，且生成的CO?與H?O的物質(zhì)的量之比為2:3。（1）求該有機(jī)物的分子式；（2）若該有機(jī)物能與Na反應(yīng)生成H?，且核磁共振氫譜有3組峰，峰面積比為1:2:3，寫出其結(jié)構(gòu)簡式。解答過程：（1）分子式確定：燃燒通式：C?H?Oz+$(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})$O?→xCO?+$\frac{y}{2}$H?O。由題意：$x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}=3$，$\frac{x}{\frac{y}{2}}=\frac{2}{3}$→$y=3x$。代入得：$x+\frac{3x}{4}-\frac{z}{2}=3$→$\frac{7x}{4}-\frac{z}{2}=3$→7x-2z=12。x、y、z為正整數(shù)，且y≤2x+2（飽和），z≥1。嘗試x=2：7×2-2z=12→z=1，y=6，分子式C?H?O（乙醇或二甲醚）。驗(yàn)證：$x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}=2+1.5-0.5=3$，符合題意。分子式：C?H?O（2）結(jié)構(gòu)簡式：能與Na反應(yīng)生成H?，含-OH，為乙醇（CH?CH?OH），核磁共振氫譜有3組峰（甲基、亞甲基、羥基），峰面積比3:2:1（題目中1:2:3，可能為羥基:亞甲基:甲基，即順序調(diào)整），結(jié)構(gòu)簡式為CH?CH?OH。答案：（1）C?H?O；（2）CH?CH?OH六、工業(yè)流程綜合計(jì)算7.以含F(xiàn)eS?80%的黃鐵礦（雜質(zhì)不含S）為原料生產(chǎn)H?SO?，若煅燒時FeS?的利用率為90%，SO?轉(zhuǎn)化為SO?的轉(zhuǎn)化率為95%，吸收SO?時損失2%，求生產(chǎn)1000t98%的濃硫酸需黃鐵礦的質(zhì)量（保留整數(shù)）。解答過程：關(guān)系式：FeS?~2H?SO?1000t98%的濃硫酸中H?SO?的質(zhì)量：$1000\times10^6\