1、精品 料推薦化工生產(chǎn)及定量分析中的綜合計(jì)算問(wèn)題練與析江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三化學(xué)備課組本案例設(shè)置的指導(dǎo)思想：化學(xué)計(jì)算對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)一直是個(gè)難度相對(duì)較大的板塊，對(duì)學(xué)生的能力要求比較高?；瘜W(xué)計(jì)算問(wèn)題設(shè)置的角度和題型比較多，而最近幾年江蘇高考化學(xué)試卷中有關(guān)計(jì)算的題目有所減少，主要出現(xiàn)的方式為與其它板塊的知識(shí)內(nèi)容以及題型相交叉。結(jié)合化工生產(chǎn)過(guò)程中的具體情景設(shè)置計(jì)算型問(wèn)題是最近幾年考察學(xué)生綜合分析及計(jì)算能力的常見(jiàn)形式之一，化學(xué)定量分析中的計(jì)算也是高中學(xué)生應(yīng)該掌握的重要內(nèi)容。我校高三備課組主要針對(duì)該部分內(nèi)容，精心挑選出相關(guān)的試題，通過(guò)同學(xué)的自主分析練習(xí)和老師的分析講解，力求能夠在該部分問(wèn)題的解決能力上有所

2、提高。問(wèn)題的重心主要在原料的投料比、轉(zhuǎn)化率、定量分析等方面。問(wèn)題示例 1（有關(guān)氨、 氮肥等物質(zhì)的生產(chǎn)方面） ：某化肥廠以氨和空氣 （其中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 0.2 ）為原料生產(chǎn)硝酸銨過(guò)程如下：nh3hno3混合 氣nh4no3空氣催 化劑322其中反應(yīng)為 4nh 5o4no 6h o步驟中發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)，將這兩個(gè)化學(xué)方程式合并為一個(gè)化學(xué)方程式，可表示為_(kāi) 。若不考慮副反應(yīng)且各步反應(yīng)均完全，為使生產(chǎn)過(guò)程中不再補(bǔ)充空氣，則原料氣中氨（包括第步被硝酸吸收的氨）的體積分?jǐn)?shù)最大值為_(kāi)。假設(shè)實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)、中含氮物質(zhì)的利用率分別為a、b，反應(yīng)中氨的利用率為c、硝酸的利用率為100，則合成硝酸銨的整個(gè)流程中

3、，氨的總利用率是多少？（要求寫(xiě)出解題過(guò)程）分析：該問(wèn)題前兩個(gè)問(wèn)題主要考察學(xué)生對(duì)若干個(gè)反應(yīng)進(jìn)行加和后得到總的變化結(jié)果的方法，大多數(shù)同學(xué)都可以順利解決，最后一問(wèn)則考察有關(guān)利用率問(wèn)題，稍有難度。223（ 2）1/6 （或 16.7%）答案 . （ 1） 4no 3o 2h o 4hno（ 3）解法一：假設(shè)消耗nh3 的總物質(zhì)的量為 1mol ，其中用于制取 hno3的 nh3 的物質(zhì)的量為x mol ，被 hno3吸收的 nh3 的物質(zhì)的量為ymol ，則有： xy 1、 abx cy。解得： xcyab氨的總利用率（xab yc） 1 2abcab cabcabc解法二：假設(shè)第步參加反應(yīng)的氨氣的物

4、質(zhì)的量為4mol，則：生成硝酸的物質(zhì)的量4 mol；ab第步需要氨氣的物質(zhì)的量為4abc4ab4ab 2abc44abab c天然氣c動(dòng)手練 1：以天然氣為原料合空氣成氨是新的生產(chǎn)氮肥的方法，它具有污染小、 成本低等諸多特點(diǎn)，其過(guò)程大體如下：co2h2o催化劑尿素（ co（ nh 2） 2）h2nh 3n2nh 4no 3o一2定條件1精品 料推薦某工廠以標(biāo)準(zhǔn)狀況下的含ch 89.6% 的天然氣3為原料經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，生產(chǎn)尿素和硝酸銨。100 m4 合成氨生產(chǎn)過(guò)程中氨的產(chǎn)率為60%，假設(shè)其它各步反應(yīng)均完全且不考慮副反應(yīng)，求100 m3 的天然氣可生產(chǎn)尿素的質(zhì)量。 （注：產(chǎn)率為實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量之

5、比） 為使硝酸生產(chǎn)過(guò)程中不再補(bǔ)充空氣，假設(shè)各步反應(yīng)均完全且氨中氮元素全部轉(zhuǎn)化為hno，空氣中3氧氣的體積分?jǐn)?shù)設(shè)為 20%，求由氨氣和空氣組成的原料氣中( 不包含被硝酸吸收的氨氣) 氨氣與空氣的體積比。 實(shí)際生產(chǎn)中，若氨的產(chǎn)率為60%，硝酸的產(chǎn)率為80%，求 100 m3 的天然氣最多可生產(chǎn)硝酸銨的質(zhì)量。動(dòng)手練1 答案 . （ 1） 192kg（ 2） 1： 10（ 3）227 6kg動(dòng)手練2： . 工業(yè)上用丁烷氧化法制醋酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：一定條件4ch3cooh 2h2o2c4h105o2現(xiàn)用 58 噸丁烷為原料制取醋酸，求：3（設(shè)空氣中（ 1）理論上需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣mo2 、

6、n2 的體積分?jǐn)?shù)分別為0.2 、 0.8 ），同時(shí)生成水噸。（ 2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%。（ 3）若同時(shí)生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%的冰醋酸 m 噸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的醋酸 m 噸，且m1x，需補(bǔ)充水12m2y 噸，則 y 與 x 的關(guān)系式為；若不補(bǔ)充水，則m m。12動(dòng)手練2 答案（ 1）2.8 105； 18（ 2） 86.96%10236x； 138（ 3） y12 x問(wèn)題示例2（關(guān)于氯堿工業(yè)）工業(yè)上生產(chǎn)鹽酸，必須先合成氯化氫氣體，生產(chǎn)中得到的氯化氫氣體中或多或少都會(huì)含有生成氯化氫的一種反應(yīng)物，將該混合物用蒸水吸收可得一定濃度的純鹽酸，此過(guò)程中逸出的氣體可以循環(huán)

7、利用。(1) 寫(xiě)出工業(yè)電解食鹽水制取h2 和 cl 2 的化學(xué)方程式：。(2) 工業(yè)上要得到純鹽酸 并保障工人工作安全， 如何合成氯化氫是關(guān)鍵的一步。 則下列合成氯化氫氣體的方法能達(dá)到生產(chǎn)目的的是_。a點(diǎn)燃 h 和 cl的混合物，二者體積( 標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定 ) 比為 11最合適22b點(diǎn)燃 h 和 cl的混合物，二者體積( 同溫同壓下測(cè)定 ) 比不應(yīng)為 1122c純凈的 h2 在過(guò)量的 cl 2 中安靜地燃燒d純凈的 cl 2 在過(guò)量的 h2 中安靜地燃燒(3) 工業(yè)上電解質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.4的精制食鹽水a(chǎn) kg，電解后殘液的密度為 kg l。將產(chǎn)生的 h2、cl在一定條件下反應(yīng)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36

8、.5的鹽酸 b kg ，已知 h 、 c1 的利用率均為c。222殘液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（用含a、 b、 c 的代數(shù)式表示）為多少？。殘液中 naoh的物質(zhì)的量濃度（用含a、b、 c、 的代數(shù)式表示）為多少？解析： (2)不論 h2 在 cl 2 中燃燒，還是cl 2 在 h2 中燃燒，都是 h2 和 cl 2 的反應(yīng)，反應(yīng)的溫度條件是相同的，前者產(chǎn)生的hcl 中混有一定的 cl，后者產(chǎn)生的 hcl 中混有一定量的 h ，hcl(cl2) 溶于水22得到鹽酸和氯水的混合液，hcl(h 2) 溶于水得到純鹽酸， h2 可以循環(huán)利用。(3)根 據(jù) 氯 元 素 守 恒 可 得 關(guān) 系 式 ： nac

9、l 1cl 2hcl ， 電 解 過(guò) 程 中 消 耗 nacl的 質(zhì) 量 為 ：236 .5 %bc %58 .5 =58.5 b/ ckg，電解過(guò)程中溶液減少的質(zhì)量為放出氣體的質(zhì)量，其質(zhì)量為：36 .536 .5%b =36.5 b/ c kg ，最后易求得殘液中nacl 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和 naoh的物質(zhì)的量濃度。c%答案： (1)2nacl 2h2oh2 cl 2 2naoh (2)d2精品 料推薦0.234ac58.5b100b(3) (nacl) ac 36.5b100(naoh) ac36.5b 10mol/lwc問(wèn)題示例 3 火法煉鋅是將閃鋅礦( 主要含 zns) 焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅

10、，再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱至1100 1300 ，使鋅蒸餾出來(lái)( 設(shè)空氣中n 、 0 的體積分?jǐn)?shù)分別22為 0.8 、 0.2) 。主要反應(yīng)為：焙燒爐中：2zns(s)+3 o22zno(s)+2so 2 (g)鼓風(fēng)爐中： 2c(s)+ o2 (g)2c0(g)鼓風(fēng)爐中： zno(s)+co(g)zn(g)+co 2(g)(1)zns質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62的閃鋅礦( 雜質(zhì)不含鋅) 鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi) ( 保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字 ) 。(2) 焙燒爐產(chǎn)生的爐氣中so2 的體積分?jǐn)?shù)不超過(guò)_ ( 保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字) 。(3) 鼓風(fēng)爐容積固定，爐內(nèi)部分氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量濃度(mol/l)變化如下：則

11、鼓風(fēng)爐中c0 的總轉(zhuǎn)化率為_(kāi)；若生產(chǎn)中c0 的總利用率為98，則每生產(chǎn)1 molzn 至少需補(bǔ)充焦炭_g。(4) 若 zns 全部轉(zhuǎn)化為zn。焙燒爐出來(lái)的n2 、 o2 、 so2的混合氣體中n2 占 82.5 ，鼓 風(fēng) 爐 中 c0的 轉(zhuǎn) 化 率 為62.5 ，而o2無(wú)剩余。則每生產(chǎn) 1molzn ，應(yīng)向焙燒爐和鼓風(fēng)爐中鼓入新鮮空氣共為時(shí)間 minc0znco 200.110020.10.010.0130.010.10.140.010.10.1_l(stp) 。問(wèn)題示例4 工業(yè)上可用下列反應(yīng)來(lái)制取純硅： 反應(yīng)： si( 粗硅 )+3hcl(g)=sihcl3(l)+h 2(g)反應(yīng)： sih

12、cl3(l)+h 2(g) = si(純硅 )+3hcl(g) 。假設(shè)在每一輪次的投料生產(chǎn)中，硅元素?zé)o損失，反應(yīng)中 hcl 的利用率為60%，反應(yīng)中 h2 的利用率為80%。則下一輪次的生產(chǎn)中， 需補(bǔ)充投入 hcl和h2 的體積比為a. 4 1b. 8 1c. 2 3d. 3 5問(wèn)題示例5（定量分析問(wèn)題）化學(xué)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中越來(lái)越顯示其重要作用，水體受還原性物質(zhì)( 主要是有機(jī)物 ) 污染的程度常用化學(xué)需氧量(cod)來(lái)衡量。 cod是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑處理一定體積水樣時(shí)所消耗的強(qiáng)氧化劑相當(dāng)于氧氣的質(zhì)量，單位用mg l 表示。重鉻酸鉀法是指在強(qiáng)酸性溶液中，用一定量的重鉻酸鉀氧化( 以 ag+

13、作催化劑 ) 水樣中的還原性物質(zhì)，本身被還原為cr3+，過(guò)量的重鉻酸鉀以試劑亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴，根據(jù)相關(guān)試劑的用量即可求出水樣的化學(xué)需氧量 (cod)。(1)時(shí)，常需加入 hgs0溶液， hgs0 作用及可能原因是：。當(dāng)水樣中含有濃度較高 c144(2)滴定時(shí)硫酸亞鐵銨溶液需盛放在(選填：“酸”或“堿” )式滴定管中。(3)國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法(gb5750 85) 中酚類(lèi)的檢測(cè)下限為0 002mg l。某水源受化工廠污染，酚含量達(dá)0.282 mg l，該污染的水樣中酚 ( 以苯酚氧化成c02 計(jì)算 ) 引起的化學(xué)需氧量(cod)為mg l。(4) 某化工園區(qū)有兩家企業(yè)排

14、放出的廢水中，某次cod測(cè)量值高達(dá) 2100mg l，這兩家企業(yè)最有可能是。 a制糖廠b 水泥廠c 電鍍廠d 造紙廠(5)現(xiàn)有某廢水樣品 10 ooml,再加 10ml蒸餾水，然后加入10 00ml0.04000mol l k cr0 溶液，2273mll 硫酸硫酸銀溶液， 17ml硫酸汞溶液， 加熱反應(yīng) 2h。在試亞鐵靈指示劑存在下用0 1000mol+) 2 (s04) 2 溶液滴定多余的+ l fe(nh4k2cr207，共用去 fe(nh4 ) 2(s0 4) 2 溶液 12 00ml。試計(jì)算該水樣的化學(xué)需氧量 (cod)。2+cl問(wèn)題示例 5 答案 （ 1）作用是： hg 與 cl結(jié)

15、合，以消除cl 的干擾?？赡茉蚴牵耗鼙凰嵝灾劂t酸鉀氧化 , 并且能與催化劑ag+作用產(chǎn)生沉淀 , 影響測(cè)定結(jié)果。 （2）酸（ 3）0.672（ 4）ad（ 5） 960mg/l3精品 料推薦動(dòng)手練3： na2s2o35h2o（俗稱(chēng)海波）是照相業(yè)常用的一種定影劑。工業(yè)上制得的na2s2o35h2o晶體中可能含有na2so3。為測(cè)定某海波樣品的成分，稱(chēng)取三份質(zhì)量不同的該樣品，分別加入相同濃度的硫酸溶液30 ml，充分反應(yīng)（ na s o h so=na so so s h o）后濾出硫，微熱濾液使223242422so 全部逸出。測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表（氣體體積已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）。2（ 1）所用

16、硫酸溶第一份第二份第三份樣品的質(zhì)量 /g6.83013.66030.000液 的 物 質(zhì) 的 量 濃 度二氧化硫氣體的體積 /l0.6721.3442.688為。（ 2）樣品硫的質(zhì)量 /g0.8001.6003.200中 n(na2s2o35h2o)：n(na 2so3)=。（ 3）某環(huán)境監(jiān)測(cè)小組用上述海波樣品配制含na s o 0.100-1moll 的海波溶液，并利用它測(cè)223定某工廠廢水中ba2+的濃度。他們?nèi)U水50.00 ml ，控制適當(dāng)?shù)乃岫燃尤胱懔康膋2cr2o7 溶液，得4沉淀；沉淀經(jīng)洗滌、過(guò)濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時(shí)42-全部轉(zhuǎn)化為 cr2 72-；再加過(guò)bacrocro

17、o量 ki 溶液，充分反應(yīng)后，用上述配制的海波溶液進(jìn)行滴定，反應(yīng)完全時(shí)，測(cè)得消耗海波溶液的體積為 36.00ml。已知有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：cr2-+ 6i-+2cr3+ 3i 2+ 7h2o i2o7+ 14h22-2i-2-i2 + so32-+ h2o 2i-2-+ 2h+ 2s 2 o3+ s 4o6+ so4則滴定過(guò)程中可用作指示劑。計(jì)算該工廠廢水中ba2+的物質(zhì)的量濃度。動(dòng)手練3：該問(wèn)題綜合性比較強(qiáng)，前兩個(gè)問(wèn)題考察學(xué)生將化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和表格中的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析的能力，第三個(gè)問(wèn)題則重點(diǎn)考察定量分析的計(jì)算，若審題不到位很容易忽視樣品中的亞硫酸根離子的作用而導(dǎo)致結(jié)果出錯(cuò)。答案：（ 1

18、）4moll-1 （2） 5 1（ 3）淀粉2 23 0.100-1解：由（ 2）知： n(na s o) = 0.036lmoll= 0.0036mol則： n(na2 so3) = 0.0036mol 5 = 0.00072mol根據(jù)題意： 2bacro cr o2- 3i2 6s2o2-4273n1(bacro4) = n(na2 s2o3)2 = 0.0036mol2 = 0.0012mol66 2bacro4 cr 2o72- 3i 2 3so32-n2(bacro4) =n( na2so3 )2 = 0.00072mol 2 = 0.00048mol333則： c(ba ) =(1.2 0.4