高考化學計算型試題分類例析

陜西 馬亞樓

高考化學計算型試題分類例析

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計算型試題既能考查基礎知識，又能考查計算能力，在近年的高考中占有較大比重，其考查方式主要有以下幾類：

一、氧化還原反應的計算

例1 （2015新課標Ⅱ）二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，工業上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為________。

解析：本題主要考查氧化還原反應的有關計算，解題時依據電子得失相等即可。工業上可用KC1O3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，在反應中氯元素的化合價從＋5價降低到＋4價，得到1個電子，氯酸鉀是氧化劑。S元素的化合價從＋4升高到＋6價，失去2個電子，亞硫酸鈉是還原劑，則根據電子得失相等可知該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為2∶1。

答案：2∶1

例2 （2016上海）某鐵的氧化物（FexO）1．52g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入標準狀況下112mL Cl2，恰好將Fe2＋完全氧化。x值為（ ）

A．0．80B．0．85

C．0．90D．0．93

答案：A

【點評】進行氧化還原反應計算時，注意氧化還原反應中電子轉移守恒原理的運用，注意平均化合價的應用，等等。氧化還原反應側重考查學生的計算分析能力。

二、物質的量的計算

例3 （2015新課標Ⅰ）烏洛托品在合成、醫藥、染料等工業中有廣泛用途，其結構式如圖所示。將甲醛水溶液與氨水混合蒸發可制得烏洛托品。若原料完全反應生成烏洛托品，則甲醛與氨的物質的量之比為（ ）

A．1∶1B．2∶3

C．3∶2D．2∶1

解析：本題主要考查有關物質的量的計算，由題給烏洛托品的結構簡式可知該有機物的分子式為C6H12N4，根據元素守恒，則C元素來自甲醛，N元素來自氨，所以分子中的C與N原子的個數比即為甲醛與氨的物質的量之比為6∶4＝3∶2，故選C。

答案：C

例4 （2016上海）稱取（NH4）2SO4和NH4HSO4混合物樣品7．24g，加入含0．1mol NaOH的溶液，完全反應，生成NH31 792mL（標準狀況），則（NH4）2SO4和NH4HSO4的物質的量比為（ ）

A．1∶1 B．1∶2C．1．87∶1D．3．65∶1

解析：本題主要考查混合物的計算。解題時先利用極值法判斷氫氧化鈉過量情況，氫氧化鈉不足時硫酸氫銨電離出的氫離子優先反應，然后銨根離子與氫氧化鈉反應，根據氨氣的物質的量可計算出硫酸氫銨的物質的量，然后利用總質量可計算出硫酸銨的質量，最后可計算出混合物中（NH4）2SO4和NH4HSO4的物質的量之比。

答案：C

【點評】有關物質的量的計算常常涉及微粒個數、混合物分析等，題目難度中等，正確分析微粒情況及發生反應的先后順序是解題的關鍵。實際運用中注意掌握極值法等計算方法在化學計算中的應用，培養分析能力及化學計算能力。

三、反應熱、燃燒熱的計算

例5 （2016海南）油酸甘油酯（相對分子質量884）在體內代謝時可發生如下反應：

已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量3．8×104kJ，油酸甘油酯的燃燒熱為（ ）

A．3．8×104kJ·mol－1B．－3．8×104kJ·mol－1

C．3．4×104kJ·mol－1D．－3．4×104kJ·mol－1

解析：本題主要考查由熱量來計算反應熱。由于燃燒熱指的是燃燒1mol可燃物生成穩定的氧化物所放出的熱量。燃燒1kg油酸甘油酯釋放出熱量3．8×104kJ，則1kg該化合物的物質的量為1 000g÷884g／mol，則油酸甘油酯的燃燒熱ΔH＝－3．8×104kJ÷（1 000g÷884g／mol）＝－3．4×104kJ·mol－1，故選D。

答案：D

例6 （2016浙江）催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一，研究表明，在Cu／ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發生兩個平行反應，分別生成CH3OH和CO，反應的熱化學方程式如下：

答案：＋41．2

【點評】這類試題解題的關鍵是理解反應熱、燃燒熱的，熟練運用蓋斯定律，并要注意燃燒物質的物質的量等數量關系。

四、化學平衡的計算

例7 （2016四川，節選）在一定條件下CO（g）＋H2OH2（g），當CO與H2O（g）的起始物質的量之比為1∶5，達平衡時，CO轉化了。若akg含Ca5（PO4）3F（相對分子質量為504）的質量分數為10%的磷尾礦，在上述過程中有b%的Ca5（PO4）3F轉化為P4，將產生的CO與H2O（g）按起始物質的量之比1∶3混合，則在相同條件下達平衡時能產生H2______________kg。

解析：本題是有關化學平衡的計算，解題時根據題給數據利用三行式分析即可。設CO的起始濃度為1mol／L，則水蒸氣的起始濃度為5mol／L。

相同條件下當CO與H2O（g）的起始物質的量之比為1∶3，平衡常數不變，設轉化的CO為x。

【點評】關于化學平衡的計算，需要注意理解平衡常數的意義，分析物質間轉化的關系等，試題計算量一般較大，難度較大，但能夠充分考查學生的分析、理解、運用及計算等能力。

五、綜合性計算

例8 （2016上海）CO2是重要的化工原料，也是應用廣泛的化工產品。CO2與過氧化鈉或超氧化鉀反應可產生氧氣。

完成下列計算：

（1）CO2通入氨水生成NH4HCO3，NH4HCO3很容易分解。2．00mol NH4HCO3完全分解，分解產物經干燥后的體積為________L（標準狀況）。

（2）某H2中含有2．40mol CO2，該混合氣體通入2．00LNaOH溶液中，CO2被完全吸收。如果NaOH完全反應，該NaOH溶液的濃度為________。

（3）CO2和KO2有下列反應：

若9mol CO2在密封艙內和KO2反應后生成9mol O2，則反應前密封艙內H2O的量應該是多少？列式計算。

300mol CH4完全反應后的產物中，加入100mol CO2后合成甲醇。若獲得甲醇350mol，殘留氫氣120mol，計算CO2的轉化率。

（2）2．40mol CO2與NaOH完全反應，產物可能為Na2CO3或NaHCO3或二者都有，假設全部生成NaHCO3，則發生2．40mol，則c（NaOH）＝＝1．20mol／L；假設全部生成Na2CO3，則發生2n（CO2）＝4．80mol，則c（NaOH）＝綜合以上兩種情況可知，NaOH溶液的濃度應該為1．20mol／L≤c（NaOH）≤2．40mol／L。

（3）可用兩種方法解答：

方法一：依題意，9mol CO2在密封艙內和KO2反應后生成9mol O2，即n（CO2）∶n（O2）＝1∶1，通過觀察題給兩個方程式可知，當把兩個方程式相加時正好符合題目要求：所以有即反應前密封艙內H2O的物質的量為3mol。

方法二：設反應前密封艙內H2O的物質的量為n

根據題意生成氧氣9mol，所以有1．5n＋1．5（9－2n）＝9mol，解得n＝3mol，即反應前密封艙內H2O的物質的量為3mol。

（4）方法一：

設CO2的轉化率為α，CO的轉化率為β

根據題意，共生成350mol甲醇，所以有300βmol＋100αmol＝350mol ①

根據題意，反應后殘留氫氣120mol，則實際參加反應的氫氣為900mol－120mol，所以有

600βmol＋300αmol＝900mol－120mol ②

由①②式可得α＝0．8，即CO2的轉化率為80%。

方法二：

在合成甲醇的反應中，氫元素在生成物中有兩種存在形式，一是存在于甲醇中，二是存在于水中，設CO2的轉化率為α，

根據題意，反應后殘留氫氣120mol，則實際參加反應的氫氣為900mol－120mol，根據反應中氫元素的守恒可有900mol－120mol＝350mol×2＋100αmol，解得α＝0．8，即設CO2的轉化率為80%。

答案：（1）89．6 （2）2．4mol／L≥c≥1．2mol／L（3）反應前密封艙內H2O的量應該是3mol （4）CO2的轉化率為80%

【點評】本題考查化學方程式的計算，綜合考查學生的分析、計算能力，題目用到端值法和守恒法，難度較大，易錯點為（4），答題時注意細心。

（作者單位：陜西省永壽縣中學）