化學計算推斷中之最多最少

湖北

近年高考題中“最多”“最少”字樣的試題頻率較高，如2013年上海卷第8題、2013年廣東卷第32題，學生往往因審題不清，沒有看清“最多”、“最少”或知識點薄弱，不知道在什么情況下“最多”“最少”而失分。做這類試題除了要看清題目要求是“最多”還是“最少”外，關鍵要明確在什么情況下“最多”或“最少”。筆者選取幾例分析說明。

一、固體加熱發生多個反應與生成氣體種類最多

【例1】(2016·沈陽模擬·改編)A、B為兩種常見的化合物，A、B的焰色均為黃色，A為淡黃色固體，C為人類生命活動中所必需的氣體單質，其相互轉化關系如圖所示(反應中有些產物省略未寫)。

A、B混合物在密閉容器中加熱至300℃，充分反應后，若只得到一種固體化合物，在這種情況下密閉容器內的氣體最多有多少種？

【答案】3

【解析】A、B的焰色均為黃色，說明兩者為鈉的化合物，A為淡黃色固體，故A為Na2O2，A、B混合物與水反應生成的氣體單質C為O2，根據題給信息及各物質之間的轉化關系可推知B為NaHCO3，D為CO2，E為Na2CO3。

二、生活中的吸收與消耗氣體體積最多

【例2】(2013·上海·改編)糕點包裝中常見的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。問：含有1.12 g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收多少毫升(標準狀況)氧氣？

【答案】336 mL

【點撥】本題屬化學與生活試題，以糕點食品包裝為情境，把鋼鐵的吸氧腐蝕原理運用其中。欲想脫氧劑吸收氧氣體積最多，只需鐵失去電子最多，而鐵失去電子成Fe2+后，與OH-生成Fe(OH)2，Fe(OH)2繼續與O2反應生成Fe(OH)3，即1 mol鐵失去3 mol電子時理論上吸收氧氣最多。

三、生成的沉淀最多與某反應物的體積

【例3】(2017·衡陽·六校聯考)將5.1克鎂鋁合金投入到500 mL 2.0 mol·L-1的鹽酸中，金屬完全溶解，再加入4.0 mol·L-1的NaOH溶液，如要生成的沉淀最多，則應加入NaOH溶液的體積是

( )

A.200 mL B.250 mL C.425 mL D.560 mL

【答案】B

【解析】鎂鋁合金投入鹽酸中，金屬完全溶解，以Mg2+、Al3+形式存在于溶液中，再加入NaOH溶液，如要生成的沉淀最多，就需要Mg2+、Al3+全部轉化為沉淀，此時，鹽酸中的Cl-與NaOH溶液中的Na+恰好全部轉化成NaCl，即1 mol HCl～1 mol NaOH，可計算出應加入NaOH溶液的體積是250 mL。

【點撥】金屬鋁或含有金屬鋁的多種金屬用強酸溶解后，再加入強堿形成沉淀最多時，沉淀上的溶液一定是中性溶液，此時，消耗強堿的物質的量最少，根據原子守恒可計算出加入強堿的最少值。

四、物質循環利用與消耗液體體積最少

【例4】欲探究某礦石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一種或幾種組成，實驗如下：

向某礦石反應池中加入1 mol·L-1HNO3，產生無色氣體，過濾，向濾渣中加入NaOH溶液，得無色溶液，再向其中加入鹽酸，生成膠狀沉淀；向濾液中加入過量的NaOH溶液，產生紅褐色沉淀，經過濾得無色濾液，向其中通入CO2沒有沉淀生成。

工業上依據上述實驗處理該礦石，將反應池中逸出的氣體與一定量的O2混合循環通入反應池中，如處理該礦石2.36×103kg，得到濾渣1.2×103kg，理論上最少需要1 mol·L-1HNO3的體積是多少升？

【答案】3×104L

【點撥】本題屬探究性實驗題，污染物NO與一定量的O2混合循環通入反應池中生成HNO3，而HNO3是反應物之一，這樣不僅可以避免環境污染，還可以提高原料利用率。因此處理礦石需要HNO3最少的前提條件是NO循環利用并全部轉化成硝酸。

五、原子利用率與消耗液體體積最少

【例5】(2013·廣東·改編)銀銅合金廣泛用于航空工業。從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如下：

[注：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃]

若銀銅合金中銅的質量分數為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉化為CuAlO2，最少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液多少升？

【答案】最少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液25.0 L

【點撥】本題是一道關于銀銅合金廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝流程題，步驟較長，從加入Al2(SO4)3到制備化工產品CuAlO2經過了煮沸、過濾、煅燒三步，欲想廢料中的銅完全轉化為CuAlO2，需要Al2(SO4)3溶液的體積最少，只需Al2(SO4)3中的Al3+全部轉化成Al(OH)3，進而全部轉化成CuAlO2，根據反應原理，2 mol Cu～1 mol Al2(SO4)3，可算出Al2(SO4)3溶液體積的最少值。

六、廢水處理與最少用量

【例6】(2016·上海卷·改編)NaCN超標的電鍍廢水可用兩段氧化法處理：

(1)NaCN與NaClO反應，生成NaOCN和NaCl

(2)NaOCN與NaClO反應，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2

已知NaCN、NaOCN中N元素的化合價相同。

則處理100 m3含NaCN 10.3 mg/L的廢水，實際至少需NaOCN________g(實際用量應為理論值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5 mg/L，達到排放標準。

【答案】14 900