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化學計算的歸類解析

◇山東林東1何愛玲2

一線老師高考閱卷歸來,認真研討后作了一場“從高考閱卷審視課堂教學”的報告,提出透析基本概念和化學反應原理,中學化學應強化以下3個方面:1)熱化學方程式的書寫與蓋斯定律的相關計算；2)化學平衡理論中影響速率與化學平衡的因素,平衡常數(shù)的有關計算及化學平衡圖象的判斷；3)氧化還原理論及方程式的書寫、配平與計算．因此要多關注化學計算的考查．

1反應熱的計算

(1) 在汽車排氣管內安裝催化轉化器,可將汽車尾氣中主要污染物轉化為無毒的大氣循環(huán)物質．已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol-1.

②C和CO的燃燒熱(ΔH)分別為-393.5kJ·mol-1和-283kJ·mol-1,則2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=______kJ·mol-1;該反應的ΔS=______0(填“>”“<”或“=”)．

(2) 常溫、常壓下,斷裂1mol氣體分子化學鍵所吸收的能量或形成1mol氣體分子化學鍵所放出的能量稱為鍵能 (單位為kJ·mol-1),根據(jù)表1鍵能數(shù)據(jù), 回答問題：

表1

熱化學方程式2H2(g)+S2(g)=2H2S(g)ΔH=QkJ·mol-1;則Q=________.

ΔH1=+180.5kJ·mol-1;

②

2C(s)+O2(g)=2CO2(g)

ΔH2=-787kJ·mol-1;

③

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

ΔH3=-566kJ·mol-1.

根據(jù)蓋斯定律,③-①得 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ·mol-1.

該熱化學方程式表示的反應是氣體體積減小的反應,熵變小于0．

(2) 該反應的反應熱是斷裂2molH—H和1molS—S所吸收熱量與形成4molH—S所釋放熱量的差,ΔH=((2×436+1×255)-4×339)kJ·mol-1=-229kJ·mol-1.

2速率平衡的計算

圖1

①CO在0～9min內的平均反應速率v(CO)=________mol·L-1·min-1(保留2位有效數(shù)字)．

② 該反應在第24min時達到平衡狀態(tài),CO2的體積分數(shù)為________(保留3位有效數(shù)字),化學平衡常數(shù)K=________(保留2位有效數(shù)字)．

(2) 煙氣中的SO2可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,且所得溶液呈中性,該溶液中c(Na+)=________(用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示)．

(3) 通過人工光合作用能將水與燃煤產生的CO2轉化成HCOOH和O2．已知常溫下0.1mol·L-1的HCOONa溶液pH=10,則HCOOH的電離常數(shù)Ka=________．

(4) 環(huán)境監(jiān)測中還可用沉淀法測定空氣中含有較高濃度SO2的含量,經查得一些物質在20℃的數(shù)據(jù)如表2所示.

表2

圖2

(5) 工業(yè)生產尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素(CO(NH2)2),反應的化學方程式為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)．在一定溫度和壓強下,若原料氣中的NH3和CO2的物質的量之比(氨碳比),圖2中的B點處,NH3的平衡轉化率為________．

②

2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始/mol0.20.100

變化/mol2x2xx2x

平衡/mol(0.2-2x)(0.1-2x)x2x

(3)

HCOO-+H2OHCOOH+OH-

起始/(mol·L-1):0.100

變化/(mol·L-1):0.000 10.000 10.000 1

平衡/(mol·L-1):(0.1-0.000 1)0.000 10.000 1

所以該反應的水解平衡常數(shù):Kh=1.0×10-7((0.1-0.000 1)mol·L-1近似等于0.1mol·L-1).

又Kh=Kw/Ka,所以

(4) 溶液中存在平衡CaSO3+Ba2+BaSO3+Ca2+,溶液中的陰離子為,故.

(5)B點處x=4,原料氣中的NH3和CO2的物質的量之比為4,CO2轉化率為50%,假設NH3為4mol,CO2為1mol,則反應的CO2為0.50mol,由化學方程式2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O知,參加反應的NH3為1.00mol,NH3的平衡轉化率為25%．

3氧化還原反應的計算

A0.448L；B0.672L；

C0.896L；D0.224L

反應后剩余n(H+)=0.1mol-0.08mol=0.02mol,

Fe+2H+=Fe2++H2↑.

由于鐵過量， 則n(H2)=n(H+)/2=0.01mol. 所以V(NO)+V(H2)=(0.02mol+0.01mol)×22.4L·mol-1=0.672L．答案為B.

總之,涉及化學計算的試題大多從定性分析入手,再深入到定量分析的要求,體現(xiàn)認識問題、解決問題的綜合性和遞進性．