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1、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共5页第 1 页 共 5 页化工生产及定量分析中的综合计算问题练与析化工生产及定量分析中的综合计算问题练与析江苏省苏州实验中学高三化学备课组江苏省苏州实验中学高三化学备课组本案例设置的指导思想：化学计算对于高中学生来说一直是个难度相对较大的板块，对学生的本案例设置的指导思想：化学计算对于高中学生来说一直是个难度相对较大的板块，对学生的能力要求比较高。化学计算问题设置的角度和题型比较多，而最近几年江苏高考化学试卷中有关计能力要求比较高。化学计算问题设置的角度和题型比较多，而最近几年江
2、苏高考化学试卷中有关计算的题目有所减少，主要出现的方式为与其它板块的知识内容以及题型相交叉。结合化工生产过程算的题目有所减少，主要出现的方式为与其它板块的知识内容以及题型相交叉。结合化工生产过程中的具体情景设置计算型问题是最近几年考察学生综合分析及计算能力的常见形式之一，化学定量中的具体情景设置计算型问题是最近几年考察学生综合分析及计算能力的常见形式之一，化学定量分析中的计算也是高中学生应该掌握的重要内容。我校高三备课组主要针对该部分内容，精心挑选分析中的计算也是高中学生应该掌握的重要内容。我校高三备课组主要针对该部分内容，精心挑选出相关的试题，通过同学的自主分析练习和老师的分析讲解，力求能够
3、在该部分问题的解决能力上出相关的试题，通过同学的自主分析练习和老师的分析讲解，力求能够在该部分问题的解决能力上有所提高。问题的重心主要在原料的投料比、转化率、定量分析等方面。有所提高。问题的重心主要在原料的投料比、转化率、定量分析等方面。问题示例问题示例 1 1（有关氨有关氨、氮肥等物质的生产方面氮肥等物质的生产方面）：某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为0.2）为原料生产硝酸铵过程如下：空气NH3NH4NO3HNO3混 合 气其中反应为 4NH35O2催 化剂4NO6H2O步骤中发生了两个反应，将这两个化学方程式合并为一个化学方程式，可表示为_。若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过
4、程中不再补充空气，则原料气中氨（包括第步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为_。假设实际生产中，反应、中含氮物质的利用率分别为a、b，反应中氨的利用率为c、硝酸的利用率为 100，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是多少？（要求写出解题过程）分析：该问题前两个问题主要考察学生对若干个反应进行加和后得到总的变化结果的方法，大多数分析：该问题前两个问题主要考察学生对若干个反应进行加和后得到总的变化结果的方法，大多数同学都可以顺利解决，最后一问则考察有关利用率问题，稍有难度同学都可以顺利解决，最后一问则考察有关利用率问题，稍有难度。答案答案.（1）4NO3O22H2O4HNO3（2）1/6（或 1
5、6.7%）（3）解法一：假设消耗 NH3的总物质的量为 1mol，其中用于制取 HNO3的 NH3的物质的量为xmol，被 HNO3吸收的 NH3的物质的量为ymol，则有：xy1、abxcy。解得：xcabcycabab氨的总利用率（xabyc）1cababc2解法二：假设第步参加反应的氨气的物质的量为 4mol，则：生成硝酸的物质的量 4abmol；第步需要氨气的物质的量为cab4mol；氨的总利用率cababab4444cababc2动手练动手练 1 1：以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，它具有污染小、成本低等诸多特点，其过程大体如下：某工厂以标准状况下的含 CH489.6%的天
6、然气 100 m3为原料经过一定条件尿素（CO（NH2）2）NH4NO3NH3O2空气N2天然气H2O催化剂CO2H2编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共5页第 2 页 共 5 页上述过程，生产尿素和硝酸铵。合成氨生产过程中氨的产率为 60%，假设其它各步反应均完全且不考虑副反应，求 100 m3的天然气可生产尿素的质量。（注：产率为实际产量与理论产量之比）为使硝酸生产过程中不再补充空气，假设各步反应均完全且氨中氮元素全部转化为 HNO3，空气中氧气的体积分数设为 20%，求由氨气和空气组成的原料气中(不包含被硝酸
7、吸收的氨气)氨气与空气的体积比。实际生产中，若氨的产率为 60%，硝酸的产率为 80%，求 100 m3的天然气最多可生产硝酸铵的质量。动手练动手练 1 1 答案.（1）192kg（2）1：10（3）2276kg动手练动手练 2 2：.工业上用丁烷氧化法制醋酸，反应的化学方程式可表示为：2C4H105O2 一定条件4CH3COOH2H2O现用 58 吨丁烷为原料制取醋酸，求：（1）理论上需要标准状况下的空气m3（设空气中 O2、N2的体积分数分别为 0.2、0.8），同时生成水吨。（2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为%。（3）若同时生产质量分数为 100%的冰醋酸 m1吨和
8、质量分数为 50%的醋酸 m2吨，且12mmx，需补充水y 吨，则 y 与 x 的关系式为；若不补充水，则 m1m2。动手练动手练 2 2 答案（1）2.8105；18（2）86.96%（3）1023621xyx；138问题示例问题示例 2 2（关于氯碱工业关于氯碱工业）工业上生产盐酸，必须先合成氯化氢气体，生产中得到的氯化氢气体中或多或少都会含有生成氯化氢的一种反应物，将该混合物用蒸水吸收可得一定浓度的纯盐酸，此过程中逸出的气体可以循环利用。(1)写出工业电解食盐水制取 H2和 Cl2的化学方程式：。(2)工业上要得到纯盐酸并保障工人工作安全，如何合成氯化氢是关键的一步。则下列合成氯化氢气体
9、的方法能达到生产目的的是_。A点燃 H2和 Cl2的混合物，二者体积(标准状况下测定)比为 11 最合适B点燃 H2和 Cl2的混合物，二者体积(同温同压下测定)比不应为 11C纯净的 H2在过量的 Cl2中安静地燃烧D纯净的 Cl2在过量的 H2中安静地燃烧(3)工业上电解质量分数为 23.4的精制食盐水akg，电解后残液的密度为kgL。将产生的 H2、Cl2在一定条件下反应制成质量分数为 36.5的盐酸bkg，已知 H2、C12的利用率均为c。残液中氯化钠的质量分数（用含a、b、c的代数式表示）为多少？。残液中 NaOH 的物质的量浓度（用含a、b、c、的代数式表示）为多少？解析：解析：(
10、2)不论 H2在 Cl2中燃烧，还是 Cl2在 H2中燃烧，都是 H2和 Cl2的反应，反应的温度条件是相同的，前者产生的 HCl 中混有一定的 Cl2，后者产生的 HCl 中混有一定量的 H2，HCl(Cl2)溶于水得到盐酸和氯水的混合液，HCl(H2)溶于水得到纯盐酸，H2可以循环利用。(3)根 据 氯 元 素 守 恒 可 得 关 系 式：NaCl21Cl2HCl，电 解 过 程 中 消 耗 NaCl 的 质 量 为：5.58%5.36%5.36cb=58.5b/ckg，电解过程中溶液减少的质量为放出气体的质量，其质量为：%5.36cb=36.5b/ckg，最后易求得残液中 NaCl 的质
11、量分数和 NaOH 的物质的量浓度。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共5页第 3 页 共 5 页答案答案：(1)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH(2)D(3)w(NaCl)bacbac5.365.58234.0100c(NaOH)bacb5.3610010mol/L问题示例问题示例 3 3火法炼锌是将闪锌矿(主要含 ZnS)焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至 11001300，使锌蒸馏出来(设空气中 N2、02的体积分数分别为 0.8、0.2)。主要反应为：焙烧炉中：2ZnS(s)
12、+3 O22ZnO(s)+2SO2(g)鼓风炉中：2C(s)+O2(g)2C0(g)鼓风炉中：ZnO(s)+CO(g)Zn(g)+CO2(g)(1)ZnS 质量分数为 62的闪锌矿(杂质不含锌)锌的质量分数为_(保留小数点后一位数字)。(2)焙烧炉产生的炉气中 SO2的体积分数不超过_(保留小数点后一位数字)。(3)鼓风炉容积固定，炉内部分气态物质物质的量浓度(mol/L)变化如下：则鼓风炉中 C0 的总转化率为_；若生产中 C0 的总利用率为 98，则每生产 1 molZn 至少需补充焦炭_g。(4)若 ZnS 全部转化为 Zn。焙烧炉出来的 N2、O2、SO2的混合气体中 N2占 82.5
13、，鼓 风 炉 中 C0 的 转 化 率 为62.5，而 O2无剩余。则每生产 1molZn，应向焙烧炉和鼓风炉中鼓入新鲜空气共为_L(STP)。问题示例问题示例 4 4 工业上可用下列反应来制取纯硅：反应：Si(粗硅)+3HCl(g)=SiHCl3(l)+H2(g)反应：SiHCl3(l)+H2(g)=Si(纯硅)+3HCl(g)。假设在每一轮次的投料生产中，硅元素无损失，反应中 HCl 的利用率为 60%，反应中 H2的利用率为 80%。则下一轮次的生产中，需补充投入 HCl 和H2的体积比为A.4 1B.81C.23D.35问题示例问题示例 5 5（定量分析问题定量分析问题）化学在环境监测
14、中越来越显示其重要作用，水体受还原性物质(主要是有机物)污染的程度常用化学需氧量(COD)来衡量。COD 是指在一定条件下，用强氧化剂处理一定体积水样时所消耗的强氧化剂相当于氧气的质量，单位用 mgL 表示。重铬酸钾法是指在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾氧化(以 Ag+作催化剂)水样中的还原性物质，本身被还原为 Cr3+，过量的重铬酸钾以试剂亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据相关试剂的用量即可求出水样的化学需氧量(COD)。(1)当水样中含有浓度较高 C1时，常需加入 HgS04溶液，HgS04作用及可能原因是：。(2)滴定时硫酸亚铁铵溶液需盛放在(选填：“酸”或“碱”)式滴定管中。
15、(3)国家生活饮用水标准检验法(GB575085)中酚类的检测下限为 0002mgL。某水源受化工厂污染，酚含量达 0.282 mgL，该污染的水样中酚(以苯酚氧化成 C02计算)引起的化学需氧量(COD)为mgL。(4)某化工园区有两家企业排放出的废水中，某次 COD 测量值高达 2100mgL，这两家企业最有可能是。a制糖厂b水泥厂c电镀厂d造纸厂(5)现有某废水样品 10OOmL,再加 10mL 蒸馏水，然后加入 1000mL0.04000molL K2Cr207溶液，3mLl硫酸硫酸银溶液，17mL 硫酸汞溶液，加热反应 2h。在试亚铁灵指示剂存在下用 01000molL Fe(NH4
16、+)2(S04)2溶液滴定多余的 K2Cr207，共用去 Fe(NH4+)2(S04)2溶液 1200mL。试计算该水样的化学需氧量(COD)。时间minC0ZnCO200.110020.10.010.0130.010.10.140.010.10.1编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共5页第 4 页 共 5 页问题示例问题示例 5 5 答案答案（1）作用是：Hg2+与 Cl结合，以消除 Cl的干扰。可能原因是：Cl能被酸性重铬酸钾氧化,并且能与催化剂 Ag+作用产生沉淀,影响测定结果。（2）酸（3）0.672（4）
17、ad（5）960mg/L动手练动手练 3 3：Na2S2O35H2O（俗称海波）是照相业常用的一种定影剂。工业上制得的 Na2S2O35H2O晶体中可能含有 Na2SO3。为测定某海波样品的成分，称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的硫酸溶液 30 mL，充分反应（Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O）后滤出硫，微热滤液使SO2全部逸出。测得有关实验数据如下表（气体体积已换算为标准状况）。（1）所用硫酸溶液 的 物 质 的 量 浓 度为。（2）样品中n(Na2S2O35H2O)：n(Na2SO3)=。（3）某环境监测小组用上述海波样品配制含 Na2S2O30.100 mo
18、lL-1的海波溶液，并利用它测定某工厂废水中 Ba2+的浓度。他们取废水 50.00 mL，控制适当的酸度加入足量的 K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时 CrO42-全部转化为 Cr2O72-；再加过量 KI 溶液，充分反应后，用上述配制的海波溶液进行滴定，反应完全时，测得消耗海波溶液的体积为 36.00 mL。已知有关反应的离子方程式为：Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3+3I2+7H2OI2+2S2O32-2I-+S4O62-I2+SO32-+H2O2I-+SO42-+2H+则滴定过程中可用作指示剂。计算该工厂废水中 Ba2+的物质的
19、量浓度。动手练动手练 3 3：该问题综合性比较强，前两个问题考察学生将化学反应过程和表格中的数据结合起来进：该问题综合性比较强，前两个问题考察学生将化学反应过程和表格中的数据结合起来进行分析的能力，第三个问题则重点考察定量分析的计算，若审题不到位很容易忽视样品中的亚硫酸行分析的能力，第三个问题则重点考察定量分析的计算，若审题不到位很容易忽视样品中的亚硫酸根离子的作用而导致结果出错。答案根离子的作用而导致结果出错。答案：（1）4 molL-1（2）51（3）淀粉解：由（2）知：n(Na2S2O3)=0.036L0.100 molL-1=0.0036mol则：n(Na2SO3)=0.0036mol
20、5=0.00072mol根据题意：2BaCrO4 Cr2O72-3I2 6S2O32-n1(BaCrO4)=62)(322OSNan=620036.0mol=0.0012mol2BaCrO4 Cr2O72-3I2 3SO32-n2(BaCrO4)=32)(32SONan=3200072.0mol=0.00048mol则：c(Ba2+)=Lmol05.010)48.02.1(3=3.3610-2molL-1动手练动手练 4 4：2008 年我国南方地区遭受了历史上罕见的特大的冰雪，交通堵塞，电网中断，给群众的生活带来很多困难。化学试剂氯化钙作为融雪剂在抗雪灾中起了一定的作用。氯化钙是用途广泛的化
21、学试剂，可作干燥剂、冷冻剂、防冻剂等。为了测定某氯化钙样品中钙的含量，进行如下实验：准确称取氯化钙样品 0.2312 g，放入烧杯中，加入适量 6 mol/L 的盐酸和适量蒸馏水使样品完全溶解，再滴加 35.00 mL 0.25 mol/L(NH4)2C2O4溶液，水浴加热，逐渐生成 CaC2O4沉淀，经检验，Ca2已沉淀完全。过滤并洗涤所得沉淀。加入足量的 10%H2SO4和适量的蒸馏水，中沉淀完全溶解，溶液呈酸性，加热至 75，趁热加入 0.05 mol/L KMnO4溶液 16.00mL，恰好完全反应。第一份第二份第三份样品的质量/g6.83013.66030.000二氧化硫气体的体积/
22、L0.6721.3442.688硫的质量/g0.8001.6003.200编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共5页第 5 页 共 5 页（1）配平：MnO4H2C2O4HMn2CO2H2O（2）0.05molL1KMnO4标准溶液应置于（选填“酸式”或“碱式”）滴定管中；判断滴定终点的现象为。（3）计算该氯化钙样品中钙元素的质量分数（精确到 0.01%）。动手练动手练 4 4 答案 （1）2、5、6、2、10、8（2）酸式当看到滴入 1 滴 KMnO4溶液时，锥形瓶中溶液立即变成紫红色，且半分钟内不褪色，即达到滴定终点。（3）34.60%