考前30天之备战2013高考化学冲刺押题系列第三部分 专题01
关系式法
关系式法常常应用于多步进行的连续反应,因前一个反应的产物是后一个反应的反应物,可以根据中间物质的传递关系,找出原料和最终产物的相应关系式。
它是化学计算中的基本解题方法之一,利用关系式法可以将多步计算转化为一步计算,免去逐步计算中的麻烦,简化解题步骤,减少运算量,且计算结果不易出错,准确率高。
一、关系式法四大特点
要熟练掌握并娴熟运用关系式法进行解题,必须明确四大特点。
1. 关系式法的条件:已知的反应物与所求物不在同一反应中。
2. 关系式法的适用范围:适用于有关纯度的多步反应计算和工业生产上的综合计算。
3. 关系式法的思路:明确变化的始态和终态,按实际工业生产的情况确定反应的关系式。
4. 关系式法的解题步骤:①正确写出各步反应的化学方程式;②根据化学方程式找出可以作为中介的物质,并确定最初反应物、中间物、最终生成物之间的量的关系;③确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系;④根据所找关系及已知条件进行计算。
二、关系式法三大应用
例1、由3NH 氧化制NO 的转化率为96%,NO 转化为3HNO 的转化率为92%,现有10t 3NH ,总共可以制得63%的3HNO 多少吨?
解析:这是一道纵向型的多步反应计算型。
起始物质为3NH ,终端物质为3HNO 。
氨氧化法制硝酸的原理为O H 6NO 4O 5NH 4223+∆+催化剂,22NO 2O NO 2=+,O H NO 322+=NO HNO 23+。
从以上三个化学方程式来看,氨与硝酸的关系式似乎应是33HNO 2~NH 3,但工业生产上NO 要进行循环利用,经过多次循环后,氨几乎全部转化为硝酸,则关系式应为
33HNO ~NH 。
设可制得63%的3HNO 的质量为x ,则x
%63mol g 63%92%96t 10mol g 171
1--⋅⨯⨯⋅=,解得:x=51.95t 。
例 2. 工业上生产电石是用生石灰与焦炭在电炉内加热进行的
)3(2CO CaC CaO C +∆+,假设原料的利用率为95%,则36t 焦炭可生产多少t 乙炔?
2. 横向型。
在多个具有并列关系的反应中存在一个共同关系。
已知物质和待求物质之间的关系式,可通过反应相加得到,也可不经中间物质而直接得到。
例2、有332NaHCO CO Na 和的混合物14.8g ,把它配成稀溶液后加入12.4g 碱石灰,
充分反应后,溶液中已检测不到--+3
232HCO CO Ca 、、,然后将体系中的水分蒸干,得到29.0g 白色固体。
求:
(1)原混合物中332NaHCO CO Na 和的质量。
(2)碱石灰中CaO 和NaOH 的质量。
由于反应前后质量增加:g 8.1)g 4.12g 8.14(g 0.29=
+-,将①②两化学方程式相加得:④NaOH 2CaCO CO Na O H CaO 3322+↓++=,将①③两化学方程式相加得:⑤CaO +NaHCO 3=CaCO 3↓+NaOH 。
从④⑤两式可以看出,④式中固体的质量增加,⑤式中固体的质量不变,所以根据④式可得到关系式:
Na 2CO 3~△m (增)
106 18
x 1.8g
解得:x=10.6g 。
即g 6.10)CO Na (m 32=,)NaHCO (m 3=14.8g -10.6g=4.2g 。
又由于溶液中已检测不到--+3
232HCO CO Ca 、、,则说明+2Ca 已全部转化为沉淀,于是有如下关系式:)NaHCO (n )CO Na (n )CaO (n 332+=,则1mol g 106/g 6.10)CaO (n -⋅=
+g 4.8mol /g 56mol 15.0)CaO (m mol 15.0mol g 0.84/g 2.41==,=⨯⋅-,m(NaOH)=12.4g -
8.4g=4.0g 。
点评:横向型多步反应计算题大多可将化学方程式相加得到另一个关系式,有时得到的关系式并不一定是实际存在的。
另外,关系式中也不一定都是具体物质的化学式,也可以是质量的变化量、电子转移数、体积改变量,等等。
3、关系式法综合应用
例3. 为测定某石灰石中3CaCO 的质量分数,称取Wg 石灰石样品,加入过量的浓度为6mol/L 的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的2CO ,再加入足量的草酸铵
])[(4224O C NH 溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀:
↓=++-422242O CaC Ca O C ,过滤出42O CaC 后,用稀42SO H 溶解:
44224242CaSO O C H SO H O CaC +=+,再用蒸馏水稀释溶液至mL V 0,取出mL V 1用L amol /的4KMnO 酸性溶液滴定,此时发生反应:
O H CO Mn H O C H MnO 22242248102652+↑+=++++-,若滴定终点时消耗amol/L 的mL V KMnO 24,计算样品中3CaCO 的质量分数。
评析:当题目中出现一些陌生度较高的化学方程式时,要根据题给信息,耐心细致地寻找物质或元素间的量的转化关系,再通过守恒法、差量法、方程式叠加法等方法确定正确的关系式,达到顺利准确解题的目的。