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高二化学知识讲解:巧解有关金属的计算题

来源:101教育网整理 2015-05-14 字体大小: 分享到:

高中化学计算题的解题方法有多种,其中最重要的一种是守恒法,这种方法常常能快速,准确地解出较难的计算题。

一、电子守恒与终态法结合

例1.向100 mL水中投入K和Al共15 g,充分反应后,剩余金属为1.8 g

(1)计算放出H2多少升(标准状况下)

分析:剩余金属1.8 g只可能是Al(因钾要与水反应),钾与水反应生成 KOH 和H2,KOH 再与 Al 反应(因金属 Al 有剩余,所以生成的KOH完全反应),

2K+2H2O=2KOH+H2↑①

2KOH+ 2H2O + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 ↑ ②

①+②得:2K + 2Al+ 4H2O = 2NaAlO2 + 4H2 ↑

有关系式 金属质量 ~~~ 氢气体积(标准状况下)

66 g 44.8 L

15-1.8 V(H2)=8.96 L

(2)过滤出未反应的金属,向滤液中逐滴加入4 mol/L 的 H2SO4 溶液,生成沉淀的最大值是多少,此时消耗 H2SO4 溶液的体积是多少?

解析:据Al守恒有关系式:Al~~~Al(OH)3可计算生成沉淀的质量。 要使生成的沉淀最多,Al3+全部生成Al(OH)3沉淀,溶液中溶质只含K2SO4溶质,据K+与SO42-守恒有关系式:

2 K ~~~ H2SO4

2 mol 1 mol

0.2 mol 4×V(H2SO4)

V(H2SO4)=25 mL

(3)生成沉淀后,再加入 H2SO4 溶液,使沉淀刚好完全溶解,此时消耗 H2SO4 溶液的体积是多少?

解析:沉淀刚好完全溶解时,溶液中只有 K2SO4 和 Al2(SO4)3。

由电荷守恒有:2n(SO42-)=3n(Al3+)+n(K+)

所以有n(H2SO4 )=3/ n(Al)+1/2n(K)答案为 100 mL

例2.将5.1 g镁和铝投入500 mL,2 mol/L 的盐酸中,生成氢气0.5 g,金属完全溶解。再加入 4 mol/L 的 NaOH 溶液。

(1)若要使生成的沉淀最多,则应加入NaOH溶液的体积是( )。

A . 20 0mL B . 250 mL C. 425 mL D. 560 mL

分析:要使生成的沉淀最多,Mg2+和Al3+全部生成 Mg(OH)2 和 Al(OH)3 沉淀,溶液中溶质只含 NaCl,据 Na+ 与 Cl- 守恒有:

500×2=4×V(NaOH)

所以V(NaOH)=250 mL

(2)生成沉淀的质量最多是( )。

A. 22.1 g B. 8.5 g C. 10.2 g D. 13.6 g

分析:从始态(金属镁和铝)到终态(Mg(OH)2 和 Al(OH)3)沉淀,固体增加的质量为 OH-的质量,只要计算出 OH- 的物质的量即可,而OH- 的物质的量等于反应中转移的电子的物质的量,因反应中生成氢气0.5 g,所以转移的电子的物质的量为氢气物质的量的2倍,即0.5 mol e质量,答案为D。

二、电荷守恒

  例1.某些化学试剂可用于净水。水处理中使用一种无机高分子,化学式为[Al2(OH)n Clm·yHO]x,式中m等于( )

  A.3-n B.6-n C.6+n D.3+n

  解析:由电荷守恒有:3n(Al3+)=n(OH-)+m(Cl-)

  即3×2=n+m m =6-n

  例2.非整数比化合物Fe0. 95O具有 NaCl 晶体结构,由于n(Fe):n(O)<1,

  所以晶体结构存在缺陷,在Fe0. 95O中,+3价的Fe占总铁量的( )。

  A.10.0% B. 85.0% C. 10.5% D. 89.50%

  解析:设+3价铁为x mol,依电荷守恒有:3n(Fe3+) + 2n(Fe2+) = 2n(O2-)

  即:3x + 2(0.95-x)= 2×1 x=0.1

  +3价的Fe占总铁量的0.1/0.95×100% = 10.5%

  例3.将 K2SO4 和 Al2(SO4)3 和 KAl(SO4)2 三种溶液混合,加H2SO4酸化。测得c(SO42-)=0.105 mol/L,

  c(Al3+)=0.055 mol,pH=2.0(假设 H2SO4 完全电离为 H+ 和SO42-),则c(K+)为( )。

  A. 0.045 mol/L B. 0.035 mol/L C. 0.055 mol/L D. 0.040 mol/L

  解析:因pH=2.0 所以c(H+)= 0.01 mol/L,c(OH-)很小,忽略不计。根据电荷守恒有:c(K+)+ 3c(Al3+)+c(H+)= 2c(SO42-) 解之:c(K+)=0.035 mol/L

  例4.现有 K2SO4 和 Al2(SO4)3 和 KAl(SO4)2 的混合溶液,其中n(SO42-)=2 mol,向混合溶液逐滴加入KOH,使生成的沉淀刚好完全溶解时,消耗2 mol KOH 溶液,求原溶液中的 K+ 的物质的量?

  解析:生成的沉淀刚好完全溶解时,消耗2 mol KOH 溶液,由反应

  Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O n(Al3+)=n(OH-)/4=0.5 mol

  设原溶液中的K+的物质的量为n(K+原),由电荷守恒,对原溶液有

  n(K+原)+ 3n(Al3+) = 2n(SO42-)①

  加入2 mol KOH溶液后,由电荷守恒有:

  n(K+原)+ n(K+加入)= n(AlO2-) + 2n(SO42-)②

  由Al元素守恒有:n(Al3+) = n(AlO2-) ③

  联立①②③解得:n(K+原)=2.5 mol

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标签: 解题方法 电荷守恒 化学 (责任编辑:101教育小编)
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