考前强化练19 隐藏在主观题中的化学计算1.(2022陕西高三教学质量检测)已知亚硝酸钠(化学式为NaNO2)是一种常用的防腐剂。回答下列问题:(1)我国规定火腿肠中亚硝酸钠添加标准为每千克食品含量不超过150毫克,以此计算,200g15%的亚硝酸钠溶液至少可用于生产火腿肠 千克。 (2)某同学设计实验对工业产品中NaNO2的含量进行测定,称取固体样品2g,完全溶解配制成溶液100mL,取出25mL溶液用0.100mol·L-1酸性KMnO4溶液进行滴定(杂质不与KMnO4反应),实验所得数据如下表所示:滴定次数1234消耗KMnO4溶液体积/mL20.7020.0220.0019.98该样品中亚硝酸钠的质量分数为 。(已知:5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2++3H2O) 答案(1)200 (2)69%解析(1)因为我国规定火腿肠中亚硝酸钠添加标准为每千克食品含量不超过150毫克,所以200g、15%的亚硝酸钠溶液至少可用于生产火腿肠的质量为200g×15%÷1501000g×1kg=200kg;(2)根据题意消耗高锰酸钾的平均体积为20mL,则消耗高锰酸钾的物质的量是0.1mol·L-1×0.02L=0.002mol,则根据方程式5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2++3H2O可知,亚硝酸钠的物质的量是0.002mol×52=0.005mol,则原样品中亚硝酸钠的物质的量是0.005mol×100mL25mL=0.02mol,其质量为0.02mol×69g·mol-1=1.38g,所以样品中亚硝酸钠的质量分数为1.38g2g×100%=69.0%。5\n2.(2022江西重点中学协作体第一次联考)工业上用“间接碘量法”测定高铁酸钾的纯度:用碱性KI溶液溶解3.00gK2FeO4样品,调节pH使高铁酸根全部被还原成铁离子,再调节pH为3~4,用1.0mol·L-1的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI),淀粉作指示剂,滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液18.00mL。(1)滴定终点的现象是 。 (2)原样品中高铁酸钾的质量分数为 。 答案(1)滴入最后一滴Na2S2O3标准液,溶液由蓝色变无色,且半分钟内不变色 (2)39.6%解析(1)淀粉遇到碘水会变蓝色,用1.0mol·L-1的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI),淀粉作指示剂,当滴入最后一滴标准液,溶液由蓝色变无色,且半分钟内不变色,达到滴定终点;(2)根据反应2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI可知:2Na2S2O3~I2,消耗碘的量为n(I2)=(1.0×18.00×10-3)2mol=9×10-3mol;再根据电子守恒规律可知:高铁酸钾中铁元素得电子总数等于碘单质失电子总数:设有K2FeO4为xmol,则x×(6-3)=9×10-3×2,解之得:x=6×10-3mol;原样品中高铁酸钾的质量分数为6×10-3mol×198g·mol-13.00g×100%=39.6%。3.(2022安徽六安示范高中联盟期末)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:温度/℃20506070MgSO425.033.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明除去CaSO4的操作步骤 。则析出晶体后的溶液(20℃)中,c(Mg2+)= mol·L-1(该混合溶液的密度为1.2g·cm-3)。 答案蒸发结晶,趁热过滤 2.00解析由温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响可知,温度越高,硫酸钙溶解度越小,因此可以采用蒸发结晶,趁热过滤方法除去硫酸钙;假设20℃时饱和MgSO4溶液质量为125g,其体积为125g÷1.20g·cm-3;所含溶质MgSO4的质量为25g,物质的量为25g÷120g·mol-1;则溶液里c(Mg2+)=c(MgSO4)=25g120g·mol-1125g1.20g·cm-3×10-3L·cm-3=2.00mol·L-1。4.(2022宁夏银川一中高三月考)碲(Te)的单质和化合物在化工生产等方面具有重要应用。25℃时,亚碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8,0.1mol·L-1H2TeO3溶液中H2TeO3的电离度α约为 (α=已电离弱电解质浓度弱电解质分子初始浓度×100%);NaHTeO3溶液的pH (填“<”“>”或“=”)7。 答案10% <5\n解析弱酸以一级电离为主,H2TeO3HTeO3-+H+,设溶液中H+和HTeO3-的浓度均为xmol·L-1,则Ka1=x20.1=1×10-3,则x=0.01mol·L-1,α=0.01mol·L-10.1mol·L-1×100%=10%;HTeO3-+H2OH2TeO3+OH-,其水解常数Kb=KWKa1=1×10-11<Ka2,则NaHTeO3的溶液中HTeO3-电离大于其水解,其水溶液的pH<7。5.(2022浙江嘉兴第一中学高三期末)实验室有一瓶硫酸亚铁和硫酸铁的混合物,取一定量样品溶于水,配成100mL溶液。所得溶液分成两份,在第一份溶液中加入220mL0.5mol·L-1氯化钡溶液恰好完全反应;在第二份溶液中通入标准状况下的氯气0.896L,可使Fe2+全部变成Fe3+。(1)所取样品中硫酸铁的物质的量是 。 (2)若在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,最后所得残渣的质量是 。 答案(1)0.02mol (2)8g解析(1)在第二份溶液中通入标准状况下的氯气0.896L,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,n(Fe2+)=2n(Cl2)=0.896L÷22.4L·mol-1×2=0.08mol,则n(FeSO4)=0.08mol,在第一份溶液中加入220mL0.5mol·L-1氯化钡溶液,发生反应:Ba2++SO42-BaSO4↓,n(SO42-)=n(Ba2+)=0.5mol·L-1×0.22L=0.11mol,则Fe2(SO4)3中的n(SO42-)=0.11mol-0.08mol=0.03mol,则可进一步推出n[Fe2(SO4)3]=0.01mol,即n(Fe3+)=0.02mol,因所取样品配成的溶液分成两等份,所以所取样品中n[Fe2(SO4)3]=0.01mol×2=0.02mol;(2)每份溶液中含有Fe2+和Fe3+的物质的量分别为0.08mol和0.02mol,在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,得到的残渣为Fe2O3,根据铁原子守恒可知,n(Fe2O3)=(0.08+0.02)mol÷2=0.05mol,则m(Fe2O3)=0.05mol×160g·mol-1=8g。6.软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2MnSO4。(1)质量为17.40g纯净的MnO2最多能氧化 LSO2(标准状况)。 (2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为 。 (3)下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制的结晶温度范围为 。 5\n(4)准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度。(请给出计算过程)答案(1)4.48 (2)5.0<pH<7.1 (3)高于60℃(4)n(Fe2+)=0.0500mol·L-1×20.00mL1000mL·L-1=1.00×10-3moln(Mn2+)=n(Fe2+)=1.00×10-3molm(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169gMnSO4·H2O样品的纯度为0.169g0.1710g×100%≈98.8%解析(1)n(MnO2)=17.40g87g·mol-1=0.2mol,由化学方程式MnO2+SO2MnSO4知,n(SO2)=n(MnO2)=0.2mol,标准状况下V(SO2)=22.4L·mol-1×0.2mol=4.48L。(2)Fe3+全部转化为Fe(OH)3时,c(OH-)=3Ksp[Fe(OH)3]c(Fe3+)mol·L-1=33×10-391×10-6mol·L-1=33×10-11mol·L-1;Al3+全部转化为Al(OH)3时,c(OH-)=3Ksp[Al(OH)3]c(Al3+)mol·L-1=31×10-331×10-6mol·L-1=1×10-9mol·L-1,故Al3+、Fe3+完全沉淀时,溶液中OH-的最小浓度应为1×10-9mol·L-1,即pH最小应为5.0,因为Mn(OH)2沉淀时的最小pH为7.1,故除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+,应调节溶液pH的范围为5.0<pH<7.1。(3)由图可知,60℃时,MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等,随着温度的不断升高,MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大,而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小,因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O,需控制温度在60℃以上。(4)Fe2+的氧化产物为Fe3+,由质量守恒定律和电子守恒可得:Mn2+~Mn3+~Fe2+,因此,n(Mn2+)=n(Fe2+)=0.0500mol·L-1×0.020L=1.00×10-3mol,则m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169g,故MnSO4·H2O样品的纯度为0.169g0.1710g×100%≈98.8%。7.(2022宁夏银川一中高三模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下:回答下列问题。(1)25℃时,先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是 ;再向滤液加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为 。Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31 5\n(2)用草酸“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中c(C2O42-)c(H2C2O4)= (保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式 。(已知Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5) (3)废酸中含钪量为15mg·L-1,则VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为 。 答案(1)Fe(OH)3 9.0×10-7mol·L-l(2)3.8×10-2 2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+(3)0.023Vg解析(l)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子,洗涤“油相”已除去大量的钛离子。根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31,可以求出余下3种离子沉淀完全(离子浓度小于10-5mol·L-1)的pH,发现锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离子沉淀完全的pH约为5,而铁离子沉淀完全的pH约为4,所以先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是Fe(OH)3;再向滤液加入氨水调节pH=6,此时溶液中c(OH-)=10-8mol·L-1,滤液中Sc3+的浓度为9.0×10-31(10-8)3mol·L-1=9.0×10-7mol·L-l。(2)25℃时pH=2的草酸溶液中,c(C2O42-)c(H2C2O4)=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)×c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)×1c2(H+)=Ka2(H2C2O4)×Kal(H2C2O4)×1c2(H+)=6.4×10-5×5.9×10-2×1(10-2)2=3.8×10-2。“沉钪”得到草酸钪的离子方程式2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+。(3)废酸中含钪量为15mg·L-1,则VL废酸中含钪的质量为15×10-3g·L-1×VL=0.015Vg,所以最多可提取Sc2O3的质量为0.015Vg45×1382=0.023Vg。5
