高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――關(guān)系式法
關(guān)系式法是根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的諸法中較主要的一種方法,它可以使多步計(jì)算化為一步而完成。
●難點(diǎn)磁場(chǎng)
請(qǐng)用關(guān)系式法解決下列問題,然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。
將 a g 鐵和 b g 硫粉混合均勻,隔絕空氣加強(qiáng)熱,充分反應(yīng)后,再將所得固體混合物放入足量稀 H2SO4 中,試求產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積(用含 a 或 b 的代數(shù)式表示)。
●案例探究
[例題]用黃鐵礦可以制取 H2SO4,再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅燒含 FeS2 80.2% 的黃鐵礦 75.0 t,最終生產(chǎn)出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率為 92.6%,H2SO4 的利用率為 89.8%,試求黃鐵礦制取 H2SO4 時(shí)的損失率。
命題意圖:主要考查學(xué)生利用關(guān)系式法解題的能力,同時(shí)考查學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)化率、損失率的理解和認(rèn)識(shí)。
知識(shí)依托:H2SO4 的工業(yè)制法、NH3 與 H2SO4 的反應(yīng)。
錯(cuò)解分析:不能準(zhǔn)確理解利用率的含義而錯(cuò)解。
解題思路:首先須搞清 H2SO4 的利用率與 FeS2 利用率的關(guān)系。H2SO4 的利用率為 89.8%,與 H2SO4 的利用率是 100%、FeS2 的利用率為 89.8% 是等價(jià)的。并排除 NH3 利用率的干擾作用。
其次,根據(jù) S 原子守恒找出已知量 FeS2 與未知量(NH4)2SO4的關(guān)系(設(shè)黃鐵礦的利用率為x):
FeS2 ~ 2H2SO4 ~ 2(NH4)2SO4
120 264
75.0 t×80.2%×89.8%?x 79.2 t
x=66.6%
黃鐵礦的損失率為:1.00-66.6%=33.4%。
答案:33.4%
●錦囊妙計(jì)
凡反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,上一步反應(yīng)的產(chǎn)物為下一步反應(yīng)的反應(yīng)物的反應(yīng),絕大多數(shù)可用關(guān)系式法解決。尋找關(guān)系式的方法,一般有以下兩種:
1.寫出各步反應(yīng)的方程式,然后逐一遞進(jìn)找出關(guān)系式;
2.根據(jù)某原子守恒,直接寫出關(guān)系式。
●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.(★★★)在 O2 中燃燒 0.22 g 硫和鐵組成的化合物,使其中的硫全部轉(zhuǎn)化為 SO2,將這些 SO2全部轉(zhuǎn)化為 SO3,生成的 SO3 完全被 H2O 吸收。所得 H2SO4 可用 10.0 mL 0.50 mol?L-1 的 NaOH(aq)完全中和,則原化合物中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________。
2.(★★★★)將 23.0 g 石英與 60.0 g 石灰石在高溫下灼熱,試求產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。
3.(★★★★)已知某廠每天排出 10000 m3 尾氣(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),內(nèi)含 0.268%(體積分?jǐn)?shù))的 SO2,SO2可完全轉(zhuǎn)化為 H2SO4,若用黃鐵礦來生產(chǎn)同樣多的 H2SO4, 則需要多少克含 FeS2 78.2% 的黃鐵礦?
4.(★★★★★)某化肥廠以氨為原料制備 NH4NO3,已知由氨制 NO 的產(chǎn)率是 96%,NO 制硝酸的產(chǎn)率是 92%,求制硝酸所用去的氨的質(zhì)量占總耗氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?
難點(diǎn)磁場(chǎng)
提示:不論 Fe 過量與否,只要有 1 個(gè) Fe 原子最終就產(chǎn)生 1 個(gè)氣體分子,這個(gè)氣體分子可能是 H2S,也可能是 H2。則:
n(氣體)=n(Fe)=mol
V(氣體)=22.4 L?mol-1×mol=4a L。
答案:4a L
殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.提示:S~ H2SO4~ 2NaOH
n(S)=n(NaOH)= ×0.010 L×0.50 mol?L-1=0.0025 mol,
w(S)==0.36。
答案:0.36
2.提示:不論 CaCO3 過量與否,只要有 1 個(gè) CaCO3 “分子”最終就會(huì)產(chǎn)生 1 個(gè) CO2 分子。則:
n(CO2)=n(CaCO3)==0.600 mol
V(CO2)=22.4 L?mol-1×0.600 mol=13.4 L。
答案:13.4 L
3.提示:只需找出 SO2 與 FeS2 的關(guān)系
FeS2 ~ 2SO2
120 g 44.8 L
m(黃鐵礦)×78.2% 104+3 L×0.268%
m(黃鐵礦)=9.18×104g。
答案:9.18×104 g
4.解析:將本題分解為兩步計(jì)算,并輔以一定的數(shù)值,可以化繁為簡(jiǎn)。
根據(jù)合成 NH4NO3 的反應(yīng):NH3+ HNO3====NH4NO3
可知當(dāng)合成 80 t NH4NO3 時(shí),需要用 63 t HNO3 吸收 17 t 的 NH3。
(1)先求制備 63 t HNO3 需要的 NH3
NH3 ~ HNO3
17 63
m(NH3)×96%×92% 63 t
m(NH3)=19 t。
(2)再求制備 80 t NH4NO3 時(shí),生產(chǎn) HNO3 所用 NH3 占耗 NH3 總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù):w==0.53。
答案:0.53
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