高三化學攻關三十六法之――關系式法

 

關系式法是根據(jù)化學方程式計算的諸法中較主要的一種方法，它可以使多步計算化為一步而完成。

●難點磁場

請用關系式法解決下列問題，然后自我界定學習本篇是否需要。

將 a g 鐵和 b g 硫粉混合均勻，隔絕空氣加強熱，充分反應后，再將所得固體混合物放入足量稀 H2SO4 中，試求產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積(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 時的損失率。

命題意圖：主要考查學生利用關系式法解題的能力，同時考查學生對轉化率、損失率的理解和認識。

知識依托：H2SO4 的工業(yè)制法、NH3 與 H2SO4 的反應。

錯解分析：不能準確理解利用率的含義而錯解。

解題思路：首先須搞清 H2SO4 的利用率與 FeS2 利用率的關系。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的關系(設黃鐵礦的利用率為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

凡反應連續(xù)進行，上一步反應的產(chǎn)物為下一步反應的反應物的反應，絕大多數(shù)可用關系式法解決。尋找關系式的方法，一般有以下兩種：

1.寫出各步反應的方程式，然后逐一遞進找出關系式；

2.根據(jù)某原子守恒，直接寫出關系式。

●殲滅難點訓練

1.(★★★)在 O2 中燃燒 0.22 g 硫和鐵組成的化合物，使其中的硫全部轉化為 SO2，將這些 SO2全部轉化為 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量分數(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)生的氣體在標準狀況下的體積。

 

 

 

 

 

3.(★★★★)已知某廠每天排出 10000 m3 尾氣(已折算為標準狀況)，內(nèi)含 0.268%(體積分數(shù))的 SO2，SO2可完全轉化為 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量占總耗氨的質量分數(shù)是多少？

 

 

 

 

 

 

 

難點磁場

提示：不論 Fe 過量與否，只要有 1 個 Fe 原子最終就產(chǎn)生 1 個氣體分子，這個氣體分子可能是 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

殲滅難點訓練

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 CaCO3 “分子”最終就會產(chǎn)生 1 個 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算，并輔以一定的數(shù)值，可以化繁為簡。

根據(jù)合成 NH4NO3 的反應：NH3＋ HNO3====NH4NO3

可知當合成 80 t NH4NO3 時，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，生產(chǎn) HNO3 所用 NH3 占耗 NH3 總量的質量分數(shù)：w==0.53。

答案：0.53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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