桑建强：高中化学解题方法归纳7

 

关系式法是根据化学方程式计算的诸法中较主要的一种方法，它可以使多步计算化为一步而完成。

●难点磁场

请用关系式法解决下列问题，然后自我界定学习本篇是否需要。

将 a g 铁和 b g 硫粉混合均匀，隔绝空气加强热，充分反应后，再将所得固体混合物放入足量稀H₂SO₄ 中，试求产生的气体在标准状况下的体积(用含 a 或b 的代数式表示)。

●案例探究

［例题］用黄铁矿可以制取 H₂SO₄，再用H₂SO₄可以制取化肥(NH₄)₂SO₄。煅烧含FeS₂ 80.2% 的黄铁矿 75.0 t，最终生产出 79.2t(NH₄)₂SO₄。已知 NH₃ 的利用率为92.6%，H₂SO₄ 的利用率为 89.8%，试求黄铁矿制取H₂SO₄ 时的损失率。

命题意图：主要考查学生利用关系式法解题的能力，同时考查学生对转化率、损失率的理解和认识。

知识依托：H₂SO₄ 的工业制法、NH₃ 与H₂SO₄ 的反应。

错解分析：不能准确理解利用率的含义而错解。

解题思路：首先须搞清 H₂SO₄ 的利用率与 FeS₂利用率的关系。H₂SO₄ 的利用率为 89.8%，与H₂SO₄ 的利用率是 100%、FeS₂ 的利用率为 89.8%是等价的。并排除 NH₃ 利用率的干扰作用。

其次，根据 S 原子守恒找出已知量 FeS₂与未知量(NH₄)₂SO₄的关系(设黄铁矿的利用率为x)：

FeS₂   ~  2H₂SO₄ ~ 2(NH₄)₂SO₄

120                     264

75.0t×80.2%×89.8%·x         79.2 t

x=66.6%

黄铁矿的损失率为：1.00－66.6%=33.4%。

答案：33.4%

●锦囊妙计

凡反应连续进行，上一步反应的产物为下一步反应的反应物的反应，绝大多数可用关系式法解决。寻找关系式的方法，一般有以下两种：

1.写出各步反应的方程式，然后逐一递进找出关系式；

2.根据某原子守恒，直接写出关系式。

●歼灭难点训练

1.(★★★)在 O₂ 中燃烧 0.22 g 硫和铁组成的化合物，使其中的硫全部转化为SO₂，将这些 SO₂全部转化为 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，则原化合物中硫元素的质量分数为_________。

2.(★★★★)将 23.0 g 石英与 60.0 g 石灰石在高温下灼热，试求产生的气体在标准状况下的体积。

3.(★★★★)已知某厂每天排出 10000 m³ 尾气(已折算为标准状况)，内含0.268%(体积分数)的 SO₂，SO₂可完全转化为H₂SO₄，若用黄铁矿来生产同样多的H₂SO₄， 则需要多少克含 FeS₂ 78.2%的黄铁矿？

4.(★★★★★)某化肥厂以氨为原料制备 NH₄NO₃，已知由氨制 NO 的产率是96%，NO 制硝酸的产率是 92%，求制硝酸所用去的氨的质量占总耗氨的质量分数是多少？

附：参考答案

难点磁场

提示：不论 Fe 过量与否，只要有 1 个 Fe 原子最终就产生 1 个气体分子，这个气体分子可能是H₂S，也可能是 H₂。则：

n(气体)=n(Fe)= mol

V(气体)=22.4 L·mol^－1× mol=4a L。

答案：4a L

歼灭难点训练

1.提示：S~ H₂SO₄~ 2NaOH

n(S)= n(NaOH)= ×0.010 L×0.50mol·L^－1=0.0025 mol，

w(S)= =0.36。

答案：0.36

2.提示：不论 CaCO₃ 过量与否，只要有 1 个 CaCO₃“分子”最终就会产生 1 个 CO₂ 分子。则：

n(CO₂)=n(CaCO₃)= =0.600mol

V(CO₂)=22.4 L·mol^－1×0.600 mol=13.4L。

答案：13.4 L

3.提示：只需找出 SO₂ 与 FeS₂ 的关系

FeS₂                ~          2SO₂

120g                  44.8 L

m(黄铁矿)×78.2%               10^{4＋3 L}×0.268%

m(黄铁矿)=9.18×10⁴g。

答案：9.18×10⁴ g

4.解析：将本题分解为两步计算，并辅以一定的数值，可以化繁为简。

根据合成 NH₄NO₃ 的反应：NH₃＋HNO₃====NH₄NO₃

可知当合成 80 t NH₄NO₃ 时，需要用 63 tHNO₃ 吸收 17 t 的 NH₃。

(1)先求制备 63 t HNO₃ 需要的 NH₃

NH₃                ~          HNO₃

17                     63

m(NH₃)×96%×92%           63 t

m(NH₃)=19 t。

(2)再求制备 80 t NH₄NO₃ 时，生产 HNO₃所用 NH₃ 占耗 NH₃ 总量的质量分数：w= =0.53。

答案：0.53

有些图表丢失，完整版可由以下链接下载

 http://u.115.com/file/f9e9f71290
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