专题五有关物质的量在物质组成确定中的基本计算课堂评价1.(2014·徐州期中调研)光卤石(xKCl·yMgCl2·zH2O)在空气中极易潮解、易溶于水,是制造钾肥和提取金属镁的重要原料,其组成可通过下列实验测定:①准确称取5.550g样品溶于水,配成100mL溶液。②将溶液分成二等份,在一份中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体0.580g。③在另一份溶液中加入足量的硝酸酸化的AgNO3溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体4.305g。(1)步骤②中检验白色固体已洗净的方法是。(2)已知某温度下Mg(OH)2的Ksp=6.4×10-12,当溶液中c(Mg2+)≤1.0×10-5mol·L-1可视为沉淀完全,则应保持溶液中c(OH-)≥mol·L-1。(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。[答案](1)取最后一次洗涤液少许,滴加AgNO3溶液,若不产生沉淀,则已洗净(或取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴酚酞溶液,若溶液不显红色,表示已洗涤完全)(2)8×10-4(3)5.550g样品中含:n(Mg2+)=×2=0.02moln(MgCl2)=0.02moln(Cl-)=×2=0.06moln(KCl)=0.06mol-2×0.02mol=0.02moln(H2O)==0.12mol样品中n(KCl)∶n(MgCl2)∶n(H2O)=1∶1∶6光卤石的化学式为KCl·MgCl2·6H2O。[解析](1)②在一份中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,发生反应Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,则溶液中含有K+、Na+、Cl-、OH-,若固体洗涤液中检测不出这些离子,则表明洗涤干净。检验Cl-的效果是最明显的,故选用AgNO3溶液检验。(2)Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),c(OH-)==8×10-4mol·L-1。(3)依据题意,求出Mg2+、Cl-的物质的量,进而求出KCl和MgC-10.58g58gmol-14.305g143.5gmol-1-1-15.550g-0.02mol95gmol-0.02mol74.5gmol18gmol-12-56.410110l2的质量,根据质量守恒,得出H2O的质量,由此可求出x∶y∶z,得出样品的组成。2.(2014·徐州、宿迁第三次调研)接触法制硫酸采用V2O5作催化剂,使用过的催化剂中含V2O5、VOSO4和SiO2,其中VOSO4能溶于水,从使用过的V2O5催化剂中回收V2O5的主要步骤是:向使用过的催化剂中加硫酸和Na2SO3浸取还原,过滤得VOSO4溶液;向滤液中加入KClO3氧化,再加入氨水生成沉淀;将沉淀焙烧处理后得V2O5。(1)V2O5被浸取还原的反应产物之一是VOSO4,该反应的化学方程式为。(2)若生产过程使用的硫酸用量过大,进一步处理时会增加的用量。氨气常用检验,现象是。(3)若取加入氨水后生成的沉淀(其摩尔质量为598g·mol-1,且仅含有四种元素)59.8g充分焙烧,得到固体残留物54.6g,同时将产生的气体通过足量碱石灰,气体减少了1.8g,剩余的气体再通入稀硫酸则被完全吸收。通过计算确定沉淀的化学式(写出计算过程)。[答案](1)Na2SO3+V2O5+2H2SO42VOSO4+Na2SO4+2H2O(2)氨水湿润的红色石蕊试纸能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(3)n(沉淀)==0.1moln(V)=2n(V2O5)=×2=0.6moln(N)=n(NH3)==0.2moln(H2O)==0.1moln(H)=2n(H2O)+3n(NH3)=0.8moln(O)=n(H2O)+5n(V2O5)=1.6mol沉淀的化学式为V6H8N2O16[或(NH4)2V6O16]。[解析](1)在酸性条件下,V2O5被Na2SO3还原为VOSO4,而Na2SO3被氧化为Na2SO4,根据电子守恒和原子守恒可配平方程式为Na2SO3+V2O5+2H2SO42VOSO4+Na2SO4+2H2O。(2)VOSO4被KClO3氧化后生成+5价V,加入氨水后生成沉淀,若开始加入的硫酸过量,则需要加入过量的氨水中和硫酸后才能使含钒化合物沉淀;氨气可用湿润的红色石蕊试纸来检验,现象为使湿润的红色石蕊试纸变蓝。(3)根据加入氨水后生成的沉淀的质量可求出其物质的量为0.1mol;充分焙烧后生成的残留物为V2O5,其物质的量为=0.3mol,根据V元素守恒可知生成的沉淀中n-159.8g598gmol-154.6g182gmol-159.8g-54.6g-1.8g17gmol-11.8g18gmol-154.6g182gmol(V)=2n(V2O5)=0.6mol;通过碱石灰减少的质量为水的质量,故n(H2O)=0.1mol,由于剩余的气体能全部被硫酸吸收,故生成的气体为NH3,且n(NH3)根据沉淀的总质量、残留固体的质量以及水的质量可求得,由n(NH3)求得n(N),由n(H2O)和n(NH3)可求得n(H),由n(H2O)和n(V2O5)可求得n(O),从而求得沉淀的化学式。[问题思考]提示1.化学计算中的守恒思想包括质量守恒、得失电子守恒、原子(或离子)配比守恒、溶液中电荷守恒。2.一般先称量总量,再通过物理、化学方法,包括测量质量、体积、滴定浓度等手段测得其中一种物质的含量,最后计算出目标物的含量。
