例析化學計算在高考中的考查
——以2021年6月浙江高考化學選考試題為例

董 順

(安徽省碭山中學)

化學作為一門自然科學，既有自己的科學體系，又有與之適應的思維方法.定性分析解決的是“有什么”“是什么”的問題，而定量研究解決的是“有多少”的問題，下面以2021年6月浙江高考化學選考試題為例闡述化學計算在高考中的考查.

1 以氧化還原反應為載體考查化學計算

例1關于反應K2H3IO6＋9HI＝2KI＋4I2＋6H2O，下列說法正確的是( ).

A.K2H3IO6發生氧化反應

B.KI是還原產物

C.生成12.7gI2時，轉移0.1mol電子

D.還原劑與氧化劑的物質的量之比為7∶1

該反應的電子轉移情況可表示如下:

由電子轉移情況可知，K2H3IO6作氧化劑發生還原反應，HI作還原劑發生氧化反應，I2既是氧化產物又是還原產物，KI既不是氧化產物也不是還原產物，還原劑與氧化劑物質的量比為7∶1，生成4molI2時轉移7 mol電子，因此生成12.7gI2(物質的量為0.05mol)時，轉移電子為0.0875mol，故答案為D.

【說明】本題以氧化還原反應的知識為載體，考查反應變化與規律等必備知識和辨析基本概念、處理轉化數據等關鍵能力，體現變化觀念與平衡思想的學科核心素養.準確分析陌生方程式中各元素的價態、電子轉移方向及守恒關系是解答本題的關鍵.

2 以NA 為載體考查化學計算

例2設NA為阿伏加德羅常數的值，下列說法不正確的是( ).

A.標準狀況下，1.12L18O2中含有中子數為NA

B.31gP4(分子結構:)中的共價鍵數目為1.5NA

C.100mL0.1mol·L－1的NaOH 水溶液中含有氧原子數為0.01NA

D.18.9g三肽C6H11N3O4(相對分子質量為189)中的肽鍵數目為0.2NA

標準狀況下，1.12L18O2的物質的量為0.05 mol，1個18O2中含有中子數為20個，則0.05 mol18O2中含有的中子數為1mol，選項A 正確.31g P4的物質的量為0.25mol，由白磷的分子結構可知，1個白磷分子中含有6個共價鍵，所以0.25mol白磷中的共價鍵數為1.5mol，選項B正確.NaOH 水溶液中含有溶質氫氧化鈉和溶劑水，氧原子數目為二者氧原子數目的和，選項C 錯誤.18.9g三肽C6H11N3O4的物質的量為0.1 mol，1個三肽分子中含有2個肽鍵，所以0.1mol三肽中的肽鍵數目為0.2mol，選項D 正確.答案為C.

【說明】本題以阿伏加德羅常數為載體，考查原子結構、化學鍵、多肽的結構、電解質溶液及物質的量的有關計算，突出對知識應用的考查，考查化學語言與概念、物質結構與性質等必備知識和分析與推測等關鍵能力，體現了宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養，熟練掌握相關概念及相關概念使用的注意事項是解答該類試題的關鍵.

3 以反應速率、平衡常數及平衡轉化率為載體考查化學計算

例3一定溫度下，在100mLN2O5的CCl4溶液中發生分解反應:2N2O5?4NO2＋O2.在不同時刻測量放出的O2體積，換算成N2O5濃度如表1所示.

表1

下列說法正確的是( ).

A.600～1200s，生成NO2的平均速率為5.0×10－4mol·L－1·s－1

B.反應2220s時，放出的O2體積為11.8L(標準狀況)

C.反應達到平衡時，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)

D.推測表1中的x為3930

根據表1數據可知600～1200s，

選項A 錯誤.由表中數據可知，反應2220s時，

放出的O2在標準狀況下的體積為0.0525 mol×22.4L·mol－1＝1.176L，選項B 錯誤.反應達到平衡時，正、逆反應速率相等，用不同物質表示該反應的速率時，其數值之比等于化學計量數之比，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，選項C 錯誤.由表中數據知，該反應每經過1110s(600～1710s，1710～2820s)N2O5的濃度會變為原來的，因此，N2O5的濃度由0.24 mol·L－1變為0.12 mol·L－1時，用時也是1110s，所以x＝2820＋1110＝3930，選項D正確.答案為D.

【說明】本題以N2O5的分解反應為情境載體，考查了化學反應速率的相關計算、影響因素及化學平衡狀態的判斷等知識，考查反應變化與規律等必備知識和處理轉化數據、分析實驗數據、歸納總結規律等關鍵能力，體現了變化觀念與平衡思想的學科核心素養.理解速率、平衡的相關概念，弄懂題給信息是解答此類試題的關鍵.

例4含硫化合物是實驗室和工業上的常用化學品.請回答:

(1)實驗室可用銅與濃硫酸反應制備少量SO2:

判斷該反應的自發性并說明理由_________.

(2)已知2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g) ΔH＝－198kJ·mol－1.850K 時，在一恒容密閉反應器中充入一定量的SO2和O2，當反應達到平衡后測得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10－3mol·L－1、8.0×10－3mol·L－1和4.4×10－2mol·L－1.

①該溫度下反應的平衡常數為_________.

②平衡時SO2的轉化率為________.

(1)反應Cu(s)＋2H2SO4(l)＝CuSO4(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)是氣體分子數增加的反應，即ΔS＞0，因為ΔH＜0，則在任何溫度下，該反應的ΔH－TΔS＜0(T為熱力學溫度)均成立，因此該反應在任何溫度下都能自發進行.

②平衡時SO2的轉化率為

答案(1)不同溫度下都能自發，是因為ΔH＜0，ΔS＞0.(2)①6.7×103L·mol－1;②88%.

【說明】本題以含硫物質的轉化為情境素材考查反應方向的判斷、平衡常數及平衡轉化率的計算，考查了反應變化與規律等必備知識和科學推理論證、處理轉化數據等關鍵能力，體現了變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知等學科核心素養.理解相關概念并熟練計算是解答該類試題的關鍵.

4 以物質組成的推斷為載體考查化學計算

例5將3.00g某有機物(僅含C、H、O 元素，相對分子質量為150)樣品置于燃燒器中充分燃燒，依次通過吸水劑、CO2吸收劑，燃燒產物被完全吸收.實驗數據如表2所示.

表2

請回答:

(1)燃燒產物中水的物質的量為________mol.

(2)該有機物的分子式為________(寫出計算過程).

(1)由表中數據，吸水劑增加的質量全部為有機物完全燃燒生成水的質量，則生成水的物質的量為

則n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶3∶3，最簡式為C2H3O3，由相對分子質量為150，得有機物的分子式為C4H6O6.

答案(1)0.0600.(2)C4H6O6.

【說明】本題以燃燒法測定有機物的組成實驗為載體，考查有機物分子式的確定及物質的量的相關計算等知識點，考查實驗原理與方法等必備知識和獲取有關信息、分析實驗數據等關鍵能力，體現以科學探究與創新意識、證據推理與模型認知為主的學科核心素養.

例6固體化合物X 由3種元素組成，某學習小組開展如圖1所示探究實驗.

圖1

其中，白色沉淀B能溶于NaOH 溶液.請回答:

(1)白色固體C 的化學式是_________，藍色溶液D 中含有的溶質是________(用化學式表示).

(2)化合物X 的化學式是_________.

A 為藍色溶液，則A 中含有Cu2＋;A 與氨水反應生成白色沉淀B和深藍色溶液，白色沉淀B能夠溶于NaOH 溶液，則B為Al(OH)3，白色固體C為Al2O3，則A 中含有Al3＋;深藍色溶液含有[Cu(NH3)4]2＋，與AgNO3溶液反應生成白色沉淀E，則E為AgCl，可知深藍色溶液中含有Cl－;則A 中存在Cu2＋、Al3＋和Cl－，化合物X 中含有Cu、Al、Cl3種元素.

(1)根據分析可知，白色固體C 為Al2O3;溶液D中含有的陽離子有Cu2＋、、Ag＋、H＋，陰離子有，溶液中含有Cu(NO3)2、NH4NO3、AgNO3、HNO3.

(2)由圖示數據并根據原子守恒可知，4.020g X 中

則n(Cu2＋)∶n(Al3＋)∶n(Cl－)＝1∶2∶8，可得X 的化學式為CuAl2Cl8.

答 案(1)Al2O3;Cu(NO3)2、NH4NO3、AgNO3、HNO3.(2)CuAl2Cl8.

【說明】本題以物質組成的探究為載體，考查物質組成的計算、物質性質的探究等知識點，考查實驗原理與方法、物質轉化與應用等必備知識和獲取有關信息、分析物質性質、識別有效證據、分析實驗數據等關鍵能力，體現以科學探究與創新意識、證據推理與模型認知為主的學科核心素養.

5 以滴定分析法為載體考查化學計算

例7產品分析:取一定量Cl2O 濃溶液的稀釋液，加入適量CCl4、過量KI 溶液及一定量的稀H2SO4，充分反應.用標準Na2S2O3溶液滴定(滴定Ⅰ);再以酚酞為指示劑，用標準NaOH 溶液滴定(滴定Ⅱ).已知產生I2的反應(不考慮Cl2與水反應):

實驗數據如表3所示.

表3

①用標準Na2S2O3溶液滴定時，無須另加指示劑.判斷滴定Ⅰ到達終點的實驗現象是_________.

②高純度Cl2O 濃溶液中要求(Cl2O 和HClO 均以Cl2O 計).結合數據分析所制備的Cl2O 濃溶液是否符合要求________.

①溶有I2的CCl4溶液呈紫紅色，用標準Na2S2O3溶液滴定I2過程中，當I2恰好反應完全時，溶液呈無色，因此滴定I2到達終點的實驗現象是CCl4中由紫紅色突變到無色，且30s不恢復.

②由2I－＋Cl2＝I2＋2Cl－、4I－＋Cl2O＋2H＋＝2I2＋H2O＋2Cl－、2I－＋HClO＋H＋＝I2＋H2O＋Cl－(HClO 為Cl2O 與H2O 反應的產物)可得關系式:Cl2O～2H＋～2I2，由實驗數據可知Cl2O 和HClO 共消耗H＋物質的量

則Cl2O 與I－反應生成的n(I2)＝n(H＋)＝2×10－3mol，溶液中n(Cl2O)＝1×10－3mol，加入過量KI溶液共生成的n(I2)為2.005×10－3mol，因此Cl2與I－反應生成的n(I2)為2.005 × 10－3mol－2×10－3mol＝5×10－6mol，由此可知溶液中n(Cl2)＝5×10－6mol，所以高純度Cl2O 濃溶液中，則所制備的高純度Cl2O 濃溶液符合要求.

答案①CCl4中由紫紅色突變到無色，且30s不恢復.②溶液中Cl2O 和Cl2分別為1.000×10－3mol、5×10－6mol，，符合要求.

【說明】本題以Cl2O 的制備及含量測定為情境載體，考查滴定終點的判斷及氧化還原反應的相關計算等知識.試題側重考查考生遷移應用知識的能力和實驗基本技能，考查實驗原理與方法等必備知識和獲取有關信息、預測反應現象、分析實驗數據等關鍵能力，體現了證據推理與模型認知、科學探究與創新意識的學科核心素養.

由以上分析能夠看出在2021年6月浙江選考化學試題中對化學計算的考查比重非常大，這反映出化學學科不僅重視定性分析而且重視定量計算，所以應引起廣大考生的高度重視，面對化學計算不要畏難，應靜下心來認真分析，掌握化學學科的必備知識和解答此類試題的關鍵能力，注重過程的滲透，最終落實到素養的提升上來，真正適應新時代的高考模式，適應新時代理工科對化學創新人才的要求.

(完)