2008年高考理综解析
2015-10-25 21:05:28 来源: 撰稿:董啸 摄影摄像: ; 评论:0 点击:
2008年高考理综解析
西安市华山中学 董 啸
2008年全国高考全国卷理综(I)(陕西使用)26题(完整的原题见2008年高考理综(I)试卷)第3小题是“若用2.5g软锰矿(含MnO2 80%)进行上述实验,计算KMnO4的理论产量”,参考答案上给出该小题的解法是:
解:由上述两个化学方程式可知,反应物和生成物间的计量关系为:
MnO2 KMnO4 KMnO4
87 158×
2.5×80% χ
=2.4g χ =
158g/mol× ×2.5g×80%
87g/mol
答:KMnO4的理论产量是2. 4g。
这是一个典型的化学中的多步反应计算问题,上述解法是根据化学方程式推导出的MnO2与KMnO4之间的计量系数比为3:2进行计算的。 但是,仔细推敲该题涉及的两个化学方程式,我们发现第二步制备KMnO4的反应的产物中有MnO2生成,这部分MnO2占原反应物MnO2的 1/3,即反应物MnO2只有2/3得到充分利用。题目中没有说明滤去的MnO2如何处理,但是从目前倡导的“绿色化学”及“节约型社会”的要求来看,这1/3的被滤去的MnO2显然不应该白白“扔掉”不管,而应循环再利用,这才符合时代数神,也完全符合题意要求的计算KMnO4的理论产量的意思。
在中学化学教学中就有一个利用氨气制取硝酸的多步反应计算问题,该题涉及的反应的化学方程式为:
① 4NH3 +5O2 4NO + 6H2O
② 2NO + O2 2NO2
③ 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
如果直接按照化学方程式分析,则NH3和HNO3的物质的量之比是3:2。若按照这一比值进行计算,则其中的NO没有得到充分利用,因而是错误的,实际上由于NO可以循环利用,所以NH3和HNO3的物质的量之比按1:1进行计算,才能得出正确结论。
根据以上分析,我认为该题虽然与氨气制取硝酸的多步反应计算问题不完全相同,但是确实应该还有另一种既符合题意又符合时代精神的不同解法。这种解法的过程如下:
解:设KMnO4的理论产量是x g。(注:参考答案中没有设未知数,
∆
这显然是解题中的一个漏洞。)
3 MnO2+6KOH+KClO3 === 3K2 MnO4 + KCl + 3H2O
3 MnO42— +4H+ = MnO2 ↓+ 2 MnO4— + 2H2O
由上述两个方程式分析可知MnO2与K2MnO4的物质的量之比为1:1,而理论上由K2MnO4制取KMnO4的反应中生成的MnO2可以循环再利用,因而从理论分析可知MnO2中的Mn元素最终可以全部转移到KMnO4中,故MnO2和KMnO4之间的物质的量之比为1:1。(说明:如果利用总方程式法分析,我们同样也可以得出MnO2和KMnO4之间的物质的量之比为1:1。)
MmO2 KMnO4
87 158
2.5×80% χ
=3.6g χ=
2.5g×80%×158 g /mol
87g/mol
答:KMnO4的理论产量是3.6g。
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