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化学计算解题点拨

2009 年“网上名师辅导”专题讲座. 化学计算解题点拨. 主讲人：思源中学 黄惠玲. 一、有关化学式的计算. m. Ar=. 1. 式量：化学式中各原子相对原子质量的 总和 。 式量 的数值等于 摩尔质量 分子中各原子的个数比 = 分子中各元素原子的物质的量之比 化合物中某元素的质量分 数 =. m (c) ·. 12. 该元素的相对原子质量 X 原子个数. 化合物的式量.

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化学计算解题点拨

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  1. 2009年“网上名师辅导”专题讲座 化学计算解题点拨 主讲人：思源中学黄惠玲

  2. 一、有关化学式的计算 m Ar= 1 • 式量：化学式中各原子相对原子质量的总和。 • 式量的数值等于摩尔质量 • 分子中各原子的个数比=分子中各元素原子的物质的量之比 • 化合物中某元素的质量分 数= m(c)· 12 该元素的相对原子质量X原子个数 化合物的式量

  3. 例1：氮与氧两种元素组成的氧化物，其中氮元素与氧元素的质量比为7︰12，则该氧化物的化学式为（ ）A.NO2 B.N2O3 C.NO D.N2O5 设化学式为NxOy 14x︰16y = 7︰12 x︰y =2︰3 即化学式为N2O3 B

  4. 例2：铁有三种氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4。请计算例2：铁有三种氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4。请计算 （1） Fe3O4的式量为，所含铁元素 的质量分数是。 式量： 3×56+4×16=232 232 21 或72.4% 29 21 3Fe 3×56 = = 或72.4% 29 232 Fe3O4

  5. 9︰11 63 或74.1% （2）把4mol氧化铁和10mol氧化亚铁混合，这种混合物中， 铁元素与氧元素的物质的量之比为，质量比 为，所含铁元素的质量分数为。 63︰22 85 4mol Fe2O3 8mol Fe 12mol O 10mol FeO 10mol Fe 10mol O 18mol Fe 22mol O nFe︰nO = 18︰22= 9︰11 mFe︰mO =9×56︰11×16 =63︰22 63 63 = 或74.1% 85 63+22

  6. 例3：小明到外婆家去做客，见外公购回一袋碳铵（化学式是NH4HCO3）化肥，印在包装袋上的部分说明如图所示，对此，小明有许多问题要探究，请你予以解答：例3：小明到外婆家去做客，见外公购回一袋碳铵（化学式是NH4HCO3）化肥，印在包装袋上的部分说明如图所示，对此，小明有许多问题要探究，请你予以解答： （1）50 ×16%=8（kg） 碳酸氢铵（碳铵） 净重：50kg 含氮量：≥16.0% XX化肥厂出品 N （2） NH4HCO3 14 = 或17.7% 79 （1）这包化肥至少含多少千克氮元素？ 8Kg 混合物 （2）这包化肥是纯净物还是混合物？

  7. 点拨： • 标签型计算题的特点是将化学计算与生产生活及化学实验相结合，试题所要提供的信息大多标注在标签上。 • 标签型计算题在题干中给出的条件往往不够完整，仅凭题干中的数据一般不足以解决问题，关键信息要到标签中去搜集、寻找。 • 解标签图示信息计算题的关键是要加强对标签图示中的有效信息的接受处理能力和相关的发散思维能力的训练。

  8. 二、有关溶液的计算 m质 m质 s ｝ s ×100 = = m剂 m剂 100 TOC时，饱和状态 m质 s = m液 100+S m质 ｝ W= m液 m液=m质+m剂 任意状态下 m液=ρ液·V液 S TOC时,饱和状态 W= 100+S m浓液×W浓=m稀液×W稀 m加水= m稀液－m浓液

  9. C 甲 乙 • 例1：甲、乙两物质的溶解度曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ） A.t1oC时，甲、乙各30g 分别加入70g水中均能恰 好完全溶解。 B.t1oC时，甲和乙的溶 液中溶质的质量分数相 等。 C.t2oC时，分别在100g 水中各溶解20g甲、乙， 同时降低温度，甲先到达 饱和。 D.t2oC时，在100g水中 放入60g甲，所得溶液溶质的质量分数为37.5% 溶解度g/100g水 50 40 30 20 10 0 t1 t2温度℃

  10. 溶解度g/100g水 A 例2:如图是A、B、C三种物质的溶解度曲线，据图回答： （1）t1oC时,A、B、 C三种物质的溶解 度由大到小的顺序 是（填写序号，下同） B 30 C SB >SC >SA 0 t1 t2温度℃ （2）将t1oC时A、B、C三种物质饱和溶液的温度升高到t2oC时，三种溶液的溶质质量分数由大到小的关系 。 WB> WC> WA

  11. 点拨： • 首先根据溶解度曲线判断，温度改变后溶液中有无溶质析出，以及溶质的质量分数如何变化，进而确定溶质质量分数的大小关系。 • 无论是升温还是降温，只要溶解度变小，不饱和溶液就能变为饱和溶液，反之，若溶解度增大，饱和溶液将变为不饱和溶液。 • 固体的溶解度曲线可以表示如下信息：某一物质在某温度时的溶解度；同一物质在不同温度时的溶解度；物质的溶解度受到温度变化影响的大小；等等。灵活运用上述信息可以比较溶解度大小、计算溶液的质量、解答饱和溶液与不饱和溶液的转化等诸多问题。

  12. 例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。 （1）生成氧气的质量是， 其物质的量为。 反应前的总质量：34+3=37克 反应后的总质量：33.8克 mO2=37－33.8=3.2克 3.2g 过氧化氢溶液 体积：500ml 溶质化学式：H2O2 密度：1.2g/cm3 溶质质量分数： 0.1mol MnO2 2H2O2 2H2O+ O2↑ 3.2 nO2= =0.1ml 32

  13. 例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。 （2）根据氧气的物质的量可求得过 氧化氢的质量为。 过氧化氢溶液 体积：500ml 溶质化学式：H2O2 密度：1.2g/cm3 溶质质量分数： 6.8g MnO2 2 1 xmol 0.1mol X=0.2 mol mH2O2 =0.2×34=6.8g 2H2O2 2H2O+ O2↑ 2 1 = x 0.1

  14. 例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。例3：某同学欲配制溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液为消毒液。现有一瓶标签已破损的过氧化氢溶液，为测定瓶内溶液中溶质的质量分数，取该溶液34g于烧杯中，加入一定量的二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量是33.8g，将杯内剩余物质过滤、洗涤、干燥后得滤渣3g。请根据要求回答下列问题。 （3）瓶内过氧化氢溶液中溶质 的质量分数是。 （4）若取一定量的瓶内溶液配制成 溶质质量分数为3%的过氧化氢 溶液100g，需加入水的质量 是。 过氧化氢溶液 体积：500ml 溶质化学式：H2O2 密度：1.2g/cm3 溶质质量分数： 1 或20% 5 85g 设需加入水位y克 y = 85克 100×3% = (100－y)×20%

  15. 三、有关物质的量的计算 • 物质的量（n）：计量物质微粒集体的物理量，单位为摩尔（mol）任何物质1摩尔的微粒数约为6.02×1023个。即NA=6.02×1023 • 摩尔质量（M）：1摩尔物质的质量 • 有关化学方程式的计算：化学方程式中各物质的系数比=其物质的量之比。 ÷M ×NA 质量(m) 物质的量(n) 微粒数(N) ×M ×M ÷NA

  16. 例1：对于物质的量相关知识描述错误的是（ ） A、物质的量是7个基本物理量之一 B、物质的量的符号是M C、物质的量的单位是摩尔 D、表示含有一定数目粒子的集体 B

  17. 例2：汽油的主要成分为辛烷（C8H18）,如果汽油不完全燃烧，则会产生一氧化碳气体污染环境。例2：汽油的主要成分为辛烷（C8H18）,如果汽油不完全燃烧，则会产生一氧化碳气体污染环境。 （1）1mol C8H18的质量为； 1mol C8H18分子的个数约为个 1mol C8H18分子中含有mol碳原子。 （2）1mol C8H18完全燃烧，生成CO2 mol，生 成H2Omol。 （3）1mol C8H18不完全燃烧，生成7molCO2， 则生成molCO，该反应的化学方程 式。 114克 6.02×1023 8 8 点燃 2C8H18+25O2 16CO2+18H2O 9 1 点燃 C8H18 +12O2 7CO2 + CO +9H2O

  18. 例3：NaOH潮解后极易与空气中的CO2反应生成Na2CO3而变质，为测定实验室一瓶放置已久的烧碱中NaOH含量，某同学取适量的烧碱样品50.0g，溶于一定量的水得到200g溶液；再加入200g稀硫酸（足量）充分搅拌到不再放出气泡为止，称量溶液为395.6g。请计算： 4.4 0.1 （1）反应产生的CO2为g，是mol。 Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 +H2O +CO2 反应前总质量：200+200=400（克） 反应后总质量：395.6 （克） m =400-395.6 =4.4（克） CO2 4.4 n = =0.1(mol) CO2 44

  19. 例3：NaOH潮解后极易与空气中的CO2反应生成Na2CO3而变质，为测定实验室一瓶放置已久的烧碱中NaOH含量，某同学取适量的烧碱样品50.0g，溶于一定量的水得到200g溶液；再加入200g稀硫酸（足量）充分搅拌到不再放出气泡为止，称量溶液为395.6g。请计算： 0.1 （2）该烧碱样品所含Na2CO3为mol，所含NaOH的质量分数是 。 78.8% Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 +H2O +CO2 106 44 X克 4.4克 106 4.4 = X=10.6(克) x 44 10.6 n = =0.1(mol) Na2CO3 106 50－10.6 ×100% =78.8% NaOH% = 50

  20. 例3：NaOH潮解后极易与空气中的CO2反应生成Na2CO3而变质，为测定实验室一瓶放置已久的烧碱中NaOH含量，某同学取适量的烧碱样品50.0g，溶于一定量的水得到200g溶液；再加入200g稀硫酸（足量）充分搅拌到不再放出气泡为止，称量溶液为395.6g。请计算： （3）用同浓度的硫酸，与一瓶未变质、部分变质或全部变质（杂质都是Na2CO3）的烧碱样品反应，需要硫酸的质量都相等，其原因是： （从钠元素质量守恒的角度解释） 氢氧化钠和碳酸钠都是每46克钠元素生成142克硫酸钠，消耗98克硫酸。

  21. 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 +2H2O 80 98 142 Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 +H2O +CO2 106 98 142 2NaOH + CO2 Na2CO3 +H2O 80 106

  22. 四、有关综合题中的计算 例题：某学习小组为溶洞中形态各异的石笋和钟乳石而惊叹，决定模拟溶洞的“形成”。从教材上查得如下资料：溶洞都分布在石灰岩组成的山地中，石灰岩的主要成分是碳酸钙，当遇到溶有二氧化碳的水时，会生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO3+CO2+ H2O Ca(HCO3)2溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时，碳酸氢钙就会分解生成碳酸钙：Ca(HCO3)2 CaCO3↓+ CO2↑+H2O洞顶的水在慢慢向下渗透时，水中的碳酸氢钙发生上述反应，有的沉积在洞顶，有的沉积在洞底，日积月累，洞顶的形成钟乳石，洞底的形成石笋，当钟乳石与石笋相连时就形成石柱。 （1）他们设计并完成了模拟溶洞“形成”的实验。其实验过程如下图，试回答：实现转化①需要通入足量的气体A，A的化学式是；B溶液中溶质的化学式是；实现转化②，通常采用的基本操作方法是。 Ca(HCO3)2 CO2 加热 A 转化① 转化② 水和新制的 CaCO3 B CaCO3

  23. （2）他们用采集的石灰岩样品用水冲洗后晾干，称取40.00g样品平均分成两份，分别与足量相同质量分数的稀盐酸反应，经数据处理得到释放出二氧化碳的量与反应时间的关系图。（2）他们用采集的石灰岩样品用水冲洗后晾干，称取40.00g样品平均分成两份，分别与足量相同质量分数的稀盐酸反应，经数据处理得到释放出二氧化碳的量与反应时间的关系图。 ①从曲线可以看出，固体物质与液体物质反应，当其他条件相同时，接触面积越，其反应速率越 。 ②试求样品中碳酸钙的质量分数（假设样品中其他杂质不参加反应，不考虑水、氯化氢逸出）。 大 大 75% 二氧化碳的量 解：设 CaCO3有Xmol 0.15mol CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 粉末状石灰岩 1 1 块状石灰岩 Xmol 0.15mol 1 1 = X=0.15mol X0.15 m =0.15×100=15克 CaCO3 0 2 4 6 8 10 12 14 15 时间/秒 CaCO3%= ×100% =75% 20

  24. 点拨： • 图像型计算题的特点是将实验数据标注在图像中，而题干中出现的数据较少，不足以满足解题的需要。 • 图像型计算题通常涉及不同物质之间发生的多个化学反应，且各反应之间存在紧密联系。 • 只要掌握化学反应原理，理清反应的先后顺序，才能正确解答图像型计算题。就本题而言，必须弄清“起点”、“折点”、“终点”的含义。

  25. 练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。 [粗产品制备] （1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的化学方程式为 。 （2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得NaOH粗产品。 Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3 +2NaOH

  26. 练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。 [粗产品成分分析] （1）取适量粗产品溶于水，滴加Ba(NO3)2溶液出现白色浑浊，发生反应的化学方程式为，该粗产品中一定不含有，理由是 Na2CO3+Ba(NO3)2 BaCO3 +2NaNO3 Ca(OH)2和Na2CO3能发生化学反应，在溶液中不能共存。 Ca(OH)2 （2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质。

  27. 练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。练习：课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na2CO3，还含有少量NaCl，其他杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。 [粗产品中Na2CO3含量测定] （1）该兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置。取10.0g粗产品，进行实验。 浓盐酸 弹簧夹 空气 A C 碱石灰 H 碱石灰 G NaOH溶液 B 10.0g粗产品 D 饱和NaHCO3 E F [说明]碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物。E装置中的饱和NaHCO3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢，发生的反应为NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 +H2O。

  28. 浓盐酸 弹簧夹 空气 A C 碱石灰 H 碱石灰 G （2）操作步骤：①连接好装置，检查气密性 ②打开弹簧夹C，在A处缓缓通入一段时间空气 ③称量G的质量 ④关闭弹簧夹 C，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至D中无气泡冒出 ⑤打开弹簧夹C，再次缓缓通入一段时间空气 ⑥再次称量G的质量，得前后两次质量差为0.48g NaOH 溶液B 10.0g粗产品D F 饱和NaHCO3 E 浓硫酸 除去空气 （3）问题探究：F中的试剂应为，B装置的作用是 ；H装置的作用是 。 中的二氧化碳 防止空气中的二氧化碳和水蒸气 被G中碱石灰吸收 若没有H装置，则测定的 Na2CO3的质量分数会（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。事实上10.0g粗产品只能产生0.44g CO2。请你仔细分析上述实验，解释实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因（假设操作均正确） 。 偏大 装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3反应产生二氧化碳

  29. 0.01 0.01 10.6 （4）数据计算：根据正确值计算0.44gCO2是mol， 可求得粗产品中含有Na2CO3mol,其质量分数 为%。 Na2CO3 + 2HCl 2NaCl +H2O +CO2 1 1 xmol 0.01mol 1 1 x=0.01mol = x 0.01 0.01×106 Na2CO3%= ×100% 10 =10.6%

  30. [粗产品中NaOH含量测定] （1）实验测定，该小组同学又另取10.0g 粗产品，逐滴加入20%的盐酸至恰好完全反 应时，消耗盐酸的质量为36.5g，放出CO2 0.44g（不考虑二氧化碳气体的溶解）。 （3）数据计算：反应消耗盐酸中的HCl g，是mol，其中用于与NaOH反应的HCl 是mol，由此求得原粗产品中含有NaOHmol，其质量分数为%。 （2）反应分析：有关的化学方程式是 Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2 NaOH+HCl NaCl+H2O 7.3 0.2 0.18 0.18 72

  31. 同学们再见

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