初升高化学衔接班第8讲 - 化学计算初步2

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初升高衔接班-------化学计算

一、学习目标

1. 掌握有关化学式计算的原理、类型和常见的计算方法。

2. 理解有关化学方程式计算的解题步骤，掌握有关计算中常见的基本类型和计算公式。 3. 学会使用差量法解答相关的化学计算题。

二、学习要点

1. 有关化学式的计算：计算原理、常见类型、常见的解题方法。 2. 有关化学方程式的计算：基本类型、解题步骤、计算公式。 3. 差量法在计算中的应用

三、课程精讲

化学计算是中学化学的重要内容。化学运算不是一种单纯的数学计算，其任务是从定量的角度来探究物质的性质及其变化规律。所以通过化学计算的学习，一方面可以掌握化学计算的技能，另一方面可以加深对有关化学知识的理解，发展思维能力，提高分析问题和解决问题的能力。

知识点一：有关化学式的计算

【典型例题】

例1. 某铁的氧化物中，铁元素和氧元素的质量比为7：2，试确定该氧化物的化学式。 思路导航：这是一道根据元素质量比求算化学式的题目。铁的氧化物由铁、氧两种元素组成，确定其化学式的关键在于确定化学式中铁、氧元素的原子个数，可利用计算化合物中各元素质量比的逆向运算求解。

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解答：解法1：设该氧化物的化学式为FexOy，则

56x：16y＝7：2 x：y＝1：1 即该氧化物的化学式为FeO。 解法2：原子个数＝ 铁原子个数：氧原子个数＝

即其化学式为FeO。

仿练：吸入“笑气”会使人发笑，该气体是由氮、氧两种元素组成的化合物，氮、氧元素的质量比为7：4，则它的化学式（分子式）为________。

答案：N2O 点津：求化学式是化学计算中的常见题目，要学会从不同角度去解答，加深对知识的理解。 例2. 计算158千克碳酸氢铵（NH4HCO3）与多少千克尿素中所含氮元素的质量相当。 思路导航：这是一道不同物质中含有等量同种元素的题目，常规解法是先根据化学式计算出两种化合物各自的含氮元素的质量分数，再由两种化合物中含氮元素的质量相当建立等量关系进行求解。我们用常规方法和关系式法两种方法求解。 解答：解法1：常规解法 碳酸氢铵中氮元素的质量分数为： 尿素中氮元素的质量分数为：设158kg碳酸氢铵与x千克尿素中所含氮元素的质量相当 则158千克×17.72%＝x·46.67% x＝60千克 解法2：关系式法 设158千克碳酸氢铵与x千克尿素中所含氮元素的质量相当 2NH4HCO3 ~ 2N ~ CO(NH2)2 158 60 158kg x 158158kg? x＝60kg 60x答：158千克碳酸氢铵与60千克尿素中所含氮元素的质量相当。 仿练：要使N2O3和NO2含有相同质量的氮元素，则N2O3和NO2的质量比为（ ） A. 2：3 B. 3：2 C. 19：23 D. 23：19 答案：C 点津：质量守恒是列关系式的依据，使用关系式法解题能够简化解题过程。

例3. 某赤铁矿中含铁元素为56%，求其中Fe2O3的纯度。

思路导航：本题是根据样品中某元素的含量求样品的纯度的题目，依据公式：物质的纯度＝分数。

解答：设赤铁矿的质量为x，其中所含Fe2O3的质量为y，则

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×100%，本题求Fe2O3的纯度，即求Fe2O3的质量在整个赤铁矿质量中的百

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Fe2O3中铁元素的质量分数为 依题意得

所以Fe2O3的纯度为：

y＝0.8x

仿练：某硝酸铵样品（杂质不含氮）中氮元素的质量分数为28％，则其中硝酸铵的质量分数为（ ） A. 80％ B. 20％ C. 70％ D. 无法计算

答案：A

点津：有关样品纯度的计算是化学计算中的常见题目，在工农业生产中有重要的应用。

知识点二：有关化学方程式的计算

注意事项：

（1）要正确书写化学方程式，准确列出有关反应物或生成物的质量比； （2）列式时，各物质的质量单位必须统一，对应关系要正确；

（3）反应物、生成物必须是纯净物，如果不是纯净物，应将不纯物质的质量按题意换算成纯净物的质量；

（4）在溶液中进行的反应，应用溶质的质量代入化学方程式进行计算，而不能用溶液的质量代入计算；

（5）解题过程要完整规范。

【典型例题】

例1. 在标准状况下，6.2g磷在氧气中充分燃烧，需要氧气多少克？这些氧气的体积是多少升？能生成P2O5多少克？（已知标况下，氧气的密度ρ ＝1.43g／L）

思路导航：根据化学方程式的计算要求单位一致，初中阶段只涉及反应物和生成物的质

m

量比计算，所以本题不能直接求出O2的体积，只能先求出生成的O2的质量，再根据Ｖ＝

ρ进行换算。

解答：设需要氧气的质量为ｘ，生成P2O5的质量为y。 4P

＋ 5O2

2P2O5

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4×31 5×32 2×142 6.2g x y

∴x＝8g y＝14.2g

V(O2) ＝

＝ 5.6L

答：需要氧气8克，这些氧气的体积是5.6升，能生成P2O5 14.2克。 仿练：10g水通电可制得氢气多少克？氧气多少克？

答案：可制得H2 1.1g，O2 8.9g 点津：化学方程式计算是中学化学中的常见题目，解题时一定要注意单位一致。 例2. 含锌65％的锌粒200g，与足量的稀H2SO4反应，可制得H2多少升？（标况下ρ(H2)＝0.09g／L） 思路导航：化学方程式中反应物与生成物之间的质量关系指的是纯净物之间的质量关系，不纯物的质量必须转化成纯净物的质量，才能代入化学方程式中进行计算。 解答：设可制得H2的质量为x Zn ＋ H2SO4 ＝ ZnSO4 ＋ H2↑ 65 2 200g×65% x x ＝ 4 g V(H2)?m??4g?44.4L 0.09g/L 答：可制得44. 4升H2。 仿练：实验室中需要22 g二氧化碳，现用含碳酸钙80%的石灰石与足量的稀盐酸反应（该石灰石中的杂质不与稀盐酸反应），至少需要这样的石灰石多少克？ 点津：对于不纯物的计算，一般杂质不参与化学反应，计算时一定要注意应将纯净物的质量代入方程式。 例3. 把干燥纯净的KClO3和MnO2的混合物13.32克，加热至不再产生气体为止，称量剩余物的质量为9.48克，求：①生成氧气的质量；②剩余物质各是什么？质量分别是多少克？ 思路导航：分析MnO2作为催化剂在反应前后其质量和化学性质都不改变，所以13.32g－9.48g＝3.84g，这3.84g就是生成O2的质量，是解本题的关键。 解答：根据质量守恒定律 m(O2) ＝ 13.32g – 9.48g ＝ 3.84g 设生成物中KCl质量为ｘ 2KClO3

2KCl ＋ 3O2↑

149 96 x 3.84g

∴ x＝5.96g

MnO2的质量：9.48g – 5.96g ＝ 3.52g

答：生成氧气的质量为3.84g，剩余物为KCl和MnO2，质量分别为5.96g和3.52g.

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仿练：将100 g K2CO3和KHCO3的混合物加热至质量不再变化时，生成13.2g CO2，则原混合物中K2CO3的质量分数是多少？（提示：K2CO3加热不分解，KHCO3加热分解生成K2CO3、H2O和CO2）

点津：对于混合物的计算，我们一般只要求掌握一种物质参加反应的计算。

知识点三：差量法在计算中的应用 （一）差量法的应用原理

在化学反应中，各物质是按一定量的比例关系进行反应的，因此可以根据题中的相关量或对应量的差量，得到相应的解题方法——即差量法。 （二）差量法解题步骤 1. 分析题意：分析化学反应中各物质之间的数量关系及引起差值的原因。 2. 确定是否能用差量法：分析差值与始态量或终态量是否存在比例关系，以确定是否能用差值法。 3. 写出正确的化学方程式。 4. 根据题意确定“理论差量”，再根据题中提供的“实际差量”，列出比例式，求出答案。 三、利用差量法解题的类型 1. 质量差量法 2. 体积差量法 注意：能够使用差量法解决的题目，一般都可以使用列方程计算的办法，只是采用差量法更简单、便捷！ 【典型例题】 例1. 将12.8g铜片放入足量AgNO3溶液中，一段时间后，取出铜片洗净烘干后，称得质量为13.56g，计算有多少克铜被氧化。 思路导航：铜与AgNO3发生反应：Cu＋2AgNO3＝Cu（NO3）2＋2Ag，从反应方程式可以看出，有64g铜被氧化，会生成216g金属银，固体质量增加152g，它与题中给出的固体质量的差量构成对应比例关系，可用差量法求解。 解答：Cu ＋ 2AgNO3 ＝ Cu（NO3）2 ＋ 2Ag 固体增加质量△m 64g 216 216－64＝152 m(Cu) 13.56g－12.8g ＝0.76g 64152? m(Cu)＝ 0.32 gm(Cu)0.76g

仿练：有氧化铜和铜的混合物2.02g，用氢气充分还原，得到铜的质量为1.75g。原混

答：有0.32 g铜被氧化。 合物中铜的质量是多少？

答案：0.67g

点津：应用差量法解题，一定要根据已知条件找出化学反应中的“理论差量”与“实际差量”。

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例2. 将20mL Cl2和NH3的混合气体在一定条件下充分反应，3Cl2＋

定条件6NH4Cl ＋N2，已知参加反应的氯气比氨气少5mL（气体体积都在相同条件8NH3一下测定），则混合气体中Cl2和NH3的体积之比为（ ） A. 3：2 B. 2：3

C. 3：8

D. 3：17

思路导航：根据“理论差量”找出方程式中参加反应的Cl2的体积比氨气的体积少5mL，再根据题中已知条件所给的“实际差量”列出比例式解题。

解答：设参加反应的Cl2体积为x，NH3体积为y。 3Cl2＋8NH3一定条件6NHCl ＋N △V 42 3 8 5 x y 5mL 解得：x＝3mL y＝8mL 当20mL混合气体中的Cl2过量时， V（NH3）＝8mL；V（Cl2）＝20mL－8mL＝12mL 当20mL混合气体中的NH3过量时， V（Cl2）＝3mL；V（NH3）＝20mL－3mL＝17 mL 所以Cl2和NH3的体积之比为：3：2或3：17，答案为AD。 仿练：有150mL CO和O2的混合气体，将其点燃使其充分反应后，测得剩余气体体积为110mL，则生成的CO2的体积为_________________。 点津：当计算结果算出后，若参加反应的气体比已知中所给出的总体积少，一定要注意讨论可能的情况，使答案更完整。 四、知识提炼导图： 五、目标期望： 通过本讲的学习我们要做到：（1）理解有关化学式计算的基本原理、常见类型和常见的计算方法，能够解答常见类型的题目；（2）掌握有关化学方程式计算的常见类型、解题步骤和计算公式，会解答相关题目；（3）理解差量法解题的原理、步骤和常见类型，学会使用差量法来解题。

【同步练习】（答题时间：45分钟）

1. 已知R2（SO4）3的相对分子质量为342，则R（NO3）3的相对分子质量为（ ）

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A. 154 B. 240 C. 185 2. 相同数目的氢分子和氧分子的质量比是（ ） A. 1：8

B. 8：1

C. 1：16

D. 213 D. 16：1

3. A. B两种元素组成的化合物甲和乙，甲的化学式为AB2，且其中B元素的含量为50％，乙中B元素占60％，则乙的化学式为（ ）

A. AB B. AB3 C. A2B3 D. A3B 4. 等质量的二氧化硫和三氧化硫里氧元素的质量比是（ ） A. 5：4

B. 5：6

C. 2：3

D. 6：5

5. X、Y两元素的相对原子质量之比为7：2，由它们组成的某化合物中，X、Y两元素的质量比为21：8，则这种化合物的化学式是（ ）

A. XY2 B. X2Y3 C. X3Y4 D. X2Y 6. 阿斯匹林的化学式为C7H6O3，是一种常见的解热镇痛药，下列说法不正确的是（ ）

A. 它每个分子含16个原子 B. 它由三种元素组成 C. 各元素的质量比为C：H：O＝7：6：3 D. 其相对分子质量为138

7. 如图是小杰使用的修正液包装标签的部分文字，这种修正液中甲基环己烷的相对分子质量是__________，假若甲基环己烷的质量分数是75％，则含甲基环己烷的质量为__________g。

8. 将质量为m1的NaHCO3固体加热分解一段时间后，测得剩余固体的质量为m2。 （1）未分解的NaHCO3的质量为____________。 （2）生成的Na2CO3的质量为_____________。 （提示：2NaHCO3

Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2↑）

9. 商店中现有碳铵（NH4HCO3）、尿素［CO(NH2)2］两种氮肥，标价为：碳铵0.54元/千克，尿素1.25元/千克。若用100元钱买氮肥，试通过计算论证理论上买哪种氮肥合算。 10. 有4.0克＋2价金属的氧化物与足量的稀盐酸反应后，完全转化为氯化物，测得氯化物的质量为9.5克，通过计算指出该金属的名称。

11. 某工厂的燃料煤中硫的质量分数为0.32%，该工厂每天燃烧这种煤100吨。计算如果煤中的硫全部转化为SO2，每天可产生的SO2是多少吨？

12. 为了测定某牛奶样品中蛋白质的含量，可采用“盖尔达法”分解其中的蛋白质。其原理是把蛋白质中的氮元素完全转化成氨气（化学式：NH3），再用稀硫酸吸收氨气，反应的化学方程式为：2NH3＋H2SO4＝(NH4)2SO4。现取该牛奶样品30mL用―盖尔达法‖分解其中的蛋白质，产生的氨气用9.5g溶质质量分数为4.9%的稀硫酸恰好完全吸收。计算并回答下列问题：

（1）产生氨气的质量是多少克？（计算结果精确到0.01g，下同） （2）30mL牛奶中含氮元素的质量是多少克？

（3）如图是该牛奶包装标签的部分内容。已知牛奶中的蛋白质含氮元素的质量分数为16%，请你通过计算确定，该牛奶样品中蛋白质的含量是否达到了包装标签所标示的蛋白质的质量标准。

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【试题答案】

1. D 2. C 3. B 4. B 5. C 6. C 7. 98，13.5

8. 设参加反应的NaHCO3为xg，生成的Na2CO3为yg。 2NaHCO3

Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2↑ 固体质量减少量

2×84 106 2×84－106＝62

xg yg (m1 – m2)g

8453

则x ＝ (m1 – m2)g y＝ (m1 – m2)g 313184所以，未分解的NaHCO3的质量为：m1 － (m1 – m2)g 31生成的Na2CO3的质量为：53(m1?m2)g 319. 碳铵中氮元素的质量分数为14/79×100%＝17.7%；尿素中氮元素的质量分数为：28/60×100%＝46.7%。则100元钱买得的氮肥中氮元素的质量分别为：碳铵：100/0.54×17.7%＝32.8千克；尿素：100/1.25×46.7%＝37.4千克，所以买尿素合算。 10. 反应后物质质量增加是由于参加反应的氧化物的质量小于生成的氯化物的质量。设金属氧化物化学式为RO，式量为m，则RO → RCl2 质量增加量 m 71－16＝55 4.0克 （9.5－4.0）克 m＝40。故金属的相对原子质量为40－16＝24，是镁元素。 11. 0.64吨 12. （1）设产生氨气的质量为x 2NH3 ＋ H2SO4 ＝ (NH4)2SO4 2×17 98 x 9.5g×4.9％ x≈ 0.16 g （2）氨气中氮元素的质量分数82.4％ 30 mL牛奶中含氮元素的质量≈ 0.13 g （3）30 mL牛奶中含蛋白质的质量≈ 0.81 g 100 mL牛奶中含蛋白质的质量为2.70 g 因为2.70 g<2.90 g 所以蛋白质的含量没有达到质量标准 第9页 版权所有 不得复制

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