科学 第十九讲 【知识要点】 一、理论依据及常见题型 化学反应方程式的计算 化学方程式是利用质量守恒定律用化学式来表示化学反应的式子,这样,化学方程 式不仅表达了物质在质的方面变化关系,即什么是反应物和什么是生成物,而且还表达 物质在量的方面的变化关系,即反应物和生成物之间的质量关系,同时包括反应物和生 成物之间的微粒个数关系,这是有关化学方程式计算的理论依据。 利用化学方程式的计算主要包括两种类型:用一定量的反应物最多可得到多少生成 物;要制取一定量生成物最少需要多少反应物。无论哪一种类型的计算都是根据化学方 程式以质量守恒定律为依据进行的。根据化学方程式的计算,就是依据反应物和生成物 间的质量比进行的。已知反应物的质量可以算出生成物的质量,反之,已知生成物的质 量也可以算出所需反应物的质量。化学方程式是化学计算的依据,如果化学方程式写错 了或者没有配平,化学计算必然会得出错误结果。 二、根据化学方程式计算的步骤 1.设:根据题意设未知数; 2.写:书写正确的化学方程式; 3.找:写出有关物质的相对分子质量(或相对分子质量总和) ,找出已知量和未知 量之间的质量关系; 4.列:列出比例式并求解; 5.答:检查结果,简明作答。 三、根据化学方程式计算应该注意的事项 1.解题格式要规范,运算要准确 (1)设未知量 ( 如:设***的质量为 x ) (2)根据题意写出并配平化学方程式 (3)求出相关的物质的质量比;将已知量、未知量对准相关物质的化学式。 列式时,各物质的质量单位必须统一,对应关系要正确; (4)列出比例式,求解(5)简明地写出答案 严格要求化学方程式计算的书写格式,目的是培养按照化学特点进行思维的良好习惯。 成功无限,成就学生梦想! 1 学习热线:0755-28704316 科学 2.正确处理含杂质的反应物或生成物的计算 由于化学方程式反映的是纯净物间的质量比,所以一定要将含杂质的反应物或生成 物的质量换算成纯净物的质量再代入化学方程式进行计算,若反应物或生成物为溶液, 则应计算出溶质的质量再代入化学方程式进行计算。 四、根据化学方程式计算的类型 1.有关反应物和生成物的计算 这是化学方程式计算中最基础的题型,要深刻理解化学方程式的含义,理解反应物 和生成物在微观上和质量上的关系。例如:将一氧化碳在空气中点燃后生成二氧化碳的 化学反应中,它们的关系: 2CO 微粒个数比:2 + ∶ 32 1 O2 1 ∶ ∶ 2 88 (即 7∶ 4∶ 11) 2CO2 质量比: 2× 28 ∶ 体积比: 2 ∶ ∶2 (同温、同压) 质量守恒: 56+32=88 可以看出,化学方程式能表达出多种量的关系,这些关系都是解答有关化学方程式 中的已知和未知的隐含的已知条件,这些条件都是应用计算时的 “桥梁”,是整个计算题 的基础和依据。 2.不纯物的计算 化学方程式中所表示的反应物和生成物都是指纯净物,不纯物质不能代入方程式进 行计算。遇到不纯物质时,需要将不纯物质换算成纯净物的质量,才能代入化学方程式, 按质量比进行计算。计算关系为: 纯净物的质量=不纯物的质量× 纯净物的质量分数 比如:煅烧含碳酸钙 80%的石灰石 100 t,生成二氧化碳多少吨?我们在计算过程中 参加反应的物质应该是石灰石的主要成分 CaCO3, 因此它的质量应该为 100 t× 80%,而不 是 100 t。 3.过量计算 化学方程式计算的理论依据就是质量守恒定律。在质量守恒定律中,“参加反应的各 物质的质量总和, 等于反应生成的各物质的质量总和”。 要着重理解“参加”两个字的含义, 即没有“参加”反应的物质,就不应计算在内。在有些计算题中,给出了两种反应物的质 量,求生成物,这时就必须考虑,给出的两种物质的质量是否都恰好参加了反应。这时 成功无限,成就学生梦想! 2 学习热线:0755-28704316 科学 思考的范围就应大一些。 比如:氢气与氧气的混合气体共 20 g,在密闭的容器中点燃,生成水 18 g,问参加 反应的氢气的质量为多少?显然生成 18 g 水时消耗 2 g 氢气和 16 g 氧气,而原来氢气和 氧气的混合物的质量为 20 g,因此必然有 2 g 物质没有参加反应,即有物质过量。所以如 果氢气过量,则氢气的质量为 4 g,如果氧气过量,则氢气的质量为 2 g。 4.多步反应的计算 从一个化学反应中已知的质量,再进行另一个化学反应或几个化学反应的连续计算, 求最后一个化学反应的量,一般称之为多步反应的计算。 例如: 计算用多少克的锌跟足量稀硫酸反应生成的氢气, 能跟 12.25 克的氯酸钾完全 分解后生成的氧气恰好完全反应生成水。本题涉及三个化学反应: Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ , 2KClO3 2KCl+3O2↑,2H2+O2 2H2O,可 以用三个化学方程式中的微粒关系,找出关系式:2KClO3~3O2~6H2~6Zn, 即 KClO3~3Zn,然后我们可以之间利用氯酸钾的质量来计算出所需锌的质量。 说明:在有些省市的中考的考试要求中,此种类型已经不作要求了,希望同学们注 意看《中考说明》 ! 5.综合计算 比如将质量守恒定律和化学方程式的计算进行简单的综合。 【经典例题】 1.利用质量守恒定律的相关信息,如何求反应物的质量及相互质量比? 例 1 已知在反应 3A+2B=2C+D 中,反应物 A、B 的质量比为 3:4。当反应生成 C 和 D 的质 量共 140g 时,B 消耗的质量为_________g。 例 2 在化学反应 3X+4Y=2Z 中,已知 X 和 Z 的相对分子质量分别是 32 和 102,则 Y 的相对 分子质量为_____。 2.已知反应物(或生成物)的质量(或密度、体积) ,如何求另一反应物(或生成物)的 质量(或体积)? 例 3 中国登山协会为纪念我们首次攀登珠穆朗玛峰成功 50 周年, 再次组织攀登珠峰活动。 阿旺扎西等一行登山运动员于 2003 年 5 月 21 日 13:40 成功登顶。假如每位运动员冲顶 时消耗自带的液氧 4.8g。求: (1)这些氧气在标准状况下的体积是多少升?(标准状况下氧气密度为 1.43g/L) (2)若在实验室用高锰酸钾为原料制取相同质量的氧气,需要多少千克的高锰酸钾? (3)用这种方法给登山运动员供氧,是否可行?简述理由。 成功无限,成就学生梦想! 3 学习热线:0755-28704316 科学 3.已知混合物中的一反应物(或生成物)的质量,如何求混合物中另一反应物(或生成 物)的质量? 例 4 煅烧含碳酸钙 80%的石灰石 100t, 生成二氧化碳多少吨?若石灰石中的杂质全部进入 生石灰中,可以得到这样的生石灰多少吨? 4.利用化学反应测定的实验数据,如何进行物质的计算和推断? 例 5 小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查,他取回了若干块矿石样品,对样品中碳酸 钙的质量分数进行检测,采用了的办法如下:取用 8g 这种石灰石样品,把 40g 稀盐酸分 4 次加入, 测量过程所得数据见下表 (已知石灰石样品中含的杂质不溶于水, 不与盐酸反应) 。 请计算: (1)8g 石灰石样品中含有杂质多少克? (2)样品中碳酸钙的质量分数是多少? (3)下表中 m 的数值应该为多少? 序号 第1次 第2次 第3次 第4次 加入稀盐酸质量(g) 10 10 10 10 剩余固体质量(g) 5.5 m 1.2 1.2 高温 (4)要得到 280kgCaO,需要质量分数为 80%的石灰石多少千克?(化学方程式:CaCO3 == CaO+CO2↑) 5、不纯物的计算.化学方程式中所表示的反应物和生成物都是纯净物,而实际上多为不 纯物,不纯物和纯净物的换算可通过质量分数进行.纯净物质量=不纯物质量×纯净物 的质量分数,只有求出纯净物的质量才能代入化学方程式进行计算. 例 6:已知某石块的主要成分是碳酸钙,某人用此石块 20 克与足量的稀盐酸反应生成 4.4 克某气体(其它杂质均不与稀盐酸反应)求此石块中碳酸钙的质量分数. 成功无限,成就学生梦想! 4 学习热线:0755-28704316 科学 例 7:在二氧化锰的催化下,加热氯酸钾来制取氧气,如果用 20 克纯度为 96%的氯酸钾起 反应,能制得多少氧气? 【基础练习】 1. 电解 54 克水能够得到标准状况下的 O2 多少 ml?(标准状况 ?O2 ? 1.42g / L ) . 2、制取五氧化二磷 142 克,需燃烧多少克磷?消耗多少克氧气? 3、在两个试管里各加 6 克锌,然后在—个试管里加入足量的稀硫酸。另一个试管里加入 足量的稀盐酸,通过计算比较放出氢气的质量。 4、实验室用加热分解氯酸钾的方法来制取氧气。现完全分解 11.6 克氯酸钾。能制得氧 气多少克? 5、为了测定某牛奶样品中蛋白质的含量,现采用“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? 成功无限,成就学生梦想! 5 学习热线:0755-28704316 科学 【提高训练】 1. 用 28g 铁跟足量的稀硫酸反应,可制得氢气多少 g?现需用 20g 氢气填充气球,需要 消耗多少克铁?(Fe+H2SO4====FeSO4 +H2↑ ) 2.用电解水的方法产生的氢气还原氧化铜,若要还原得到 32g 铜,则需电解多少克水? (CuO +H2====Cu +H2O) 3.10g 含杂质的氧化铜加热通入足量的 H2 后,得到固体的质量为 8.4g,求纯氧化铜的质 量。 4.某石灰石 12t 进行高温煅烧,主要成分完全分解后,固体质量减到 7.6t,求生成的纯 氧化钙多少吨? 5、二氧化碳跟氢氧化钠的反应为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。将 CO2 通入氢氧化钠溶液,完全 反应后,溶液的质量比原来的增加了 13.2 克。 求: (1)发生反应的二氧化碳的质量; (2)生成的碳酸钠的质量。 【培优训练】 1.在 A+3B=2C+2D 的反应中,14 克 A 完全反应生成 44 克 C 和 18 克 D,若 A 的相对分 子质量为 28,则 B 的相对分子质量是 A.16 成功无限,成就学生梦想! ( ) C.64 6 B.32 D.96 学习热线:0755-28704316 科学 2.右图是实验室中一瓶过氧化氢溶液的标签。某同学为了测定该溶液中溶质的质量分 数是否与标签上相符,用烧杯取该溶液 50 克,加入二氧化锰 1 克,完全反应后,称得烧 杯内剩余物的总质量为 49.4 克。请回答下列问题: ⑴二氧化锰在反应中的作用是 ⑵完全反应后生成氧气的质量为 。 。 ⑶通过计算回答,该过氧化氢溶液中的溶质质量分数是否与标签上相符? 3.氮化铝(AlN)被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下,氮化铝 可通过如下反应制得:Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO,现欲制备 13.3 吨氮化铝,需要参加反应 的氮气质量多少? 4.用不纯的锌与稀硫酸反应能加快产生氢气的速率,实验室用 13g 锌粉和 2g 铜粉的 混合物与足量的稀硫酸反应,可生成多少克氢气? 成功无限,成就学生梦想! 7 学习热线:0755-28704316 科学 5.将 16 g 硫在给定量的氧气中燃烧,有如下实验数据: 实验Ⅰ 给定氧气的质量 生成二氧化硫质量 分析数据回答: (1)在三次实验中,第__________次恰好完全反应; (2)在第__________次实验中氧气有剩余,剩余__________g; (3)第__________次实验中硫有剩余,剩余__________g。 6. 某同学模拟工业炼铁原理,用如图所示装置进行实验。取 8g 氧化铁,通入足量一 氧化碳,充分反应后,冷却,将玻璃管中的固体移入盛有 49g 硫酸溶液的烧杯中,恰好完 全反应。 1.5 g 3.0 g 实验Ⅱ 16 g 32 g 实验Ⅲ 20 g 32 g (1)该同学首先按如图所示装配好仪器,检查了气密性并装好仪器,接下来的操作 是____________________________(只写一步即可) 。 7.取若干克氯酸钾和二氧化锰的固体混合物,在试管中加热至不再有气体放出,将试 管内的剩余固体冷却后溶于水,过滤、洗涤、干燥得到纯净固体 3.25g,还得到 100g 溶质质量分数为 7.45%的滤液。 (写出必要的计算过程) (1) 写出反应的化学方程式: (2) 推断试管内剩余固体中含有哪些物质?各为多少克? (3) 计算氯酸钾的质量及反应放出气体的质量。 (4) 计算原混合物中氯元素的质量分数。 。 成功无限,成就学生梦想! 8 学习热线:0755-28704316 科学 8.在科学家眼里,二氧化碳是可以利用的重要资源。在一定条件下,二氧化碳和金属 钠反应可以制金刚石 [CO2+4Na C(金刚石)+2Na2O] 请计算 92 g 金属钠理论上可制得含碳 96%的金刚石的质量。 9.根据图 12 所示的信息计算: (1)加入的稀硫酸质量为 g。 (2)所用稀硫酸溶质的质量分数。 (化学方程式:2KOH + H2SO4 === K2SO4 + 2H2O) 10.将氯化钠和硫酸钠固体混合物共 15g 完全溶于水后,加入一定质量分数的氯化钡 溶液 208g,恰好完全反应,过滤、洗净、烘干得到 23.3g 沉淀。计算: (1)所加氯化钡溶液的溶质质量分数; (2)原固体混合物中氯化钠的质量。 11.某工厂利用废硫酸和废铁屑起反应来制取硫酸亚铁。现有废硫酸 9.8t(H2SO4 的质量分 数为 10%)与足量的铁屑起反应,理论上可生产 FeSO4 的质量是多少? 成功无限,成就学生梦想! 9 学习热线:0755-28704316 科学 12.我市东部山区盛产石灰石,某校课外活动小组