化学式计算专题 一、根据化学式的计算可归纳为以下两种: 1. 计算相对分子质量 例 1:分别计算硝铵、蓝矾的相对分子质量 - 解析: 如 (OH ) =17、 (NH4+) M =18、 (SO42 M 解析 在计算中最好熟记常见原子团的“相对分子质量”, M - - - 2 )=98、 M(CO3 )=60、 M(NO3 )=62 等。结晶水合物中的“·”表示“+”,不表示“×”。 (注:M 表示相对分子质量) M(CuSO4·H2O)=64+96+18×5=250 M(NH4NO3)=18+62=80 2. 化合物中某元素的质量分数与延伸 例 2:有一包由 FeSO4 和 Fe2(SO4)3 组成的混合物,测知铁的质量分数为 31%,求混合物中硫元素的 质量分数。 解析:解答这类题宜用等效变式巧解。以 FeSO4 为立足点,将 Fe2(SO4)3 变形为 Fe (SO4)3/2,则原混 解析 合物可看成由 Fe 和 SO4 两种成分组成。有: 混合物中硫元素的质量分数为(1-31%)×(32/96)=69%×(1/3)=23% ) 例 3:在 FeO、Fe2O3、Fe3O4 三种化合物中,等质量的铁元素结合的氧元素的质量比( A.6∶9∶8 B.12∶8∶9 C.2∶3∶6 D.1∶3∶4 解析:将它们依次变为 Fe6O6、Fe6O9、Fe6O8,从中看出氧元素质量比为 6∶9∶8。选 A。 解析 例 4:某硝铵化肥样品,经测得其含氮量为 33.33%,求化肥中硝铵的纯度。 解析:纯度是指样品中含纯物质的质量分数。即: 解析 纯度=(纯物质的质量/含该纯物质样品的质量)×100% 此题解法甚多,如下: 解法一 设样品中含 NH4NO3 为χ% 纯 NH4NO3 中的氮元素的质量分数为(2N/ NH4NO3)×100%=(28/80)×100%=35% 则样品中氮元素的质量分数=χ%×35%=33.33%,解得χ%=33.33%/35%=95.23% 解法二 设样品中含 NH4NO3 为χ% 因 NH4NO3 中氮元素的质量分数为 35%(计算过程见上) ,由下列关系式得: 关系式:NH4NO3~2N 关系量: 100% 35% 已、未知:χ% 33.33% 列比例式得:100%/χ%=35%/33.33% χ%=33.33%×100%/35%=95.23% 解法三 设样品质量为 100g,其中所含硝铵的质量为χ 关系式:样品~NH4NO3~2N 关系量: 80 14×2 已、未知:100g χ 33.33 g 列比例式得:80/χ=28/33.33g χ=33.33g×80/28=95.23g 即χ%=95.23% 答:该化肥样品中硝铵的纯度为 95.23%。 例 5:某磁铁矿矿石(Fe3O4)500t,经测得含铁 217.3t,求该铁矿石中含 Fe3O4 的质量分数。 解析:由上面几道例题的分析可知,这道题解法甚多,用“关系式”法最为简捷。 解析 设纯 Fe3O4 的质量为χ,其中含 Fe 的质量为 217.3t 关系式:Fe3O4~3Fe 关系量: 232 56×3 1 已、未知:χ 217.3t 解得χ=300.08t,即可求得该铁矿石中含 Fe3O4 的质量分数为 60%。 练习某 练习 Na2S、Na2SO3(亚硫酸钠)和 Na2SO4 的混合物中,硫元素的质量分数为 32%,则此混合物 中氧的质量分数为( ) 。 A.18% B.22% C.23% D.46% 二、根据化学式通过计算确定某元素 例 6:某非金属 R 为+6 价,在其氧化物中 R 的质量分数为 40%,试通过计算确定 R 是什么元素。 解析:因 R 为+6 价,得知其氧化物的化学式为 RO3(正确地写出氧化物的化学式是解本题的关键) 解析 解法一 公式法 设 R 的相对原子质量为χ 依题意得:R 元素的质量分数=(R/RO3)×100%=40%,即[χ/(χ+16×3)] ×100%=40% 解得χ=32。查表相对原子质量为 32 的为硫元素,即 R 为硫元素。 解法二 关系式法 设 RO3 的相对分子质量为 M,R 的相对原子质量为χ。有: 关系式:RO3~3O M 16×3 100 100-40 M=16×3×100/(100-40)=80 则χ= RO3-3O=80-16×3=32 查表确定 R 为硫元素。 三、有关化学式形似问题的归纳 型一: 类型一: 例 7:相同质量的 SO2 和 SO3 中所含氧元素的质量比是多少? 解析:设二者的质量都为 m,则 SO2 和 SO3 中所含氧元素的质量比为: 解析 (SO2 中氧元素的质量分数×m)/(SO3 中氧元素的质量分数×m)=(2/64)/(3/80)=5/6 根据上例题型,可变型得下列练习题: 1) 质量比为 m∶n 的 SO2 和 SO3 中所含氧元素的质量比是多少? 2) 含相同质量氧元素的 SO2 和 SO3 的质量比是多少? 3) 所含氧元素质量比为 m∶n 的 SO2 和 SO3 的质量比是多少? 类型二: 类型二: 例 8:相同质量的 SO2 和 SO3 所含的分子个数比是多少?所含氧原子个数比又是多少? 解析:一定量物质中所含分子个数=物质质量/该分子的相对分子质量 相同质量的 SO2 和 SO3 所含的分子个数比=(m/64)/(m/80)=5/4 所含氧原子个数比=[(m/64)×2]/[(m/80)×3]=5/6 此题又可变型为: 含有相同质量氧元素的 SO2 和 SO3 的分子个数比是多少? 练习: 1.某 NH4Cl 样品中含有 92%的 NH4Cl,其中所含氮元素的质量分数是( ) A.46% B.34% C.28% D.24% 2.在 SO3 和 SO2 的两种物质中,相同的是( ) A.氧元素的质量分数 B.硫元素的质量分数 C.元素种类 D.原子个数比 3.下列物质中,属于纯净物的是( ) A.含的 65%的氧化铁 B.含氮 32%的硝酸铵 C.含钙 40%的碳酸钙 D.含碳 25%的二氧化碳 2 4.A、B 两种化合物均由 R 和氧两种元素组成的,在化合物 A 和 B 中,R 元素的质量分数分别为 50% 和 40%,若 A 的化学式为 RO2,则 B 的化学式为( ) A.R2O B.RO C.R2O3 D.RO3 5.在含四氧化三铁 58%的磁铁矿石中,铁元素的质量分数为 a%,在含氧化铁 60%的赤铁矿石中,铁 元素的质量分数为 b%(杂质中均不含铁) ,则 a 和 b 的数值关系正确的是( ) A.a=b B.ab D.无法确定 答案:1.D 2.C 3.C 4.D 5.A 选择题 1.某 NH4NO3 的样品经测定其氮元素质量分数为 37.5%,则可能混入的杂质为………【 A.NH4HCO3 B.(NH4)2SO4 C.CO(NH2)2 D.NH4Cl 】 2.有一包硫酸铵样品,经测定该样品的含氮量为 20.5%,则该样品中所含的一种杂质可能是下列中 的…………………………………………………………………………………【 A.NH4HCO3 B.NH4NO3 C.NH4Cl D.CO(NH2)2 】 3.常温下某气体可能由 SO2、CO、N2 中的一种或几种组成,测得氧元素的质量分数为 50%,则可能 组合是下列组合中的………………………………………………………………【 ①SO2 ②SO2、CO ③SO2、N2 B.②③⑤ ④CO、N2 C.①②⑤ ⑤SO2、CO、N2 D.①④⑤ 】 A.①②③ 4.某不纯的氧化镁(MgO)粉末中,测知其氧元素质量分数为 45%,且其中只含一种杂质,那么该杂 质可能是……………………………………………………………………………【 .. A.MnO2 A.20% B.CuO B.40% C.Fe2O3 C.50% D.Al2O3 】 D.80% 】 】 5.O2 和 SO2 组成的混合物中,氧元素的质量分数可能是…………………………………【 6.在碳氧两种元素组成的气体中,碳与氧的质量比为 3:5,则气体为……………………【 ①由 CO 或 CO2 组成的纯净物 ③由 CO 和 O2 组成的混合物 A.①② B.②③ ②由 CO 和 CO2 组成的混合物 ④由 CO2 和 O2 组成的混合物 C.③④ D.②④ 7.某气体可能由 CO、CO2 或 O2 中一种或多种气体组成,经测定其中只含有碳、氧两种元素,碳、 氧元素质量比为 1:2,则关于该气体的说法正确的是……………………………【 A.一定是纯净物 C.该气体中最多有 2 种物质 B.一定是 CO、CO2 的混合物 D.该气体最多可能的组合有 3 种 】 8.某一氧化碳气体中混有下列气体中的一种气体,经测定该混合气体中氧的质量分 数为 55%,则其混杂的气体可能是………………………………………………………【 A.SO2 B.CO2 C.NO2 D.H2O(气体) 】 9.某人排出的尿液中含 2%的尿素[CO(NH2)2] ,如不考虑其他成分,则该尿液中氮元素的质量分数 最接近下列数据中的……………………………………………………………【 A.2% B.9.3% C.0.93% D.20% 】 元素质量分数的求法 一、观察法 例 1.已知由 CuS、CuSO3、CuSO4 组成的混合物中,硫元素的质量分数为 x, 则混合物中氧元素的质 3 量分数为 ( ) A.1-3x B.1-2x C.1-x D.无法计算 分析:通过对混合物中各成分化学式的观察可以看出,三种化合物中 Cu、S 的原子个数比固定为 1: 1,质量比固定为 2:1(铜的相对原子质量是硫的两倍) 。由于混合物中硫元素的质量分数为 x,因 此,铜元素的质量分数为 2x,氧元素的质量分数为 1- x -2x=1-3x。符合题意的选项为 A。 二、整体法 例 2.已知在 NaHS、MgSO4 和 NaHSO3 组成的混合物中含硫 a%,则氧元素的质量分数为多少? 分析:由于 Na 和 H 的相对原子质量和等于 Mg 的相对原子质量,所以可以从质量角度将“NaH”视 为一个与 Mg 等效的整体。根据 Mg、S 质量比为 24:32 以及硫的质量分数为 a%,可得出混合物中 Mg(Na、H)的质量分数为 3a/4%,氧的质量分数为 1-a%-3a/4%=1-1.75a%。 三、转化法 例 3.已知 FeO、 2O3、 3O4 组成的混合物中, Fe Fe 铁与氧的质量比为 21: 8, 则混合物中 FeO、 2O3、 Fe Fe3O4 三种物质的质量比可能是 A. 9:20:5 B. 9:20:33 ( ) C. 2: 5:3 D. 5:6:3 分析 本题已知的是混合物中铁、氧两种元素的质量比,要求的是混合物 中三种物质的质量比, 然而单纯从质量关系的角度出发,却很难找到一条顺畅的答题思路。如果能抓住已知条件,将质量 比转化为原子个数比, 问题的解答就会由“疑无路”进入“又一村”的境界: 由铁与氧的质量比为 21: 8, 可得出混合物中铁与氧的原子个数比为 21/56:8/16=3:4。由于混合物的成分之一 Fe3O4 中的铁氧 原子数比与这一比值一致,因此,混合物中 Fe3O4 的质量无论多少,都不会影响混合物中铁原子与 氧原子的个数比为 3:4。通过对 FeO、Fe2O3 组成特点的分析又可得出,FeO、Fe2O3 必须按分子数 1:1 的比例混合,才能保证混合物中铁原子与氧原子的个数比为 3:4。从而得到混合物中三种氧化 物的分子个数比为 1:1:任意数,三种物质的质量比为: (56+16)(56×2+16×3) : :任意值=9: 20:任意值,符合题意的选项为 A、B。 四、变式法 例 4.CH3OH、C2H5OH、C4H10O 组成的混合物中,氧元素的质量分数为 y,则碳的质量分数为多少? 分析:本题的隐含条件必须通过对化学式进行变式的方法,才能挖掘出来。混合物中三种成分 化学式的变式结果分别是:CH2·H2O、 (CH2)2·H2O、 (CH2)4·H2O,由混合物中氧元素的质量分数 为 y,可得出混合物中“H2O”的质量分数为 9 y /8,“CH2”的质量分数为(1-9y /8) ,将(1-9y/8)乘 以 C 在“CH2”中的质量分数,便可得到混合物中碳的质量分数(1-9y/8)×12/14。 五、化合价法则法 例 5.Na2S、NaBr 的混合物中,钠的质量分数为 37%,求 Br 的质量分数? 分析:该题的解答用上述几种方法均难奏效,将混合物中各元素的化合价 利用起来,然后用正负化合价代数和等于零的规律(化合价法则)去列式求解不失为一种巧妙方法。 首先,设混合物的相对质量为 100,Br 的相对质量为 x,则混合物中 Na 的相对质量为 37,硫的相 对质量为(100 –x-37) ,从而得出 Na、S、Br 三种原子的原子个数分别为:37/23、 (100-x-37)/32、 x/80;接着,利用化合价法则列出方程----37×1/23+(100-x-37)×(-2)/32+x(-1)×/80=0;最 后,解此方程求出 x 的值为 46.6 克,得出混合物中 Br 的质量分数为 46.6%。 4