《利用化学方程式的简单计算》知识要点与例题精析
【知识要点】 一、理论依据及常见题型 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。 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 + O2 2CO2 微粒个数比：2 ∶ 1 ∶ 2 质量比： 2×28 ∶ 32 ∶ 88 （即7∶4∶11） 体积比： 2 ∶ 1 ∶ 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+O22H2O，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。 【例题解析】 例题 1．电解36克水能够得到标准状况下的氧气多少升（标准状况下，氧气的密度是1.429克/升）？ 【分析】此题属已知反应物的质量，求生成物的质量。再通过气体密度换算出生成气体的体积。已知水的质量，求氧气的质量，因此解题关系是通过化学方程式找到反应物水和生成物氧气间的质量关系，列比例式求解。 解：（1）设未知量，设生成氧气的质量为x。 （2）书写正确的化学方程式2H2O2H2↑ + O2↑ （3）计算出有关物质之间的质量关系 2H2O 2H2↑ + O2↑ 2×18 32 = 36 32 （4）列比例式，求解未知量 2H2O 2H2↑ + O2↑ 36 32 36克 x x = 32克 （5）进行质量、体积间换算 V氧气= x/1.429克/升=32克/1.429克/升=22.4升 （6）答题：电解36克水可制得标准状况下氧气22.4升。 温馨提示：根据化学方程式的计算一定要注意正确书写化学方程式，这是正确解题的前提条件。另外在解题过程中一定要规范，“设”、“写化学方程式”、“列相关的量”、“列比利式”、“解比例式”、“答”以及单位的使用等。最后注意化学式相对分子质量的计算，这是基础计算，也是好多同学易错之处。 例题 2．将16 g硫在给定量的氧气中燃烧，有如下实验数据：
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。 【分析】在实验Ⅰ中，16 g硫在1.5 g氧气中燃烧生成了3.0 g二氧化硫。由数据16 g＋1.5 g≠3.0 g，可知：此反应不是恰好完全反应；实验Ⅱ，16 g硫在16 g氧气中燃烧生成了二氧化硫，由数据16 g＋16 g＝32 g可知，实验Ⅱ是恰好完全反应的；并且参加反应的反应物和生成物的质量比是Ｓ：O2：ＳO2＝1：1：2。实验Ⅰ硫和氧气的质量比大于1：1，说明反应物有剩余，剩余的质量为16 g－1.5 g＝14.5 g。实验Ⅲ中16 g硫在20 g氧气中燃烧生成了32 g二氧化硫，由数据16 g＋20 g≠36 g说明反应并没有反应完全，硫和氧气的质量比小于1：1，说明氧气有剩余，剩余质量为20 g－16 g＝4 g。 答案：（1）Ⅱ （2）Ⅲ 4 g （3）Ⅰ 14.5 g 例题 3．我国第一部《室内空气质量标准》于2003年3月1日起实施，其中规定室内空气中甲醛（HCHO）含量不得超过0.1 mg/m3。甲醛的含量可根据下列反应测定； 4 KMnO4+5 HCHO+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+11H2O 现取某装修后的室内空气样品500 mL，用溶质质量分数为1.58×10-8（0.000 001 58%）的高锰酸钾溶液（其中加入适量的硫酸溶液）300 g，与其中的甲醛恰好完全反应。 （1）求500 mL该空气中甲醛的质量。 （2）通过计算说明，该居室内空气中甲醛含量是否符合国家规定的标准。 【分析】解：（1）设500 mL该空气中甲醛的质量为x 反应掉的高锰酸钾的质量为：300×103mg×1.58×10-8=4.74×10-3 mg 4 KMnO4 + 5HCHO + 6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+11H2O 4×158 5×30 4.74×10-3mg x x＝1.125×10-3 mg （2）所以空气中甲醛的含量为：1.125×10-3 mg /0.5 ×10-3 m3=2.25 mg/m3 因为2.25 mg/m3大于0.1 mg/m3，所以超过了国家规定的标准。 答：500 mL该空气中甲醛的质量1.125×10-3 mg。. 因为2.25 mg/m3大于0.1 mg/m3，该居室内空气中甲醛含量不符合国家标准。 温馨提示：当题干中所给的数据都没有办法直接带入化学方程式中进行计算时（都不是纯净物的质量或者无法判断是否完全参与反应等等），解决问题的钥匙往往是利用“质量守恒”。 | ||||||||||||||||
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质量,化学,计算
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