化學計算的常用方法專題講座一第一章

從實驗學化學(一)質量守恒(原子守恒)依據化學反應的實質是原子的重新組合，因而反應前后原子的總數和質量保持不變。方法一守恒法[典例1]

(2019·石家莊調研)28g鐵粉溶于稀鹽酸中，然后加入足量的Na2O2固體，充分反應后過濾，將濾渣加強熱，最終得到的固體質量為A.36g B.40g C.80g D.160g解析28g鐵粉溶于稀鹽酸中生成氯化亞鐵溶液，然后加入足量的Na2O2固體，由于Na2O2固體溶于水后生成氫氧化鈉和氧氣，本身也具有強氧化性，所以充分反應后生成氫氧化鐵沉淀，過濾，將濾渣加強熱，最終得到的固體為Fe2O3，√所得Fe2O3固體的質量為：0.25mol×160g·mol－1＝40g。針對訓練1.(2018·長汀縣校級月考)有14gNa2O2、Na2O、NaOH的混合物與100g質量分數為15%的鹽酸恰好反應，蒸干溶液，最終得固體質量為A.20.40g B.28.60gC.24.04g D.無法計算解析混合物與鹽酸反應后所得溶液為氯化鈉溶液，蒸干后得到NaCl，√解得m(NaCl)≈24.04g。2.(2018·奉賢區二模)一定量的H2和Cl2充分燃燒后，將反應生成的氣體通入100mL1.0mol·L－1的NaOH溶液中，兩者恰好完全反應，生成NaClO為0.01mol，則燃燒前H2和Cl2的物質的量之比為A.5∶4 B.4∶5C.4∶3 D.3∶4√解析100mL1.0mol·L－1的NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質的量為1.0mol·L－1×0.1L＝0.1mol；兩者恰好完全反應，說明0.1molNaOH完全反應，生成的0.01molNaClO來自Cl2與NaOH的反應(Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O)，則氫氣和氯氣反應后剩余氯氣的物質的量為0.01mol，消耗NaOH的物質的量為0.02mol，發生反應NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，消耗NaOH的物質的量為：0.1mol－0.02mol＝0.08mol，則n(HCl)＝n(NaOH)＝0.08mol，所以原混合氣體中含有Cl2的物質的量為：0.01mol＋0.04mol＝0.05mol，氫氣的物質的量為0.04mol，燃燒前H2和Cl2的物質的量之比＝0.04mol∶0.05mol＝4∶5。(二)電荷守恒依據電解質溶液呈電中性，即陽離子所帶正電荷總數等于陰離子所帶負電荷總數或離子方程式前后離子所帶電荷總數不變。[典例2]將agFe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋

、Al3＋剛好沉淀完全，用去NaOH溶液100mL，則NaOH溶液的濃度為___________。0.2mol·L－1解析當Fe3＋

、Al3＋剛好沉淀完全時，溶液中溶質只有硫酸鈉，而Na＋全部來源于NaOH，且變化過程中Na＋的量不變。針對訓練√4.若測得雨水所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：根據表中數據判斷試樣的pH＝_____。易錯警示列式時不要忘了離子濃度前乘上離子所帶電荷數。4化學反應前后物質的量發生變化時均可用差量法，解題的一般步驟為(1)準確寫出有關反應的化學方程式。(2)深入細致地分析題意，關鍵在于有針對性地找出產生差量的“對象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質量、物質的量、氣體體積、壓強等，且該差量的大小與參加反應的物質的有關量成正比。(3)根據反應方程式，從“實際差量”尋找比例關系，列比例式求解。方法二化學方程式計算中的巧思妙解——差量法[典例3]為了檢驗某含有NaHCO3雜質的Na2CO3樣品的純度，現將w1g樣品加熱，其質量變為w2g，則該樣品的純度(質量分數)是√解析由題意知(w1－w2)g應為NaHCO3分解生成的CO2和H2O的質量，設樣品中NaHCO3質量為xg，由此可得如下關系：2×84

62x

w1－w2針對訓練5.將12gCO和CO2的混合氣體通過足量灼熱的氧化銅后，得到氣體的總質量為18g，則原混合氣體中CO的質量分數為______。87.5%解析設原混合氣體中CO的質量分數為x。28g44g44g－28g＝16g12xg18g－12g＝6g6.(2018·山東省實驗中學高三模擬)16mL由NO與NH3組成的混合氣體在催化劑作用下于400℃左右可發生反應：6NO＋4NH3

5N2＋6H2O(g)，達到平衡時在相同條件下氣體體積變為17.5mL，則原混合氣體中NO與NH3的物質的量之比有四種情況：①5∶3

②3∶2

③4∶3

④9∶7。其中正確的是A.①② B.①④ C.②③ D.③④√解析根據反應前后氣體的總體積，可用差量法直接求解。6NO＋4NH3

5N2＋6H2O(g)

ΔV(氣體的體積差)6mL4mL5mL6mL(5＋6)－(4＋6)＝1mL(理論差量)9mL6mL17.5－16＝1.5mL(實際差量)由此可知共消耗15mL氣體，還剩余1mL氣體，假設剩余的氣體全部是NO，則V(NO)∶V(NH3)＝(9mL＋1mL)∶6mL＝5∶3，假設剩余的氣體全部是NH3，則V(NO)∶V(NH3)＝9mL∶(6mL＋1mL)＝9∶7，但因該反應是可逆反應，剩余氣體實際上是NO、NH3的混合氣體，故V(NO)∶V(NH3)介于5∶3與9∶7之間，對照所給的數據知3∶2與4∶3在此區間內。關系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關系進行解題的一種方法，一般適用于多步進行的連續反應，因前一個反應的產物是后一個反應的反應物，可以根據中間物質的傳遞關系，找出原料和最終產物的相應關系式。它是化學計算中的基本解題方法之一，利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結果不易出錯，準確率高。方法三解答連續反應類型計算題的捷徑——關系式法針對訓練題組一根據原子守恒找關系式7.碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol·L－1鹽酸500mL。煅燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的質量是A.35g B.30g C.20g D.15g解析碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉化為氯化銅，溶解28.4g該混合物，消耗1mol·L－1鹽酸500mL，HCl的物質的量為0.5mol，根據氯元素守恒，則CuCl2的物質的量為0.25mol。根據Cu元素守恒可知，原混合物中含有Cu元素的物質的量為0.25mol，煅燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的物質的量為0.25mol，則m(CuO)＝0.25mol×80g·mol－1＝20g。√8.在氧氣中燃燒0.22g硫和鐵組成的混合物，使其中的硫全部轉化為二氧化硫，把這些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并轉變為硫酸，這些硫酸可用10mL0.5mol·L－1氫氧化鈉溶液完全中和，則原混合物中硫的百分含量為A.72% B.40% C.36% D.18%解析由S原子守恒和有關反應可得出：S～H2SO4～2NaOH32g2molm(S)0.5×10×10－3mol得m(S)＝0.08g√題組二根據電子守恒找關系式9.將Mg和Cu組成的2.64g混合物投入適量的稀硝酸中恰好反應，固體完全溶解時收集到NO氣體0.896L(標準狀況)，向反應后的溶液中加入NaOH溶液使金屬離子恰好沉淀完全，則形成沉淀的質量為_______。解析最終生成的沉淀是Mg(OH)2和Cu(OH)2，其質量等于合金的質量加上兩金屬離子所結合的OH－的質量。關鍵是求增加的n(OH－)，n(OH－)等于金屬單質所失電子的物質的量，

金屬所失電子數，等于硝酸所得電子數。4.68g故形成沉淀的質量＝2.64g＋0.12mol×17g·mol－1＝4.68g。10.將1.08gFeO完全溶解在100mL1.00mol·L－1硫酸中，然后加入25.00mLK2Cr2O7溶液，恰好使Fe2＋全部轉化為Fe3＋，且

中的鉻全部轉化為Cr3＋。則K2Cr2O7的物質的量濃度是______________。0.100mol·L－1題組三根據相關反應找關系式11.金屬錫的純度可以通過下述方法分析：將試樣溶于鹽酸，反應的化學方程式為Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，再加入過量的FeCl3溶液，發生如下反應：SnCl2＋2FeCl3===SnCl4＋2FeCl2，最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，反應的化學方程式為6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl===6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O。現有金屬錫試樣0.613g，經上述反應后，共用去0.100mol·L－1K2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量(假定雜質不參加反應，錫的相對原子質量為119)。答案Sn與K2Cr2O7物質的量的關系：3Sn～3SnCl2～6FeCl2～K2Cr2O73×119g1molx0.100×0.016mol12.黃鐵礦的主要成分是FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后，用濃度為0.02000mol·L－1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標準溶液25.00mL。(1)樣品中FeS2的質量分數是(假設雜質不參加反應)________(保留1位小數)。90.0%得關系式：m(FeS2)＝0.09000g樣品中FeS2的質量分數為90.0%。(2)煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產生SO2的體積(標準狀況)為__________L，制得98%的硫酸質