利用化学方程式简单计算.docx
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利用化学方程式简单计算
利用化学方程式简单计算
一、考点突破
课标扫描
考点展示
常考题型
分值
能根据化学方程式进行简单计算,理解化学方程式计算的解题步骤和思路,提高分析问题、解决问题的能力
有关化学方程式的计算(信息型、表格型、图象型、实验型)
选择题、计算应用题
4~8分
二、重难点提示
重点:
信息型、表格型、图象型、实验型化学方程式的计算。
难点:
表格数据型、图象型、实验分析型化学方程式的计算。
一、方程式计算
1.根据化学方程式计算是从量的方面来研究物质变化规律的,正确书写化学方程式,深刻理解化学方程式表示的各物质间的质量关系是进行有关计算的理论依据。
2.根据化学方程式计算的一般步骤
例题3克镁在氧气中充分燃烧,可以生成多少克氧化镁?
解:
设可生成氧化镁的质量为X
(1)设未知数…………设
(2)写出化学方程式……写
4880(3)找出有关物质的式量、
3gX已知量和未知量……找
(4)列比例式,求解……列
………………………求
=5g
答:
3克镁在氧气中充分燃烧可生成5克氧化镁。
(5)简明地写出答案……答
随堂练习
利用化学方程式进行计算的依据是()
A.化学方程式表示了一种化学反应的过程
B.化学方程式表示了反应物、生成物和反应条件
C.化学方程式表示了反应前后反应物和生成物的质量关系
D.化学方程式中,各反应物质量比等于各生成物质量比
3.常见类型
计算反应物、生成物各物质之间的质量比
已知某反应物或生成物的质量,计算完全反应后反应物或生成物的质量
类型
含一定量杂质(杂质不参加反应)的反应物或生成物质量的计算
涉及气体体积的计算
涉及多步反应的计算
4.有关计算公式:
①纯净物的质量=不纯物的质量×纯净物的质量分数=不纯物的质量×(1-杂质的质量分数)
②不纯物总质量中含有纯净物的质量分数(纯度):
③一定体积的气体换算成一定质量的气体:
5.解题思路:
①审题:
认真阅读题目,反复推敲关键字句,准确理解题意。
②析题:
运用所学知识剖析题目,理清层次,挖掘隐含信息,排除干扰条件,分析已知和待求。
明确物质间关系,寻找解题突破口。
③解题:
解题时要做到思路清楚,方法正确,步骤清晰(设未知、写化学方程式、找关系量、列比例式、求未知、写答案),计算准确,书写规范。
④验题:
检查所用条件是否符合题意,是否全部解出所求问题,单位是否统一,计算是否正确等。
典型例题
知识点1:
质量守恒型
例题1在反应2A+5B=2C+4D中,C、D的相对分子质量之比为9∶22,若2.6gA与B完全反应,生成8.8gD,则在此反应中B与D的质量比为()
A.4:
9B.8:
1C.10:
11D.31:
44
知识点2:
信息反应型
例题2(福建泉州)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12.3t氮化铝,需要参加反应的氮气(N2)的质量是多少?
思路导航:
此题中所涉及的化学反应我们没学过,化学方程式以信息的形式给出,同学们只要熟练掌握有关化学方程式计算的原理和步骤,利用所给氮化铝的质量即可求出氮气的质量。
答案:
设需要参加反应的氮气的质量为x。
Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO
2882
x12.3t
x=4.2t
答:
需要参加反应的氮气的质量为4.2t。
知识点3:
气体体积型
例题3(福建莆田)如图所示进行实验:
S+O2
SO2。
已知集气瓶的容积为150mL,氧气的密度为1.4g/L,为了节约药品,理论上所取硫的质量不能超过多少克?
(计算结果保留两位小数)
思路导航:
此题是一道涉及气体体积的化学方程式计算题,在解题的同时对学生进行了环境保护意识及节约药品观念的教育。
根据集气瓶的容积150mL及瓶内NaOH溶液的体积20mL可求出瓶内氧气的体积,结合氧气的密度即可求出氧气的质量,然后利用题给化学方程式即可求出硫的质量。
答案:
氧气的质量=(0.15L-0.02L)×1.4g/L=0.18g
设所需硫的质量最多为x。
S+O2
SO2
3232
x0.18g
x=0.18g
答:
理论上所取硫的质量不能超过0.18g。
知识点4:
表格数据型
例题4某校兴趣小组在实验室中完成制取氧气的实验。
他们取氯酸钾和二氧化锰的混合物共3.0g放入大试管中加热,并在不同时刻测定试管内剩余固体物质的质量(如下表):
反应时间/min
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
剩余固体质量/g
2.55
2.25
2.10
2.04
2.04
分析表中数据,完成下列问题:
(1)完全反应后,生成氧气的质量为_______________g;
(2)原混合物中氯酸钾的质量分数是多少?
(精确到0.1%)
思路导航:
氯酸钾受热分解出氧气,根据质量守恒定律可知,随着反应的进行,剩余固体的质量逐渐减少,当氯酸钾完全分解时,剩余固体的质量不再变化。
观察表中数据可以看出,当反应进行到2.5min时,氯酸钾就分解完了。
此时生成氧气的质量为3.0g-2.04g=0.96g。
然后根据氧气的质量利用化学方程式求出氯酸钾的质量,进而求出原混合物中氯酸钾的质量分数。
答案:
(1)0.96
(2)设氯酸钾的质量为x。
2KClO3
2KCl+3O2↑
24596
x0.96g
x=2.45g
原混合物中氯酸钾的质量分数为2.45g/3.0g×100%=81.7%
答:
原混合物中氯酸钾的质量分数为81.7%。
知识点5:
图象信息型
例题5过氧化氢溶液长期保存会自然分解,浓度会变小。
小军从家中拿来一瓶久置的医用过氧化氢溶液,和同学们一起进行实验。
他们取出该溶液51g,加入适量二氧化锰,生成气体的质量与反应时间的关系如图所示。
(1)完全反应后生成氧气的质量为。
(2)计算该溶液中过氧化氢的质量。
思路导航:
过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰会产生氧气,随着反应的进行,产生的氧气逐渐增加,当过氧化氢完全分解后,氧气的质量不再增加。
根据图象可知,过氧化氢完全分解后生成氧气的质量是0.48g,根据氧气的质量利用化学方程式即可求出溶液中过氧化氢的质量。
答案:
(1)0.48g
(2)解:
设51g过氧化氢溶液中含过氧化氢的质量为x。
2H2O2
2H2O+O2↑
6832
x0.48g
x=1.02g
答:
该溶液中过氧化氢的质量为1.02g。
知识点6:
含杂质型
例题6(贵州遵义)煤是重要的化工原料,用煤做燃料不仅是极大的浪费,而且因煤中含有硫的化合物(如FeS2),燃烧时生成SO2气体,造成对环境的污染。
有一种煤含5%的FeS2(假设煤中除FeS2外的其他成分中不含硫元素)。
燃烧时,设煤中的硫全部转化为二氧化硫被排入大气,FeS2燃烧时的化学方程式为4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2,某火力发电厂燃烧3000吨这种煤,可产生多少吨SO2?
思路导航:
先计算出3000吨煤中含FeS2的质量,然后用化学方程式求出生成的SO2的质量。
答案:
3000吨煤中含FeS2的质量为3000吨×5%=150吨
设可产生SO2的质量为x。
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
480512
150tx
x=160t答:
可产生SO2的质量为160吨。
知识点7:
元素守恒型
例题7(黑龙江哈尔滨)实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气,加热一段时间后剩余固体混合物10g,继续加热至完全反应后固体变为9.04g,再将固体加水充分溶解、过滤、干燥得到1.59g黑色固体。
求10g剩余固体混合物中氯元素的质量分数为()
A.7.1%B.35.5%C.28.4%D.42.6%
思路导航:
根据题给信息可知,KClO3完全分解后得到KCl和MnO2混合物的质量为9.04g,其中MnO2的质量为1.59g,则KCl的质量为9.04g-1.59g=7.45g,7.45gKCl中Cl元素的质量为7.45g×(35.5/74.5)×100%=3.55g,根据化学反应中Cl元素质量守恒可知,10g固体混合物中Cl元素的质量也是3.55g,则10g剩余固体混合物中Cl元素的质量分数为3.55g/10g×100%=35.5%。
答案:
B
知识点8:
关系式型
例题8把红磷放在氧气中燃烧制取14.2g五氧化二磷,如果氧气由高锰酸钾分解获得,计算所需高锰酸钾的质量。
思路导航:
两个反应的化学方程式为:
4P+5O2
2P2O5
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
分析两个化学方程式可得关系式:
5O2~2P2O5,2KMnO4~O2,由此可得五氧化二磷与高锰酸钾之间的关系:
2P2O5~10KMnO4,即P2O5~5KMnO4,据此关系根据五氧化二磷的质量即可求出高锰酸钾的质量。
答案:
设所需高锰酸钾的质量为x。
P2O5~5KMnO4
142790
14.2gx
x=79g
答:
所需高锰酸钾的质量为79g。
知识点9:
反思评价型
例题9工业上用电解氧化铝的方法制取单质铝的化学方程式为2Al2O3
4Al+3O2↑,对“电解10t氧化铝最多可生产多少吨铝?
”一题,小丽和小明两位同学分别采用了两种不同的计算方法,如下表:
小丽同学的解法
小明同学的解法
解:
设铝的质量为x。
2Al2O3
4Al+3O2↑
204108
10tx
x≈5.3t
答:
最多可生产5.3t铝。
解:
氧化铝中铝元素的质量分数为
×100%
=
×100%=53%
铝的质量为10t×53%=5.3t
答:
最多可生产5.3t铝。
请回答下列问题:
(1)你认为他们的解题思路和方法都正确吗?
________。
(2)对“34g过氧化氢完全分解(化学方程式为2H2O2
2H2O+O2↑)产生氧气的质量为多少?
”一题,你认为也能用上述两种方法解答吗?
请说明理由。
试着写出正确解法的解题过程。
思路导航:
此题是一道评价型计算题。
(1)在反应2Al2O3
4Al+3O2↑中,由于Al2O3中的Al元素完全转化到生成物Al中,则Al2O3中Al元素的质量就是生成的Al的质量,据此可利用化学式进行计算,因此,小丽和小明的解题思路和方法都正确。
(2)在反应2H2O2
2H2O+O2↑中,H2O2中的O元素没有完全转化到生成物O2中,因此,H2O2中O元素的质量并不是生成的O2的质量,故不能利用化学式进行计算。
答案:
(1)正确
(2)不能,因为H2O2中的O元素没有完全转化到生成物O2中,因此,H2O2中O元素的质量并不是生成的O2的质量,故不能利用化学式进行计算。
解:
设产生氧气的质量为x。
2H2O2
2H2O+O2↑
6832
34gx
x=16g
答:
34g过氧化氢完全分解产生16g氧气
1.根据化学方程式计算的解题技巧
(1)元素守恒法
根据质量守恒定律可知,化学反应中各元素的质量不变,在进行化学方程式计算时,如果能抓住化学反应前后元素质量不变这一特点,仅仅利用化学反应的始态和终态即可顺利解题,这样就能省去很多中间环节,跳过有关化学方程式的繁杂计算,使计算过程化繁为简,化难为易。
(2)差量法
在进行生成物中有气体或沉淀的化学方程式计算时,如果题目中给出反应前后物质的质量差,则应根据反应原理分析出现质量差的原因(一般是因为生成了气体或沉淀),找出差量与已知量、未知量之间的关系,然后再列比例式计算,这样计算起来十分简便。
(3)关系式法
对于涉及多个化学反应的计算题,如果能用一种简式表示两种或两种以上物质间的数量关系,利用这种简式计算,会省去中间繁杂的过程,使化学计算变得简单快捷。
寻找关系式的途径一般有:
从几个化学方程式中寻找;从几个化学式中寻找;从物质对应的差量之间的关系中寻找。
2.表格数据型计算题的解法
表格数据型计算题是将实验过程中所记录的数据以表格形式呈现出来,要求学生通过分析进行相关的判断和计算。
解答此类题的关键是仔细观察表中数据发生变化的那种物质,分析其数据变化的规律,找出何时出现不符合规律的变化,确定最后不变的数据,以此为突破口结合反应物的成分及发生的化学反应的特点进行分析。
3.图象型计算题的解法
图象型计算题是指用坐标曲线给出化学反应中某些量的关系及变化规律的计算题,主要有两种情况:
一种是某种生成物(气体或沉淀)的量随时间变化的图象,另一种是某种生成物(气体或沉淀)的量随某种反应物的量变化的图象。
解答此类题的关键是结合题中化学反应的特点认真分析图象,弄清纵坐标和横坐标的含义、曲线变化的趋势走向及一些特殊点(起点、折点、终点等)的意义,找出有用的数据(一般是某些特殊点的横、纵坐标),再结合相关知识进行计算。
过手训练
1.铝在氧气中燃烧,生成Al2O3。
在这个反应中,Al、O2、Al2O3的质量之比为()
A.27∶32∶102B.27∶16∶43
C.4∶3∶2D.9∶8∶17
2.每燃烧6g碳,进入大气层中的二氧化碳的质量是()
A.11gB.22gC.44gD.66g
**3.在A+3B=2C+2D的反应中,14gA完全反应生成44gC和18gD,若A的相对分子质量为28,则B的相对分子质量为()
A.16B.32C.64D.96
*4.在反应X+Y=Z+R中,20gX和5gY恰好完全反应,生成9gR,则5gX与足
量的Y反应生成Z的质量为()
A.16gB.8gC.4gD.无法计算
*5.分别用相同质量的过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾、水为原料制取氧气,产生氧气最少的是()
A.过氧化氢B.高锰酸钾C.氯酸钾D.水
**6.某气体物质3.0g在空气中完全燃烧,生成CO24.4g,同时生成1.8gH2O。
则对该物质的相关判断正确的是()
A.该物质只含碳、氢元素
B.该物质一定含碳、氢元素,可能含有氧元素
C.该物质由碳、氢、氧三种元素组成
D.该物质分子中碳原子和氢原子的个数比为1∶1
7.“节能减排”是保护环境的有效措施。
已知二氧化碳和氢气在催化剂及加热条件下可转化为水和甲烷:
CO2+4H2
CH4+2H2O。
若66g二氧化碳发生转化,得到甲烷的质量是。
*8.取只含碳酸氢钙的硬水ag,充分加热,发生如下反应:
Ca(HCO3)2
CaCO3↓+CO2↑+H2O,得到沉淀1.0g。
回答下列问题:
(1)碳酸氢钙中钙元素与氧元素的质量比为。
(2)计算此硬水中碳酸氢钙的质量是多少?
(3)将ag这样的硬水充分煮沸,理论上可得到的软水的质量为。
*9.最近,我国部分城市首次使用二甲醚作为公交车的燃料,有效解决了公交车冒黑烟
的问题。
二甲醚燃烧的化学方程式可表示为:
CaHbOd(二甲醚)+3O2
2CO2+3H2O
请通过计算回答:
(1)a=;b=;d=。
(2)23g二甲醚充分燃烧需要多少克氧气?
生成多少克二氧化碳?
**10.金属氢化物如氢化钙(CaH2)、氢化钠(NaH)是一种重要的制氢剂,与水接触时,分别发生如下反应
:
CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑NaH+H2O=NaOH+H2↑
(1)若某化学反应需要消耗10g氢气,需要消耗多少克NaH?
(2)登山运动员登山时也需通过金属氢化物与水反应获得氢气以提供必需的能量。
小红认为,若用CaH2替代NaH,有利于登山运动员减轻包袱负担。
为什么?
*11.(武汉)如下图所示,实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气,实验的相关数据如下表。
气体发生装置内物质的总质量
反应前
35.6
反应后
34.8
(1)反应中二氧化锰的作用是。
(2)反应生成的氧气的质量为g(结果精确到0.1g,下同)。
(3)计算参加反应的过氧化氢的质量,写出必要的计算过程。
*12.(怀化)已知R+H2SO4=RSO4+H2↑,若13克金属R与足量稀硫酸完全反应可制得0.4克氢气。
试分析:
(1)RSO4中R的化合价为。
(2)通过计算确定R的相对原子质量。
**13.饲养观赏鱼可以陶冶人的情操,增进人们对生活的热爱,空运观赏鱼必须密封。
为了解决鱼的吸氧问题,可在水中加入过氧化钙(化学式为CaO2),过氧化钙与水反应生成氢氧化钙【Ca(OH)2】与氧气。
(1)写出过氧化钙与水反应的化学方程式:
____________________________。
(2)一养鱼爱好者欲测定所用的过氧化钙的质量分数,做了如下实验:
称取样品2.0g加入到适量的水中,生成了224mL氧气(氧气的密度为1.43g/L)。
试计算所用样品中过氧化钙的质量分数。
**14.小意和小思同学对化学计算很有心得。
以下是他们解答一道计算题的实录。
请你一起参与研究并完成相关问题。
(计算结果精确到0.01)
[题目]已知:
2KClO3
2KCl+3O2↑,将10g氯酸钾和2g二氧化锰混合后放入试管中加热,收集所需量的氧气后,停止加热让试管冷却,称得试管内剩余固体的质量为7.2g。
求生成的氯化钾的质量。
(1)小意很快得到(10g+2g–7.2g)是(填化学式)的质量,进而求出KCl的质量是g。
(2)小思依据上述计算的结果发现题目数据有问题。
请你通过简单的计算,论证他的发现。
(3)如何才能更正该题呢?
小意和小思认为有许多方法,例如将题目中的“10g氯酸钾”改为“ag氯酸钾”,其它物质的质量不变,则a的取值范围是_______________。
**15.解决问题常面临着方法的选择,面对不同的结果我们应该继续探索。
为得知7g高锰酸钾完全分解能产生多少克氧气,小明和小研分别采取了下列方法:
小明:
实验测定法
小研:
计算法
小明在老师的指导下,将7g高锰酸钾充分加热,得到氧气600cm3。
解:
高锰酸钾中氧元素的质量分数
=
×100%
=
×100%=40.5%
氧气的质量为:
7g×40.5%=2.84g
答:
7g高锰酸钾完全分解产生2.84g氧气。
请回答:
(1)在本实验条件下,氧气的密度为1.4×10-3克/厘米3,则由小明的测量结果可算出7g高锰酸钾分解后产生的氧气的质量为________克。
(2)大家经过讨论,认为小研的计算方法明显错误,此题不能采用该方法计算氧气质量的一项理由是________。
A.高锰酸钾中含氧元素
B.锰酸钾和二氧化锰中含氧元素
C.氧气中含氧元素
(3)请通过化学方程式计算7g高锰酸钾完全分解所产生的氧气的质量。
(4)若实验操作无误,不考虑实验中的误差,针对小明的测定结果与你的计算结果,请提出一种合理的猜想:
_________________________________________。
1.D2.B
3.B解析:
根据质量守恒定律可知,参加反应的B的质量为44g+18g-14g=48g,设B的相对分子质量为x。
A+3B=2C+2D
283x
14g48g
28∶3x=14g∶48g解得x=32
4.C解析:
根据质量守恒定律可知,20gX和5gY恰好完全反应,生成9gR,同时
生成Z的质量为20g+5g-9g=16g,设5gX与足量的Y反应生成Z的质量为m。
X+Y=Z+R
20g16g
5gm
20g∶16g=5g∶m解得m=4g
5.B解析:
设过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾、水的质量均为1g,根据化学方程式分别计算出生成的氧气的质量,进行比较即可。
6.C解析:
根据化学反应前后元素种类不变可知,该气体物质中一定含有C、H元素,可能含有O元素。
根据化学反应中元素质量守恒可知,该气体物质中C元素的质量为4.4g×12/44=1.2g,H元素的质量为1.8g×2/18=0.2g,C、H元素的总质量为1.2g+0.2g=1.4g<3.0g,说明该气体物质中一定还有O元素。
该物质分子中碳原子和氢原子的个数比为(1.2g/12)∶(0.2g/1)=1∶2。
7.24g
8.
(1)5∶12
(2)设碳酸氢钙的质量是x。
Ca(HCO3)2
CaCO3↓+CO2↑+H2O
162100
x1.0g
162∶100=x∶1.0g
x=1.62g
答:
此硬水中碳酸氢钙的质量是1.62g。
(3)(a-1.44)g
解析:
(3)根据化学方程式,可计算出得到1.0g沉淀的同时,生成CO2的质量为0.44g,因此,将ag这样的硬水充分煮沸,理论上可得到的软水的质量为ag-1.0g-0.44g=(a-1.44)g。
9.
(1)261
(2)设23g二甲醚充分燃烧需要氧气的质量为x,生成二氧化碳的质量为y。
C2H6O+3O2
2CO2+3H2O
469688
23gxy
=
=
x=48gy=44g
“答:
23g二甲醚充分燃烧需要氧气的质量为48g,生成二氧化碳的质量为44g。
”
解析:
(1)根据化学反应前后原子的种类和数目不变确定a、b、d的值。
10.
(1)设制取10g氢气需要消耗NaH的质量为x。
NaH+H2O=NaOH+H2↑
242
x10g
24∶2=x∶10g解得x=120g
答:
制取10g氢气需要消耗NaH的质量为120g。
(2)根据化学方程式可知,每生成4份质量的氢气,需要消耗的氢化钙的质量是42份;而生成2份质量的氢气时,消耗的氢化钠的质量是24份。
显然,生成等质量的氢气时,所消耗的氢化钙的质量比氢化钠的更小。
解析:
同学们只要熟练掌握利用化学方程式计算的原理及方法步骤,问题
(1)便可迎刃而解;问题
(2)只要根据CaH2、NaH制取氢气的化学方程式,分析制取等质量的氢气所需两种制氢剂的质量,再结合实际问题,即可得出结论。
11.
(1)加快过氧化氢分解的速率
(2)0.8
(3)解:
设参加反应的过氧化氢的质量为x。
2H2O2
2H2O+O2↑
6832
x0.8g
68∶32=x∶0.8g
x=1.7g
答:
参加反应的过氧化氢的质量为1.7g。
解析:
(2)根据质量守恒定律,生成氧气的质量为35.6g-34.8g=0.8g。
12.
(1)+2价
(2)解:
设R的相对原子质量为x
R+H2SO4=RSO4+H2↑
x2
13g0.4g
解得x=65
答:
R的相对原子质量为65。
解析:
(1)根据化学式RSO4即可确定R的化合价。
(2)根据化学方程式,利用题给金属和氢气的质量即可计算出R的相对原子质量。
13.
(1)2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑
(2)氧气的质量为:
0.224L×1.43g/L=0.32g
设过氧化钙的质量为x。
2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑
14
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