化学方程式的计算

很多同学在初中化学的学习中，成绩提高不了，所以我们应该找到原因的所在之处，然后解决，使自己的成绩提高。计算题在考试中是重点，占了很大的分值比重，所以我们应该重视。下面是学大的专家为大家总结的化学方程式的计算。

重点讲解

1.根据化学方程式计算的基本步骤

(1)根据题意写出配平的化学方程式.

(2)求出已知物和未知物的摩尔质量(有时可用物质的量)，分别写在化学方程式中有关的分子式下面，如果化学方程式中有关的分子式前面有系数，必须用这个系数去乘有关的摩尔质量.

(3)把已知和要求的量(用x代表)分别写在化学方程式中有关分子式的下面.

(4)从有关的四个量列出比例式，求出未知数x.

(5)写出答案.

说明：(1)化学方程式所表示的是纯净物质之间的量的关系，因此不纯物质的量必须换算成纯净物质的量，才能代入方程用比例计算.纯物质与不纯物质质量的换算关系：纯物量=不纯物量×纯物的组分含量.

(2)在计算中列出的比例式是正比例式.

(3)单位问题，一般来说统一单位当然最好.但不同物质也可以用两种不同的单位，只要注意它们成比例的关系就可以.

2.反应物过量计算

已知两种反应物的量，利用它们之间的质量比及物质的量之比来判断是否适量.如果有一种反应物过量，则应根据量少的反应物来进行计算.

3.多步计算

对于多步反应，可以根据几个化学方程式找出有关物质的关系式进行计算，使计算简化.如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算.如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移关系进行有关计算.

4.物质的纯度、转化率、产量

在生产过程中原料和产品难免有损耗或由于种种原因化学反应不一定进行完全，从而实验耗用原料量总大于理论计算量，而实际产量总小于理论产量.

原料转化率(利用率)=理论耗用原料量/实际耗用原料量×100%

产率=实际产量/理论产量×100%

难点突破

1.差量法

差量法是根据化学变化前后物质的量发生的变化，找出所谓“理论差量”.如反应前后气体体积、质量、物质的量、气体产生的压强、反应过程中热量的变化等.该差量的大小与反应物质的有关量成正比.差量法就是借助于这种比例关系，解决一定量变的计算题.解决此类题的关键是根据题意确定“理论差量”，再根据题目提供的“实际差量”，列出比例式，求出答案.

2.极值法

首先了解混合物各组成成分的性质，参与化学反应过程的各成分之间的数量关系.确定混合物中某一组分的量时往往利用极值法(即极端假设法)来分析、讨论.化学选择题的计算往往涉及到这种方法.作为大型计算也常常加上以方法分析或借助于设未知数列方程来解决实际问题.

【难题巧解点拨】

例1 为消除氮的氧化物(

 

 

)对大气的污染，工业上通常利用反应：

 

 

来保护环境.现有

 

 

和NO的混合气体3L，可用

 

 

恰好使其完全转化为

 

 

(气体体积均在相同条件下测定).则混合气体中

 

 

和NO的体积之比为( )

A.1：4 B.1：1

C.2：1 D.3：1

解析：设

 

 

和NO混合气体的平均分子式为

 

 

，依题意有

 

 

，则化学方程式配平为

 

 

，根据质量守恒可得x=1.75，按十字交叉法确定

 

 

和NO的体积之比：

 

 

即

 

 

答案：D

点悟：可以把

 

 

和NO混合气体看成

 

 

，通过方程式利用平均值法和十字交叉法解题.

例2 质量为25.6g的KOH和

 

 

混合物在250℃的密闭容器中充分反应后排出气体，冷却，称得残留固体的质量为20.7g，则原混合物中KOH与

 

 

物质的量关系正确的是( )

A.KOH大于

 

 

B.KOH等于

 

 

C.KOH与

 

 

任意比 D.KOH小于

 

 

解析：若KOH和

 

 

恰好完全反应(则KOH和

 

 

的物质的量为1：1)，设反应后固体质量减少xg

 

 

x=2.95g<25.6-20.7=4.9g 所以

 

 

过量.

答案：D

点悟：过量问题要先讨论恰好反应(不过量)的情况，再把实际情况与恰好反应的情况加以比较.这一题是用整体法加以分析的，是一种很好的思维方法.另根据此方法还可以解一些变式.

例3 某化工厂用接触法生产硫酸时，所用黄铁矿含

 

 

为78%，在煅烧制备

 

 

时损失硫为6%，如果

 

 

生成

 

 

的转化率为90%，

 

 

的吸收率为90%.问生产500t98%的浓硫酸，在理论上需用这种黄铁矿多少吨?

解析：在沸腾炉煅烧硫铁矿损失6%的硫，即损失6%的黄铁矿.计算时生产过程中涉及的各种损失率、转化率、吸收率等在中学计算中，可统一看作

 

 

的利用率.在多步反应的计算中要善于找出相关物质之间的物质的量关系式.

据S原子守恒找到相关物

 

 

和

 

 

的关系式进行计算：设需硫铁矿xt

 

 

x×78%×(1-6%)×90%×90%t 500×98%t列比例式得x=505.1t

答案：理论上需要这种黄铁矿505.1t.

点悟：多步计算中化合物的损失率(或利用率)与所含元素的损失率(或利用率)相等，用累积相乘法式解多步计算(如工业制硫酸、硝酸等)的方法.

【拓展延伸探究】

例1 将

 

 

锌加到

 

 

20%HC1溶液中去，反应结果共放出nL氢气(标准状况)，则被还原的HC1的物质的量是( )

A.

 

 

B.

 

 

C.

 

 

D.

 

 

解析：用淘汰法：本题给出了三组数值，似乎都可求出被还原HC1的物质的量，但是由于

 

 

的具体数值不知道，因而究竟谁过量，无法做出准确的判断，因而各选项中含有

 

 

者皆不可选，排除A、B、C，从而可知答案为D.

答案：D

点悟：解答本题常犯的一种错误是：看到一种数据(包括字母式数据)就有一种想计算的心理，不对数据做合理分析，在考试中常因一时冲动忽视题目设置的陷阱而不能自拔.本题就是一种信号.

例2 硝酸与金属反应，其还原产物随金属的活泼性和硝酸浓度不同，可分别为

 

 

、NO、

 

 

和

 

 

等.已知6.5g某金属与过量稀硝酸反应(并无气体放出)，反应后所得溶液加入过量热碱溶液可放出一种气体，其体积为560mL(标准状况下).溶于硝酸的金属是__________________，推理过程是____________________________________.

解析：根据题意，发生的化学反应为：

 

 

，

 

 

，得关系式

 

 

.设金属相对原于质量为Mr(n为M的化合价)，则有8Mr/6.5=n/0.025，M=32.5n.

讨论：①当n=1，Mr=32.5，无对应的金属.②当n=2，Mr=65，锌符合题意.③当n=3，Mr=97.5，无对应的金属.④当n=4，Mr=130，无对应的金属.

答案：锌;推理过程见上

点悟：解题中讨论方法是应用数学解不定方程的知识.在化学计算中，若未知数多于数学方程数，求解未知数的问题就转化为解不定方程.

例3 0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物(NO、

 

 

、

 

 

)混合气体共0.05mol.该混合气体的平均相对分子质量可能是( )

A.30 B.46 C.50 D.66

解析：用极值法：铜完全溶于硝酸，只生成NO，根据电子得失守恒，得到关系式3Cu—2NO;同理，只生成

 

 

，得

 

 

;只生成

 

 

，得

 

 

.则

 

 

根据混合气体共0.05mol可得两种组合：NO和

 

 

，

 

 

和

 

 

.分别列式计算，

设NO为xmol，

 

 

为ymol 设

 

 

为xmol，

 

 

为ymol

 

 

所以平均相对分子质量的范围为44.4

答案：BC

点悟：从“铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物(NO、

 

 

、

 

 

)混合气体共0.05mol”的条件容易想到用极值法，但两种组合：NO和

 

 

，

 

 

和

 

 

的结论不敢再深入下去分析，此题好在两次应用极值法，对于极值法思维解题掌握不全面的同学是一挑战.

【命题趋势分析】

1.守恒法

所谓守恒，就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒等作为依据，寻找化学式中正负化合价总数绝对值相等;复分解反应中阴阳离子所带的正负电荷总量相等;电解质溶液中阴阳离子电荷守恒;氧化还原反应中氧化剂与还原剂得失电子总数相等;物质(如

 

 

)中各元素对应粒子的数量关系守恒;几个连续或平行反应前后某种粒子的物质的量相等，作为解题的基本思路.运用守恒法解题既可避免书写繁琐的化学方程式，提高解题的速度，又可避免在纷杂的解题背景中寻找关系式，提高解题的准确度.

2.十字交叉法

(1)适用范围：在原混合体系中各组分的特性具有加合性.

(2)适用类型：同位素原子量混合计算、平均分子量的计算、混合密度计算、混合质量分数计算、混合燃烧热计算、混合消耗量计算、分子的平均组成计算.

3.借助数学工具解决化学问题

中学阶段，与化学联系最紧密的是数学学科.在平时的学习过程中要有意识地加强与数学知识的联系，抓住在数学知识中那些相互联结的知识点，挖掘出隐含在其中的综合交叉元素，以形成一体化的知识网烙，为提高综合能力打下基础.化学计算能力以化学知识的技能为载体，测试考生将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具，通过计算的推理，解决化学问题的能力.主要包括数轴的借用、函数的思想、讨论的方法、空间想象的能力及不等式的迁移等多方面的知识.

这类题目的解题思路是：运用所掌握的数学知识，通过分析化学变量之间的相互关系，建立一定的数学关系(等式、函数、几何模型、图像关系、不等式、数列、数轴)，用以解题.

同学们了解了化学方程式的计算，在考试中我们就应该重视关于计算题的学习，应用高效的方法，提高我们的正确率，这样在考试中才能考取好成绩。