高中化学必修一有关化学方程式计算经典例题及变式练习

有关化学方程式的计算 其中包括守恒法 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 电荷守恒等 运用守恒法解题可避免在纷纭复杂得 解题背景中寻找关系式 提高解题的准确度 在进行多步反应的计算时 一般的解题步骤为 1 写出各步反应的化学方程式 2 根据化学方程式找出作为中介的物质 并确定已知物质 中介物质 所求物质之 间的量 质量或物质的量或相同条件下气体的体积 的关系 3 确定已知物质和所求物质之间的量的关系 4 根据所确定的已知物质和所求物质之间的量的关系和已知条件进行计算 例题 1 用 CO 还原 10 0 g 某磁铁矿石样品 所含的杂质不参加反应 生成 的 CO2再跟过量的石灰水反应 得到 12 8 g 沉淀 求磁铁矿石中 Fe3O4的质量分数 解析 本题发生的化学反应有 Fe3O4 4CO3Fe 4CO2 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 可以用 CO2作为 中介 得出下列关系 Fe3O4 4 CO2 4 CaCO3 即 Fe3O4 4 CaCO3 然后利用两者之间的质量关系或物质的量关系进行计算 1 关系式法 实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时 往往涉及到多步反应 从原料到 产品可能要经过若干步反应 测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程 对于 多步反应体系 依据若干化学反应方程式 找出起始物质与最终物质的量的关系 并 据此列比例式进行计算求解的方法 称为 关系式 法 关系式法常常应用于多步进行的连续反应 在多步反应中 第一步反应的产物 即 是下一步反应的反应物 根据化学方程式 每一步反应的反应物和生成物之间有一定 的量的关系 即物质的量之比是一定的 所以 可以利用某中间物质作为 中介 找 出已知物质和所求物质之间的量的关系 它是化学计算中的基本解题方法之一 利用 关系式法可以将多步计算转化为一步计算 免去逐步计算中的麻烦 简化解题步骤 减少运算量 且计算结果不易出错 准确率高 Fe3O4 4CO3Fe 4CO2 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 根据化学方程式 找出关系式 Fe3O4 4 CaCO3 232400 m Fe3O4 12 8 g m Fe3O4 400 8 12232g 7 42 g Fe3O4 100 0 10 42 7 g g 74 2 答 该磁铁矿石中 Fe3O4的质量分数为 74 2 例题 2 0 6 mol 镁与足量稀硫酸反应 得到的氢气与多少克氯酸钾完全分解制得 的氧气恰好完全反应 解析 此题涉及三个化学方程式 Mg H2SO4 MgSO4 H2 2H2 O2 2H2O 2KClO3 2KCl 3O2 由以上方程式可得下列关系式 Mg H2 1 2 O2 1 3 KClO3 即 3Mg KClO3 3 mol 122 5 g 0 6 mol m KClO3 m KClO3 mol3 mol0 6g 5 122 24 5 g 例例 2 将纯铁丝 5 21g 溶于过量稀盐酸中 在加热条件下 用 2 53gKNO3去氧化 溶液中 Fe2 待反应后剩余的 Fe2 离子尚需 12mL0 3mol LKMnO4溶液才能完全氧化 则 KNO3被还原后的产物为 A N2 B NO C NO2 D NH4NO3 解析 根据氧化还原反应中得失电子的总数相等 Fe2 变为 Fe3 失去电子的 总数等于 NO3 和 MnO4 得电子的总数 设 n 为 KNO3的还原产物中 N 的化合价 则 5 21g 56g moL 3 2 0 012L 0 3mol L 7 2 2 53g 101g mol 5 n 解得 n 3 故 KNO3的还原产物为 NO 答案为 B 典例变式 1 1 1 根据下列反应找出 FeS2与 KMnO4的关系式 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 2KMnO4 5SO2 2H2O K2SO4 2MnSO4 2H2SO4 2 根据下列反应找出 C 和 NH3的关系 C H2O g 高温 CO H2 CO H2O g 催化剂 CO2 H2 N2 3H2 催化剂 高温高压 2NH3 2 2 7 g 某铵态氮肥 不含 NO 3 与过量氢氧化钙混合后加热 将放出的氨气通入 25 mL 2 mol L 的 H2SO4溶液中 氨被充分吸收后 剩余的 H2SO4恰好跟 20 mL 3 mol L 的 NaOH 溶液反应 求该铵态氮肥中 N 的质量分数 例例 1 1 有一在空气中放置了一段时间的 KOH 固体 经分析测知其含水 2 8 含 K2CO337 3 取 1g 该样品投入 25mL2mol L 的盐酸中后 多余的盐酸用 1 0mol LKOH 溶液 30 8mL 恰好完全中和 蒸发中和后的溶液可得到固体的质量为多少 解析 本题化学反应复杂 数字处理烦琐 所发生的化学反应 KOH HCl KCl H2O K2CO3 2HCl 2KCl H2O CO2 若根据反应通过所给出的量计算非常繁琐 但若根据 Cl 守恒 便可以看出 蒸发溶液所得 KCl 固体中的 Cl 全部来自盐酸 中的 Cl 即 生成的 n KCl n HCl 0 025L 2mol L m KCl 0 025L 2mol L 74 5g mol 3 725g 2 2 差值法差值法 差值法依据 化学反应前后的某些变化找出所谓的理论差量 固体质量差 溶液质 量差 气体体积差 气体物质的量之差等 与反应或生成物的变化量成正比而建立的 一种解题方法 差值法解题方法 此法将 差值 看作化学方程式右端的一项 将已知差量 实际 差量 与化学方程式中的对应差量 理论差量 列成比例 其他解题步骤与按化学方程式 列比例或解题完全一样 例例 1 1 将质量为 m1的 NaHCO3固体加热分解一段时间后 测得剩余固体的质量为 m2 1 未分解的 NaHCO3的质量为 2 生成的 Na2CO3的质量为 3 当剩余的固体的质量为 可以断定 NaHCO3已完全分解 解析 固体加热减轻的质量为 m1 m2 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 质量减量 2 84 106 18 44 m1 m2 未分解的 NaHCO3的质量为 31 538412mm 生成的 Na2CO3的质量为 31 5321mm NaHCO3完全分解则剩余固体质量为 53 841m 变式训练 加热 10 0g 碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不在变化 剩余固体的质量为 8 45g 求 混合物中碳酸钠的质量分数 例例 2 2 向 50gFeCl3溶液中放入一小块 Na 待反应完全后 过滤 得到仍有棕黄色 的溶液 45 9g 则投入的 Na 的质量为 A 4 6g B 4 1g C 6 9g D 9 2g 解析 Na 投入到 FeCl3溶液发生如下反应 6Na 2FeCl3 6H2O 6NaCl 2Fe OH 3 3H2 若 2mol FeCl3与 6molH2O 反应 则生成 6molNaCl 溶液质量减少 82g 此时参加 反应的 Na 为 6mol 现溶液质量减少 4 1g 则参加反应 Na 应为 0 3moL 质量应为 6 9g 答案为 C 例例 3 在空气中将无水的硝酸铜和铜粉的混合物灼烧后 即生成 CuO 所得物质的 质量与原混合物的质量相等 求原混和物中硝酸铜的百分含量 解析 因为灼烧前后混和物的质量相等 所以发生反应时 Cu NO3 2分解减少的 质量与 Cu 被氧化增加的质量相等 设原混和物的质量为 1g 其中含 Cu NO3 2为 Xg Cu 粉为 1 X g 2Cu NO3 2 2CuO 4NO2 O2 质量减量 2 188g 216g X 克 2Cu O2 2CuO 质量增量 2 64g 32g 例 1 将 12 8g 铜片放入足量 AgNO3 溶液中 一段时间后 取出铜片洗净烘干后 称得质量为 13 56g 计算有多少克铜被氧化 解析 铜与 AgNO3 发生反应 Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag 从反应方程式 可以看出 有 64g 铜被氧化 会生成 216g 金属银 固体质量增加 152g 它与题中给 出固体质量差量构成对应比例关系 可用差量法求解 解 Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag 固体增加质量 m 64g 216g 216g 64g 152g m Cu 13 56g 12 8g 0 76g m Cu 液体质量差量法 例 2 天平两端各放一只质量相等的烧杯 内盛等体积等浓度的足量稀盐酸 将物质 的量都为 a mol 的铝和镁分别放入左盘和右盘的烧杯中 反应完毕后 在哪一盘的烧 杯中加入多少克同种金属才能平衡 解析 开始反应前和反应后均要求天平平衡 实质上是要求最终增加溶液的质量相 等 即可采用溶液质量增加这一实质即可求解 解 右盘 Mg 2HCl MgCl2 H2 溶液质量增加 m 1 mol 2g 24g 2g 22g a mol 22a 左盘 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 溶液质量增加 m 2 mol 6g 54g 6g 48g a mol 24a 2 气体物质的量差量法 例 3 CS2 是实验室常用有机溶剂 取一定量 CS2 在氧气中充分燃烧 生成 SO2 和 CO2 若 0 1 mol CS2 在 1 mol O2 中完全燃烧反应生成气体混合物在标准状况下 的体积是 A 6 72L B 13 44L C 15 68L D 22 4L 解析 由于 CS2 3O2 CO2 2SO2 从量上来分析 CS2 全部反应 O2 有剩余 故最后气体为 O2 CO2 和 SO2 的混合气 从状态来分析 只有 CS2 是液体 其余全 为气体 再从反应方程式各物质的系数分析 反应前后气体的物质的量不变 n O 故最后混合气体的物质的量仍为 1 mol 在标况下其体积为 22 4L 故正确答案为 D 3 分析讨论法分析讨论法 分析和计算结合的题 是一种十分流行的习题类型 这类题中的条件隐蔽得很巧 妙 从题中给出的条件解题 往往觉得缺乏一些直接条件或似乎无解 只有通过反复 推敲 周密分析 找出暗藏在字里行间的间接条件 才有获得的希望 例例 1 1 通常情况下 CO 和 O2混合气体 mL 用电火花引燃 体积变为 nL 前后条 件相同 1 试确定混合气体中 CO 和 O2的体积 用 V CO V O2 表示 2 当反应的气体密度在相同条件下为 H2密度的 15 倍时 试确定气体的成分 解析 1 2CO O2 2CO2 体积减少 单位 2 1 2 1 x y m n 若 CO 过量 即2 2 OV COV 应有 V O2 m n 升 V CO m m n n 升 若 O2过量 即 2 应有 2 OV COV V CO 2 m n 升 V O2 m 2 m n 2n m 升 平均摩尔质量 M d M H2 30 依平均值规律 MminMMmax 而 M O2 32 M CO 28 M CO2 44 故混合气体只能是 CO 和 CO2 由于有 CO2 而且 CO 和 O2只有一种或全无 练习 练习 用足量 CO 还原 14 4g 某铁的氧化物 将生成的 CO2全部通入 470mL0 5mol L 的石灰水中得到 20g 白色沉淀 通过计算求出铁的氧化物的化学式 成才之路 133 页第 22 题 1 有一表面被部分氧化的金属钠 质量为 10 8g 投入到 100g 水中完全反应后 收 集到 0 2g 氢气 试计算 1 被氧化的金属钠的质量是多少克 2 反应后所得溶质的质量分数 3 将 Na2CO3和 NaHCO3混合物 19g 充分加热后 收集到 CO2有 1 12L 标准状况 冷却后将剩余固体溶于 300ml 水中 求 1 原混合物中 Na2CO3的质量 2 配制的溶液的物质的量浓度 4 将一定质量的镁 铝合金 投入 100 mL 一定浓度的盐酸中 合金完全溶解 向 所得溶液中滴加 5 mol L NaOH 溶液 生成的沉淀质量与加入 NaOH 溶液体积如图所示 由图中数据分析计算 原合金中镁的质量为 g 铝的质量为 g 盐酸的物质的量浓度为 mol L 5 把一小块镁铝合金溶于 100mL 盐酸中 然后向其中滴入溶液 NaOHLmol1 1 生成沉淀的质量和加入 NaOH 溶液的体积如下图所示 求 1 镁铝合金的质量组成 w w w k s 5 u c o m 2 盐酸的物质的量浓度 3 B 点沉淀的质量 6 现有 MgO 和 AL2O3的固体混合物 向其中加入 100 mL 1 moL L 1稀 H2SO4 充 分反应后向溶液中逐滴加入 1 moL L 1 的 NaOH 溶液 产生沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液体积之间的关系如图 已知 MgO 为碱 性氧化物 NaOH 溶液加至 220 ml 时溶液中含有的金属 元素的离子有 混合物中 MgO 与 AL2O3的物质的量之比为 根据以上所给数据求出 x 7 将 5 6g 铁粉放入 100 mL CuSO4溶液中 充分反应后 再向溶液中加入足量的稀 硫酸 又产生 1 12L 气体 标准状况下 试计算 1 最后所得溶液中 FeSO4的物质的量 2 原 CuSO4溶液的物质的量浓度 8 在加热的条件下 用 MnO2与 100mL 物质的量浓度为 12mol L 的浓盐酸反应 制得 氯气 2 24L 标准状况 已知 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O 1 需要消耗 MnO2多少克 2 被氧化的 HCl 的物质的量是多少 3 若反应后溶液的体积不变 则反应后溶液中 Cl