一、根據化學方程式進行計算的理論依據:
1、關係式法的計算依據:在化學反應中,各物質之間的質量關係是成正比例關係
在任何一個化學反應中,各物質之間的質量關係都是成正比例關係,比值是一定,不變的。利用這個關係,只要知道反應中一種物質的質量,就可以其它各物質的質量。
各物質的質量比有兩種計算方法:
各物質的質量比=各物質的實際質量比
各物質的質量比=各物質的相對分子質量總和之比。
2、質量守恆法的計算依據:質量守恆定律
化學反應遵循質量守恆定律,各元素的質量在反應前後是守恆的。抓住守恆這個中心,準確建立已知量與未知量的等量關係,是用質量守恆法解題的關鍵。此法在化學計算中應用廣泛。
反應物的質量總和=生成物的質量總和
反應物的相對分子質量總和=生成物的相對分子質量總和
反應物中A元素的質量總和=生成物中A元素的質量總和
二、根據化學方程式進行計算步驟
(1)設:根據題意設未知數(注意:未知數要指明物理量,但不要帶單位)
(2)寫:書寫正確的化學方程式(記住一定要配平)
(3)找:找出有關物質的相對分子質量總和,已知量和未知量的質量(書寫時要在相應物質的正下方對齊寫,相對分子質量的總和=相對分子質量×化學計量數)
(4)列:列出比例式並求解或交叉相乘(方法:左比右等於左比右,或上比下等於上比下)
(5)答:檢查結果,簡明作答。
注意:
①由於方程式只能反應物質間的質量比,因此代入方程式中的各個量必須是質量。
②由於方程式中各物質是純淨物,因此代入方程式中的量必須是純淨物的質量。
③單位必須統一。
常見題型
1.利用質量守恆定律的`相關資訊,如何求反應物的質量及相互質量比?
例1 已知在反應3A+2B=2C+D中,反應物A、B的質量比為3:4。當反應生成C和D的質量共140g時,B消耗的質量為_________g。
分析:此題能根據質量守恆定律,由於生成物C和D的質量共140g,所以A和B的質量之和也應為140g。由於反應物A、B的質量比為3:4,則可將物質總質量視為7份(3+4=7),A佔其中3份,B佔其中4份。所以消耗B的質量為140÷7×4=80g。
例2 在化學反應3X+4=2Z中,已知X和Z的相對分子質量分別是32和102,則的相對分子質量為_____。
分析:此題是根據質量守恆定律確定的相對分子質量。解題時,首先要確定4的值,即3×32+4=2×102 4=2×102-3×32=108 =27
2.已知反應物(或生成物)的質量(或密度、體積),如何求另一反應物(或生成物)的質量(或體積)?
例3 中國登山協會為紀念我們首次攀登珠穆朗瑪峰成功50週年,再次組織攀登珠峰活動。阿旺扎西等一行登山運動員於2003年5月21日13:40成功登頂。假如每位運動員衝頂時消耗自帶的液氧4.8g。求:
(1)這些氧氣在標準狀況下的體積是多少升?(標準狀況下氧氣密度為1.43g/L)
(2)若在實驗室用高錳酸鉀為原料製取相同質量的氧氣,需要多少千克的高錳酸鉀?
(3)用這種方法給登山運動員供氧,是否可行?簡述理由。
答:(1)4.8g氧氣在標準狀況下的體積為
(2)設需要高錳酸鉀的質量的質量為x
2MnO4 △=== 2MnO4 + MnO2 + O2↑
316 32
x 4.8g
(3)不行。此法成本太高,經濟上不合算;或在實驗室制如此多氧氣,耗時太長。
分析:此題難度不高,主要考查學生有關化學方程式計算的兩個重要的注意點:1.氣體體積和氣體質量的換算(即氣體體積=氣體質量÷氣體密度);2.化學方程式中單位的換算,如題目中出現“g”與“g”之間的換算。此題中不僅僅是一道有知識背景的簡單計算,還考查了學生仔物質製備時是否考慮原料成本和反應時間的因素。
3.已知混合物中的一反應物(或生成物)的質量,如何求混合物中另一反應物(或生成物)的質量?
例4 煅燒含碳酸鈣80%的石灰石100t,生成二氧化碳多少噸?若石灰石中的雜質全部進入生石灰中,可以得到這樣的生石灰多少噸?
解:設生成二氧化碳的質量為x
CaCO3 -->高溫=== CaO + CO2↑
100 44
100t×80% x
x=35.2t
生石灰的質量:100t-35.2t=64.8t
4.利用化學反應測定的實驗資料,如何進行物質的計算和推斷?
例5 小強同學前往當地的石灰石礦區進行調查,他取回了若干塊礦石樣品,對樣品中碳酸鈣的質量分數進行檢測,採用了的辦法如下:取用8g這種石灰石樣品,把40g稀鹽酸分4次加入,測量過程所得資料見下表(已知石灰石樣品中含的雜質不溶於水,不與鹽酸反應)。請計算:
(1)8g石灰石樣品中含有雜質多少克?
(2)樣品中碳酸鈣的質量分數是多少?
(3)下表中的數值應該為多少?
序號
(4)要得到280gCaO,需要質量分數為80%的石灰石多少千克?(化學方程式:CaCO3-->高溫==CaO+CO2↑)
解:(1)8g石灰石樣品中含有雜質為1.2g。
(2)樣品中碳酸鈣的質量分數= =85%
(3)=5.5g-(8g-5.5g)=3g
(4)設需要80%的石灰石的質量為x
CaCO3-->高溫==CaO+CO2↑
100 56
X×80% 280g
x=625g
分析:此題通過不斷改變所加入的稀鹽酸的質量,觀察剩餘固體的質量來判斷稀鹽酸何時不足,石灰石中CaCO3何時完全反應。由表中資料可知,在第三次加入10g鹽酸後,固體剩餘物質量不再減少,說明剩餘的1.2g固體不和稀鹽酸反應,應為雜質。然後,用8g石灰石樣品質量-雜質質量=CaCO3質量。再除以樣品質量,即可求出樣品中碳酸鈣的質量分數。第三小問也可從題意得出正解,即第一次加10g酸時固體的質量減少應和第二次一樣,所以第二次剩餘的固體質量就是3g。最後一問可利用含雜質問題的解題方法處理。
3Fe + 2O2 Fe3O4 2Mg + O2 2MgO
2H2O2 MnO2
2H2O + O2↑ 2MnO4 2MnO4 + MnO2 + O2↑
2ClO3 2Cl+3O2↑ 2H2O 2H2↑+ O2↑
2H2 + O2 2H2O