第三節(jié)  化學(xué)反應(yīng)的計算

 考點(diǎn)說明

  掌握化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算。

1．  已知一種反應(yīng)物（或生成物）的質(zhì)量，求生成物（或反應(yīng)物）的質(zhì)量；

2．  含一定量雜質(zhì)（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）的反應(yīng)物或生成物的相關(guān)計算；

3．  根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有關(guān)計算。

 知識整理

  關(guān)于溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算的幾種情況：

(1)    若溶質(zhì)全部溶于水，且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接利用計算公式進(jìn)行計算。

(2)    若溶質(zhì)雖不與水發(fā)生反應(yīng)，但沒有全部溶解，則溶質(zhì)的質(zhì)量只能計算已經(jīng)溶解的部分，未溶解的部分不能參加計算。

(3)    若溶質(zhì)溶于水時與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，則溶液中的溶質(zhì)就應(yīng)該是反應(yīng)后的生成物了。

(4)    若溶質(zhì)為結(jié)晶水合物，溶于水后，其溶質(zhì)的質(zhì)量就不包括結(jié)晶水的質(zhì)量。

(5)    關(guān)于酸、堿、鹽溶液間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，求反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算，要明確生成的溶液中溶質(zhì)是什么，再求出其質(zhì)量是多少，最后運(yùn)用公式計算出反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解題思路：審題 → 寫出配平的化學(xué)方程式 → 找出關(guān)系量 → 列出比例式 → 求解。

經(jīng)典例題

例1．       將12g含少量銅屑的鐵粉樣品放在盛有100g稀鹽酸的燒杯中，恰好完全反應(yīng)后，燒杯中物質(zhì)的總質(zhì)量為111.6g。求：

（1）       鐵粉樣品中鐵的純度；

（2）       反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

【分析】含少量銅屑的鐵粉樣品放在稀鹽酸的燒杯中，由于銅不與稀鹽酸反應(yīng)，只有鐵與稀鹽酸反應(yīng)同時放出氫氣，物質(zhì)的總質(zhì)量減輕，減輕的質(zhì)量就是氫氣的質(zhì)量。

【答案】由題意得氫氣的質(zhì)量為：12g＋100g－111.6g＝0.4g

      設(shè)原混合物中Fe的質(zhì)量為X ,FeCl₂的質(zhì)量為Y

   Fe +2HCl == FeCl₂ + H₂ ↑

56           127   2

X             Y   0.4g

56 ：2 = X : 0.4g     X =11.2g

(1)Fe% = 11.2g/12g×100% =93.3%

127 ：2 = Y ：0.4g    Y =25.4g

(2)FeCl₂% =25.4g/(111.6g ? 0.2g) ×100%=22.9%

答：（1）鐵粉樣品中鐵的純度為93.3% ；（2）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.9% 。

例2.取一定量得CO和CO₂得混合氣體通入到足量的Ba(HO)₂溶液中，充分反應(yīng)后過濾，發(fā)現(xiàn)生成的沉淀和所取的混合氣體質(zhì)量相等。求混合氣體中碳原子與氧原子的個數(shù)比。

【分析】題中涉及的反應(yīng)有：  CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓+ H₂O  

由題知m(CO)+m(CO₂)=m(BaCO₃ ),因BaCO₃的相對分子質(zhì)量為197，不妨設(shè)生成的BaCO₃質(zhì)量為197g，則CO和CO₂ 總質(zhì)量也為197g。然后利用有關(guān)化學(xué)方程式及化學(xué)式即可求解。

【答案】  CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓+ H₂O   

由題給條件知：m(CO)+m(CO₂)=m(BaCO₃)。設(shè)生成BaCO₃質(zhì)量為197g，則原混合氣體中CO₂質(zhì)量為44g，CO質(zhì)量為197g-44g=153g。

原混合氣體中CO和CO2分子個數(shù)比為：(153/28):（44/44）＝153：28，則原混合氣體中碳原子與氧原子的個數(shù)比為：

（153＋28）:（153＋28×2）＝181:209

答:原混合氣體中碳原子與氧原子個數(shù)比為181:209。

 例3.NaCl與Na₂CO₃的混合物15.6g與108.8g某濃度的鹽酸恰好完全反應(yīng)，蒸發(fā)反應(yīng)后的溶液，得到干燥的晶體16.7g。求：

（1）原混合物中NaCl和 Na₂CO₃的質(zhì)量各為多少克？

（2）鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

（3）反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

【分析】 NaCl不與鹽酸反應(yīng)，Na₂CO₃與鹽酸反應(yīng)生成NaCl和H₂O和CO₂,蒸發(fā)后得到的是NaCl晶體，其質(zhì)量為16.7g，Na₂CO₃與鹽酸反應(yīng)生成NaCl，其質(zhì)量要增加，根據(jù)其增加量可求出反應(yīng)的Na₂CO₃的質(zhì)量，反應(yīng)的HCl的質(zhì)量，生成的CO₂的質(zhì)量。

【答案】 設(shè)反應(yīng)的Na₂CO₃的質(zhì)量為X,反應(yīng)的HCl的質(zhì)量為Y，生成的CO₂的質(zhì)量為Z

 Na₂CO₃＋2HCl＝2NaCl＋CO₂↑＋H₂O        △m

106    73    117   44          117-106＝11

 X     Y           Z          16.7-15.6=1.1g

106:11=X:1.1     X=10.6g

73:11=Y:1.1      Y=7.3g

44:11=Z:1.1      Z=4.4g

原混合物中NaCl的質(zhì)量為：15.6－10.6＝5g

鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝（7.3/108.8）×100%=13.9%

反應(yīng)后的溶液為NaCl溶液，其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:

16.7/(15.6+108.8-4.4)×100%=13.9%

答：原混合物中NaCl的質(zhì)量為5g，Na₂CO₃的質(zhì)量為10.6g，鹽酸中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.7%，反應(yīng)后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.9％。

自主檢測

一.選擇題（每小題均只有1個正確答案）

1.在化學(xué)反應(yīng)3X = 2Y的反應(yīng)中，9.6gX最多能生成Y的質(zhì)量為                   （   ）

A.9.6g       B.14.4g        C.4.8g          D.6.4g

2.在反應(yīng)2A+B=C+2D中，9.8gA與8gB完全反應(yīng)生成14.2gC，則下列結(jié)論正確的是（  ）

A. 生成D1.8g       B. A、B、C、D的質(zhì)量比為49:40:71:18        

C.生成C7.2g        D. A、B、C、D的分子質(zhì)量分別為98、80、142、36

3.等質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的NaOH溶液與硫酸溶液相混合，混合溶液的pH     （   ）

A.大于7       B.等于7      C.小于7         D.無法確定

4.在反應(yīng)A+3B=2C+2D中，A和B的相對分子質(zhì)量之比為7：8。已知2.8gA與一定量B完全反應(yīng)，生成3.6gD。則在反應(yīng)中，B和C的質(zhì)量比為                             (   )

A.3:3          B.3:4         C.12:11          D.11:12

5.實驗室用H₂還原8gCuO，當(dāng)剩余固體的質(zhì)量為6.56g時，被還原的CuO質(zhì)量為   (   )

A.8g          B.14.4g        C.7.2g           D.1.8g

6.在天平兩邊托盤上各盛放有36.5g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的鹽酸的燒杯，天平平衡。然后在兩邊燒杯中，分別投入下列各物質(zhì)，天平仍保持平衡的是                       (   )

A.  Zn 4g   Fe 2g       B.  Zn 2g   Fe 2g   

C.  CuO   4g  Cu 4g    D.  CaCO₃   10g   Ca(OH)₂  10g

7.將12.7g含有雜質(zhì)的FeCl₂溶于水，與足量的AgNO₃溶液反應(yīng)得到30gAgCl沉淀。則FeCl₂中含有的雜質(zhì)可能是                                                        (   )

A.CuCl₂          B.BaCl₂             C.NaCl          D.KCl

8.取10g混合物與足量鹽酸充分反應(yīng)，有可能產(chǎn)生4.4gCO₂的是                   (   )

A.K₂CO₃ 和MgCO₃                    B.Na₂CO₃  和CaCO₃

C. MgCO₃ 和CaCO₃              D. Na₂CO₃和K₂CO₃

9.在由CO₂和O₂組成的混合氣體中，測知碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％，則混合氣體中CO₂和O₂的質(zhì)量比為                                                           (   )

A.2: 1        B.1:2           C.11:4           D.11:7

10.向由40g鹽酸和一定質(zhì)量的氯化銅溶液組成的混合溶液中慢慢滴入20％的氫氧化鈉溶液并振蕩，所加氫氧化鈉溶液的質(zhì)量與生成沉淀的質(zhì)量的如圖所示，下列判斷正確的是（  ）

A.最終生成沉淀的質(zhì)量是9.8g  B.40g鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是27.375%

C.生成沉淀的質(zhì)量隨氫氧化鈉溶液的滴加而逐漸增加

D.當(dāng)加入氫氧化鈉溶液為20g時，反應(yīng)所得溶液為氯化鈉溶液。

              沉淀質(zhì)量/g

                          0    20        60  NaOH溶液質(zhì)量/g

二.計算題

11.一定質(zhì)量的甲烷不完全燃燒時生成CO 、CO₂和H₂O。已知產(chǎn)物的總質(zhì)量為49.6g，其中有25.2gH₂O。求：

（1）參加反應(yīng)的質(zhì)量CH₄為多少？

（2）生成CO 、CO₂的質(zhì)量各為多少？

12.某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組為了測定當(dāng)?shù)氐V山石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取來了一些礦石樣品，并取稀鹽酸200g，平均分成4份，進(jìn)行實驗，結(jié)果如下：

實驗

1

2

3

4

加入樣品的質(zhì)量/g

5

10

15

20

生成的CO₂質(zhì)量/g

1.76

3.52

4.4

m

（1）哪幾次反應(yīng)中礦石有剩余？

（2）上表中的數(shù)值是多少？

（3）試計算這種石灰石礦中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

13.某赤鐵礦石2000t，可煉出鐵1050t，求該赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

14.把NaCl和Na₂CO₃的固體混合物投入103g稀鹽酸中，恰好完全反應(yīng)，得氣體4.4g。將所得溶液冷卻至t℃，恰好成為該溫度下的NaCl飽和溶液，測得溶液里溶質(zhì)NaCl中所含鈉元素的質(zhì)量為13.8g。求：

（1）原固體混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量。

（2）原稀鹽酸中的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（3）反應(yīng)后所得的氯化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.A  2.B  3.A  4.C  5.C  6.C  7.C  8.A  9.C  10.A  11. (1)11.2g  (2)11.2g 13.2g  12. (1)3 4  (2) 4.4  (3) 80%  13. 75%  14.(1) 10.6g  (2)7.1%  (3)26.4%