1、1化学计算题的常用方法【教学目标】1了解解答化学计算题的常用方法。2.巩固“以物质的量为中心”的各物理量的转换。3.认识定量研究对于化学科学发展的重大作用。【教学重、难点】 借助化学方程式解答化学计算题的常用方法。【考情分析】命题点 五年考情 分析解读质量分数的求算2017课标全国，T 26(5) 2017课标全国，T 26(4)物质含量测定2017课标全国，T 28(4) 2016课标全国，T 28(5)2015课标全国，T 28(3)化学式(或结晶水)的确定2017课标全国，T 26(2) 2014课标全国，T 27(4)产率的求算2017课标全国，T 27(5) 2014课标全国，T 2
2、6(7)借助方程式，以物质的量为中心的计算题每年必考，一般不单独命题，而是作为某道非选择题中的一个设问出现，而学生平时养成的重思维而轻结果的做题习惯，也使化学计算成为制约学生得高分的一个重要因素，因此加强化学计算能力也成为教学重点。1解题步骤(1)根据题意写出并配平化学方程式。(2)依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质，用完全反应物质的量进行计算。(3)把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面，两个量及单位“上下一致，左右相当” 。(4)选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据，列比例式，求未知量。2解题模板现以 2H2O 2 2H2O 为例，方程式中有
3、关量的关系如下：= = = = =点 燃 2化学方程式中各物质的化学计量数之比各物质的物质的量之比气体体积之比(相同状况下)质量之比。根据化学方程式列比例式时应遵循上述比例关系。注意：根据化学方程式计算时，所列比例是否正确的判断依据是：“上下单位要一致，左右单位要对应” 。如考点指导 1 解答连续反应类型计算题的捷径关系式法关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。【典例 1】 (2017课标全国，28)水中溶解氧是水生生
4、物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2碱性悬浊液(含有 KI)混合，反应生成 MnO(OH)2，实现氧的固定。.酸化、滴定将固氧后的水样酸化，MnO(OH) 2被 I 还原为 Mn2 ，在暗处静置 5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的 I2(2S2O I 2=2I S 4O )。23 263回答下列问题：(1)取水样时应尽量避免搅动水体表面，这样操作的主要目的是_。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。(3)Na2S2O3溶液不稳定，使
5、用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除_及二氧化碳。(4)取 100.00 mL 水样经固氧、酸化后，用 a molL1 Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为_；若消耗 Na2S2O3溶液的体积为 b mL，则水样中溶解氧的含量为_ mgL 1 。(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_。(填“高”或“低”)师生互动过程 对应反应氧的固定 2Mn(OH)2O 2=2MnO(OH)2MnO(OH)2还原为 Mn2 MnO(OH)22I 4H =Mn2 I 23H 2O滴定过程
6、2S2O I 2=2I S 4O23 26关系式：O 22MnO(OH) 22I 24Na 2S2O3解析 本题采用碘量法测定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原滴定。(1)取水样时，若搅拌水体，会造成水底还原性杂质进入水样中，或者水体中的氧气因搅拌溶解度降低逸出。(2)根据氧化还原反应原理，Mn(OH) 2被氧气氧化为 MnO(OH)2，由此可得方程式 2Mn(OH)2O 2=2MnO(OH)2。(3)一定物质的量浓度溶液的配制还需要容量瓶；加热可以除去溶解的氧气，避免实验结果不准确。(4)该实验用硫代硫酸钠标准液滴定 I2，因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无
7、变化；根据关系式 O22MnO(OH) 22I 24Na 2S2O34可得水样中溶解氧的含量为( ab103 ) mol432 mgmol1 1030.1 L80 ab mgL1 。(5)终点读数时有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致所测溶液体积偏小，最终结果偏低。答案 (1)避免水底还原性杂质进入水样中(或者防止水体中的氧气逸出)(2)2Mn(OH)2O 2=2MnO(OH)2(3)容量瓶 氧气(4)当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化 80 ab(5)低【名师总结】 关系式法解题步骤在多步连续进行的化学反应中 关系式法。 考 虑 在进行多步反应的计算时，一般的解
8、题步骤为【对点训练】1Ba 2 是一种重金属离子，有一环境监测小组欲利用 Na2S2O3、KI、K 2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中 Ba2 的物质的量浓度。请回答下列问题：(1)现需配制 250 mL 0.100 molL1 的标准 Na2S2O3溶液，所需要的玻璃仪器除量筒、250 mL 容量瓶、玻璃棒外，还需要_。(2)需准确称取 Na2S2O3固体的质量为_g。5(3)另取废水 50.00 mL，控制适当的酸度，加入足量的 K2Cr2O7溶液，得到 BaCrO4沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时 CrO 全部转化为 Cr2O ；再加入过量24 27KI 溶液进行反应，
9、然后在反应液中滴加上述标准 Na2S2O3溶液，反应完全时，消耗 Na2S2O3溶液 36.00 mL。已知有关反应的离子方程式为Cr 2O 6I 14H =2Cr3 3I 27H 2O；2S 2O I 2=2I S 4O 。则该工厂废27 23 26水中 Ba2 的物质的量浓度为_。解析 (1)要抓住“玻璃仪器”的字眼，因此还需要用来溶解固体的烧杯及用来定容的胶头滴管。(2)Na2S2O3固体的质量为 0.100 molL1 0.25 L158 g/mol3.95 g，但实验室所用的托盘天平只能准确称量到 0.1 g，故需准确称取 Na2S2O3固体的质量为 4.0 g。(3)设 Ba2 的
10、物质的量为 x，则根据相关反应可得以下关系式：解得 x1.210 3 mol，则 c(Ba2 )1.210 3mol0.050 L0.024 molL 1 。答案 (1)胶头滴管、烧杯 (2)4.0 (3)0.024 molL 1考点指导 2 简化过程 妙用守恒所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变” 。一切化学反应都遵循守恒定律，在化学变化中有各种各样的守恒，如质量守恒、元素原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、能量守恒等。【典例 2】 (2017江苏化学，18)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。(1)碱式氯化铜有多种制备方法方法 1：4550
11、 时，向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu2(OH)2Cl23H2O，该反应的化学方程式为_。方法 2：先制得 CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。6Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成 CuCl2，Fe 3 对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M的化学式为_。(2)碱式氯化铜有多种组成，可表示为 Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品 1.116 0 g，用少量稀 HNO3溶解后配成 100.00 mL 溶液 A；取 25.00 mL 溶液 A，加入足量 AgNO3溶液，得 AgCl 0.172 2 g；另取 25.00 m
12、L 溶液 A，调节 pH 45，用浓度为 0.080 00 molL1 的 EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定 Cu2 (离子方程式为 Cu2 H 2Y2 =CuY2 2H )，滴定至终点，消耗标准溶液 30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。师生互动n(Cl ) n(AgCl)4.80010 3 moln(Cu2 )9.60010 3 mol电荷守恒： n(OH )2 n(Cu2 ) n(Cl )1.44010 2 mol质量守恒： n(H2O) 4.80010 3 molm总 m（ Cl ） m（ Cu2 ） m（ OH ）18 g/mol解析 (1)反应物
13、为 CuCl、O 2和 H2O，生成物为 Cu2(OH)2Cl23H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。由图示 CuMCu 2 M，说明 Cu 被 M 氧化；MO 2H MH 2O，说明M被氧化为 M，说明 M 价态高，由题信息信息“Fe3 对该反应起催化作用” ，M 为 Fe3 ，M为 Fe2 。答案 (1)4CuClO 28H 2O 2Cu2(OH)2Cl23H2O Fe 2= = = = = = = = =45 50 (2)n(Cl ) n(AgCl) 4.80010 3 mol100.00 mL25.00 mL 0.172 2 g143.5 gmol 1 100.00 mL25.00 m
14、Ln(Cu2 ) n(EDTA) 0.080 00 molL1 30.00 mL103 LmL1 100.00 mL25.00 mL9.60010 3 mol100.00 mL25.00 mLn(OH )2 n(Cu2 ) n(Cl )29.60010 3 mol4.80010 3 mol1.440102 molm(Cl )4.80010 3 mol35.5 gmol1 0.170 4 gm(Cu2 )9.60010 3 mol64 gmol1 0.614 4 gm(OH )1.44010 2 mol17 gmol1 0.244 8 gn(H2O) 4.80010 3 mol1.116 0 g
15、 0.170 4 g 0.614 4 g 0.244 8 g18 gmol 1a b c x n(Cu2 ) n(OH ) n(Cl ) n(H2O)23117化学式为 Cu2(OH)3ClH2O【对点训练】2(得失电子守恒)2016全国课标，28(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克 Cl2的氧化能力。NaClO 2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)解析 氯气、亚氯酸钠的最终还原产物为氯离子。根据：NaClO2 Cl ，Cl 2 2Cl ，得电子数相等时，存在： 得 4e 得 2e NaClO22Cl 2，故亚氯酸钠的有效氯
16、含量为 1.57。71290.5答案 1.573(原子守恒)2017课标全国，27(5)某工厂用 m1kg 铬铁矿粉(含 Cr2O340%)制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_。解析 由 Cr 元素守恒可知：Cr 2O3K 2Cr2O7，则理论产生 K2Cr2O7的质量为(294) g，而实际产量为 1 000m2 g，则产率 100%m11 00040%152 实 际 产 量理 论 产 量100%。190m2147m1答案 100%190m2147m1考点指导 3 物质的量在化学综合计算中的应用化学综合计算在理科综合里往往与工艺流程题、原理综合题以及化学实验融为一题。具有数
17、据较多、关系复杂、综合性强的特点。构建“题示信息基础知识逻辑思维心理素质”的基本思维模式，认真审题、规范答题显得特别重要。【典例 3】 (北京理综)在工业制硫酸的进程中，吸收塔排出的 SO2尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的 SO2和铵盐。(1)SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO 2吸收 Br2的离子方程式是_。(2)为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到 50.00 mL，相同浓度的 NaOH 溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。
18、部分测定结果：8铵盐质量为 10.00 g 和 20.00 g 时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为 30.00 g 时，浓硫酸增加的质量为 0.68 g；铵盐质量为 40.00 g 时，浓硫酸的质量不变。计算：该铵盐中氮元素的质量分数是_%；若铵盐质量为 15.00 g，浓硫酸增加的质量为_。(计算结果保留两位小数)解析 (2)由题中数据可判断出盐为(NH 4)2SO4与 NH4HSO4的混合物。NaOH 溶液中加入铵盐时，OH 优先与 H 反应，加入 10.00 g 时铵盐中的 NH 全部转化为 NH3，加入 20.00 g 时，剩 4余的 OH 等于 10.00 g 时 N 的物质的量，
19、加入30.00 g 时剩余 OH 的物质的量为 0.04 mol(产生 NH3的物质的量)。设 10.00 g 铵盐中含(NH4)2SO4与 NH4HSO4的物质的量分别为 x、 y，NaOH 的物质的量浓度为 c，可列出：2x y0.05 c2 y，0.05 c3 y0.04，解得 x0.02 mol，(NH 4)2SO4的质量0.02 mol132 g/mol2.64 g，则 NH4HSO4的质量10.00 g2.64 g7.36 g，其物质的量为0.064 mol，故 10.00 g 铵盐中含有 N 元素的质量20.02 mol14 g/mol0.064 mol14 g/mol1.456
20、 g，故 N 元素的质量分数为14.56%。NaOH 物质的量3 y0.040.232 mol，15.00 g 铵盐中含有0.03 mol(NH4)2SO4、0.096 mol NH4HSO4，H 消耗 OH 0.096 mol，故产生的 NH30.232 mol0.096 mol0.136 mol，其质量等于浓硫酸增加的质量0.136 mol17 g/mol2.31 g。答案 (1)SO 2Br 22H 2O=4H 2Br SO 24(2)14.56 2.31 g【对点训练】4纳米氧化亚铜是一种用途广泛的光电材料，工业上有多种制备方法。(1)湿法制备：先向 KOH 溶液中加入一定量的 CuS
21、O4溶液，再加入一定量的还原剂肼(N2H4)，加热并保持温度在 90 ，检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。检验反应混合体系内纳米 Cu2O 已经生成的实验方法是_。(2)火法制备：用石油液化气在加热条件下还原 CuO，写出反应的化学方程式(石油液化气用 C2H6表示)_，充分反应后所得产品中最可能含有的杂质是_。9(3)已知：Cu Cu2 Cu，将 Cu2O 与稀硫酸混合，下列叙述错误的是_。 H A若硫酸足量会有 H2生成B离子方程式为：Cu 2O2H =Cu2 CuH 2OC会得到蓝色溶液D氧化剂、还原剂均是 Cu2O(4)若用等物质的量的 Cu、Cu 2O 分别与稀硝酸反
22、应制取 Cu(NO3)2，则消耗硝酸物质的量之比为_，后一个反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_。(5)由 Cu2O 和 Cu 组成的混合物 1.76 g，与足量的稀硝酸充分反应后得到标准状况下的 NO气体 224 mL，计算产品中 Cu2O 的质量分数。(写出计算过程)_。解析 (1)利用丁达尔现象可判断胶体是否形成。(2)制备中 CuO 是氧化剂，乙烷是还原剂，碳元素被氧化成 CO2，氢元素转化为水，故可先写出 CuOC 2H6 Cu 2OCO 2H 2O，然后配平即可。(3)铜与稀硫酸不反应，A 错误。(4)由铜、Cu 2O 分别与稀硝酸反应的化学方程式可计算出二者消耗硝酸物质的量之比为
23、 47。(5)利用化学反应方程式或者得失电子守恒原理可求出结果。答案 (1)用一束光照射，观察是否有丁达尔现象(2)14CuOC 2H6 7Cu2O3H 2O2CO 2 Cu= = = = = (3)A (4)47 23(5)n(Cu2O)144 gmol1 n(Cu)64 gmol1 1.76 g， n(Cu2O)2 n(Cu)20.224/22.4 mol3，解得 n(Cu2O)0.01 mol， n(Cu)0.005 mol，则 (Cu2O)100%81.8%0.01 mol144 gmol 11.76 g【课堂小结】化学综合计算的框架结构和基本题型101某种矿石中铁元素以氧化物 Fem
24、On形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取 25.0 g 样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入 10.0 g 铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体 3.6 g。剩下滤液用浓度为 2 molL1 的酸性 KMnO4滴定，至终点时消耗 KMnO4溶液体积为 25.0 mL。(提示：2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 ，8H MnO 5Fe 2 =Mn2 5Fe 3 4H 2O。) 4(1)计算该铁矿石中铁元素的质量分数。(2)计算氧化物 FemOn的化学式( m、 n 为正整数)。解析 (1)样品中的铁元素在加入铜粉后全部转变为 F
25、e2 ，Fe 2 再被酸性 KMnO4滴定。则 ，15 0.025 L2 molL 1n（ Fe2 ）可得 n(Fe2 )50.025 L2 molL 1 0.25 mol，样品中铁元素的质量分数为100%56%。0.25 mol56 gmol 125.0 g(2)反应消耗铜的物质的量：n(Cu) 0.1 mol，10 g 3.6 g64 gmol 111则 ，可得 n(Fe3 )20.1 mol0.2 mol，根据元素守恒得 n(Fe2 )0.25 21 n（ Fe3 ）0.1 molmol0.2 mol0.05 mol， n(Fe2 ) n(Fe3 )14，所以该氧化物的化学式可表示为Fe
26、5O7(或 FeO2Fe2O3)。答案 (1)56% (2)Fe 5O7(或 FeO2Fe2O3)2金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高，更易被人体吸收且在体内蓄积。以下为废水中铬元素总浓度的测定方法：准确移取 25.00 mL 含 Cr2O 和 Cr3 的酸性废水，向其中加入足量的(NH 4)2S2O8溶液将27Cr3 氧化成 Cr2O ，煮沸除去过量的(NH 4)2S2O8；向上述溶液中加入过量的 KI 溶液，充分27反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加 0.015 molL1 的 Na2S2O3标准溶液，终点时消耗Na2S2O3溶液 20.00 mL。计算废
27、水中铬元素总浓度(单位：mgL 1 ，写出计算过程)。已知测定过程中发生的反应如下：2Cr 3 3S 2O 7H 2O=Cr2O 6SO 14H 28 27 24Cr 2O 6I 14H =2Cr3 3I 27H 2O27I 22S 2O =2I S 4O23 26答案 由方程式确定关系式：Cr3Na 2S2O3，然后进行计算。n(S2O )0.02 L0.015 molL 1 310 4 mol23n(Cr)110 4 molm(Cr)110 4 mol52 gmol1 5.210 3 g5.2 mg废水中铬元素总浓度 208 mgL 15.2 mg0.025 L3(2016天津理综，9)水
28、中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位 mgL1 ，我国地表水环境质量标准规定，生活饮用水源的 DO 不能低于 5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的 DO。121测定原理：碱性条件下，O 2将 Mn2 氧化为 MnO(OH)2：2Mn 2 O 24OH =2MnO(OH)2，酸性条件下，MnO(OH)2将 I 氧化为 I2：MnO(OH) 2I H Mn 2 I 2H 2O(未配平)，用 Na2S2O3标准溶液滴定生成的 I2，2S 2O I 2=S4O 2I 。23 262测定步骤：a安装装置，检验气密性，充
29、N2排尽空气后，停止充 N2。b向烧瓶中加入 200 mL 水样。c向烧瓶中依次迅速加入 1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL 碱性 KI 无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反应完全。d搅拌并向烧瓶中加入 2 mLH2SO4无氧溶液，至反应完全，溶液为中性或弱酸性。e从烧瓶中取出 40.00 mL 溶液，以淀粉作指示剂，用 0.010 00 molL1 Na2S2O3溶液进行滴定，记录数据。fg处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题：(1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为_。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器为_。滴定管
30、 注射器 量筒(3)搅拌的作用是_。(4)配平反应的方程式，其化学计量数依次为_。(5)步骤 f 为_。(6)步骤 e 中达到滴定终点的标志为_。若某次滴定消耗 Na2S2O3溶液 4.50 mL，水样的 DO_mgL 1 (保留一位小数)。作为饮用水源，此次测得 DO 是否达标：_(填“是”或“否”)。(7)步骤 d 中加入 H2SO4溶液反应后，若溶液 pH 过低，滴定时会产生明显的误差，写出产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出 2 个)_13_。解析 (1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小，将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中氧气。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂，应选择注射器
31、。(3)搅拌可以使溶液混合均匀，加快反应速率。(4)由 Mn 元素的化合价由4 价降低到2 价，碘元素的化合价由1 价升高到 0 价，根据化合价升降总数相等，反应配平后化学方程式为 MnO(OH)22I 4H =Mn2 I 23H 2O，故其化学计量数依次为 1，2，4，1，1，3。(5)为了减小实验的误差，滴定操作一般需要重复滴定操作 23 次，因此步骤 f 为重复步骤 e 的操作23 次。(6)I 被氧化为 I2后，再用 Na2S2O3溶液滴定，将 I2还原为 I ，因此滴定结束，溶液的蓝色消失且半分钟不恢复原色； n(Na2S2O3)0.010 00 mol/L0.004 5 L4.51
32、0 5 mol，根据反应有 O22MnO(OH) 2 2I 24S 2O ， n(O2) n(Na2S2O3)23141.12510 6 mol，该河水的 DO mg/L9.0 1.12510 55321 00020010 3mg/L5 mg/L，达标。(7) Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应，生成的 SO2也能够被生成的 I2氧化，同时空气中的 O2也能够将 I 氧化，反应的离子方程式有2H S 2O =SSO 2H 2O，SO 2I 22H 2O=4H SO 2I ，4H 4I O 2=223 24I2 2H 2O。答案 (1)将溶剂水煮沸后冷却 (2) (3)使溶液混合均匀，快速完成反应 (4)1，2，4，1，1，3 (5)重复步骤 e 的操作 23 次 (6)溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 9.0 是 (7)2H S 2O =SSO 2H 2O，SO 2I 22H 2O=4H SO 2I ，4H 4I O 2=223 24I22H 2O(任写其中 2 个)14
