1、第32讲化学方程式计算第32讲 化学方程式计算【知能整合】化学计算基本上都要涉及到化学反应方程式，许多计算题涉及多步或多个明显的或隐含的化学反应方程式，有较强的综合性，本专题主要讨论应用化学方程式计算的一些基本题型，是综合计算的基础。1独立反应的计算：独立反应是指发生一个化学反应或多个相互间没有必然联系的化学反应，这是最简单的化学计算，计算时一定要注意方程式中同一化学式下的物理量要上下一致，不同物质之间要左右成比例。2平行反应的计算：平行反应一般是两个反应共用了至少一种相同的反应物，其解题方法一般是将两平行反应按一定比例叠加成一个总反应。如H2S和O2一定比例混合燃烧时能发生下列两个反应：2H
2、2S+O22S+2H2O 2H2S+3O22SO2+2H2O设两个反应中H2S的物质的量之比为1a ，则将两个反应合并为：(2+2a) H2S + (1+2a)O22S + 2aSO2 + (2+2a)H2O其中(2+2a)(1+2a)即为参加反应的H2S和O2的物质的量之比或体积比。 平行反应也可以用两种反应物的总量之和列出二元一次方程组求解。3多步反应的计算：多步反应指某一种初始原料经若干步反应后才得到最终产物。多步反应的计算，可以根据各步反应的化学方程式从前向后或从后向前，一步一步进行计算求解，但这种方法计算繁琐，容易出错。因此，涉及多步反应的计算，我们一般根据发生反应的化学反应方程式，
3、找出最初反应物和最终生成物之间物质的量的关系，称为“关系式”。寻找关系式的方法很多，如：元素守恒法、电子守恒法、方程式叠加法等。例如，在硫酸的工业生产中，原料FeS2与产物H2SO4之间的关系式为FeS2 2H2SO4。再如，氨催化氧化制硝酸生产中，由于NO的循环使用，从元素(N元素或N原子)守恒可得关系式为NH3 HNO3。4过量计算(1)过量计算中过量判断判断的方法：比例法：将反应物的已知量与化学方程式中的关系量相比，比值大者即为过量的反应物，然后根据不过量的那种反应物的量来计算。极值法：常用于某混合物与一种物质反应，如一定质量碳酸钠和碳酸氢钠混合物与一定量盐酸反应，或一定体积甲烷、氢气、
4、乙烷混合气与一定体积氧气反应，判断的方法为假设混合物为全为消耗另一反应物最多或最少的一种物质，看能否完全反应，判断出该反应物一定过量过一定不足，从而选择适当的物质进行计算。(2)过量计算的几种类型：常规题型：若已知两个反应物的量，应先过量判断，再根据不足量进行计算。多种反应物混合型：若反应物有三种或三种以上，过量判断时，需判断有哪两种或两种以上的物质过量。反应物总量确定型：反应物未全部消耗(即肯定有物质过量)，需讨论何者反应物过量。反应物用量不确定型：在有些物质之间进行的化学反应，由于反应物相对用量不同而会导致产物不同, 往往借助数轴、极值法等来讨论。金属与酸或碱反应(天平问题)的过量计算：“
5、天平问题”一般涉及两种类型的计算：过量计算和差量计算。【典型例析】例1：2005年国家质检总局铝合金抽检合格率约为90%。已知国家行业标准中铸造铝合金的各成分的质量分数为：Si4.55.5，Cu1.01.5，Mg0.40.6，其余为Al。现对某品牌的铸造铝合金中所含的四种成分作如下的实验检测：称取18.0g铸造铝合金样品，分成等质量的A、B两份。向A份加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸。待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差0.512g，收集得到的两份气体的体积相差851.2mL(标准状况下)。试回答下列问题：(1)样品中Si和Mg的物质的量分别是多少。(2)通过计算判断该品牌的
6、铸造铝合金是否为合格产品。变式训练：将一定质量的K2SO4、(NH4)2SO4、NH4HCO3 的固体混合物加入到100mL 0.5mol/L的Ba(OH)2溶液中，共热使之充分反应，NH3全部逸出，同时生成沉淀8.6g。在所得固液混合物中加100 mL 0.9 mol/L的盐酸，沉淀部分溶解，同时生成448 mL CO2 气体(标准状况)。剩余盐酸用50mL 0.2 mol/L的NaOH溶液恰好中和。求原混合物中各物质的物质的量。例2：某天然碱(纯净物)可看做由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液 30 mL，产生CO2体积(标准状
7、况)如下表：盐酸溶液的体积/mL30303030样品的质量/g3.324.155.817.47二氧化碳的体积/mL672840896672(1)由第组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49 g样品进行同样的实验时，产生CO2 mL(标准状况)。(2)另取3.32 g天然碱样品于300加热分解至完全(300时Na2CO3不分解)，产生CO2 112 mL(标准状况)和水0.45 g，计算并确定该天然碱的化学式。(3)已知Na2CO3和HCl(aq)的反应分下列两步进行：Na2CO3HCl=NaClNaHCO3，NaHCO3HCl=NaClCO2H2O，由上表中第组数据可以确定所用的
8、HCl(aq)的浓度为 molL1。(4)依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2(标准状况)体积V(mL)与样品质量W(g)之间的关系式。变式训练：实验证明，C还原CuO时既可能生成Cu，也可能生成Cu2O，即使在C过量时，实验中CuO也可能部分未被还原。为了测定某次实验产物的组成，取1.2 g C跟8.0 g CuO混合，加热后将反应生成的气体通过足量的澄清石灰水。一段时间后停止加热，共收集到560 mL气体（已经折算成标准状况），测得沉淀的质量为2.5 g。则：(1)上述实验中C （填“完全”或“不完全”）参加反应，实验中收集到的气体是_（填写化学式），产生这种气体
9、的化学方程式为 。(2)反应后得到的固体混合物总质量为 ，其中含氧化合物 的物质的量为 。(3)被还原生成Cu2O的CuO占总CuO的物质的量分数为x，试通过 计算求出反应中生成Cu的质量m(Cu)与x的关系。(4)请在右图中画出m随x变化的图像。【当堂反馈】1将2 w g某铁、铝混合粉末平均分为两份，一份与足量盐酸反应，生成气体的体积为V1；另一份与足量NaOH溶液反应，生成气体的体积为V2(气体体积均在标准状况下测定)。(1)若w=13.9，V1与V2之和为11.2 L，混合物中铁和铝的物质的量之比为多少？(2)若铁、铝按不同的比例混合进行上述实验时，所生成的气体总体积仍为11.2 L，则
10、w的取值范围是 。2已知常温时反应2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+在水溶液中能发生，将22.4 g由铜和三氧化二铁组成的混合物粉末加入到浓度为1 molL-1的硫酸中，使之发生反应。(1)若固体恰好全部溶解，消耗硫酸的体积为V，则V的取值范围为_。(2)若硫酸溶液过量，反应后溶液的体积为1 L，测得溶液中Fe2+浓度为0.1 molL-1，则原始混合物中含铜的质量为_。3用黄铁矿可以制取 H2SO4，再用 H2SO4 可以制取化肥(NH4)2SO4。煅烧含 FeS2 80.2% 的黄铁矿 75.0 t，最终生产出 79.2 t(NH4)2SO4。已知 NH3 的利用率为 92.6%，H2SO
11、4 的利用率为 89.8%，试求黄铁矿制取 H2SO4 时的损失率。4已知M(Mg)=24 gmol1，Vm=22.4 Lmol1，今有0.48 g金属镁与10 mL盐酸反应，计算生成的H2在标准状况下的体积V(H2)。(1)缺少的一个数据a是_(要求指出该数据的名称、符号和单位)。(2)写出计算式：_；_。5某化工厂以甲烷为原料合成甲醇的反应为：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) (反应中CH4转化率：1)CO(g)2H2(g)CH3OH(g) (反应中CO转化率：2/3)合成工艺如下（虚线框内为改进后的工艺中新增流程）：请回答下列问题(所有气体体积均折算为标准状况)：(1)原工
12、艺中，当充入反应器的甲烷和水蒸汽的体积分别为672m3和1750m3时，反应剩余物中n(CO) ，n(H2) 。(2)为充分利用反应剩余物，该厂在原工艺的基础上，将下列反应运用于生产甲醇原料气：2CH4(g)O2(g)2CO(g)4H2(g) (反应中CH4转化率：1)，若新工艺中充入反应器的甲烷和水蒸汽的体积分别为a、3a，反应剩余物中：V(H2)V(N2)V(CO)311。计算：充入反应器的甲烷的体积；若富氧空气中除O2、N2外，其他成分忽略不计，则充入反应器中的富氧空气的体积为 ；应选择氧气体积分数为 的富氧空气。【课后巩固】1用 H2 还原 x g CuO，当大部分固体变红时停止加热，
13、冷却后得残留固体yg，共用掉z g H2，生成水的质量为A (xy) g B (x y) g C9 z g D z g2在密闭容器中，放入(NH4)2CO3 和 NaOH 的固体混合物共 19.6 g，将容器加热到 250，充分反应后，排出容器中的气体，冷却称得剩余固体质量为 12.6 g。则原混合物中(NH4)2CO3 和 NaOH 的物质的量之比为A12 B= 12 C12 D以上答案都不正确3现向 1.06 g 含杂质的碳酸钠样品中加入过量的氯化氢溶液，得到标准状况下干燥纯净的气体 2.20 L，则该碳酸钠样品中所含杂质可能是A碳酸钡和碳酸钾 B碳酸钾和碳酸氢钠 C碳酸氢钠和碳酸氢钾 D
14、碳酸钙和碳酸锌 4等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为56，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是 A甲、乙中都是铝过量 B甲中铝过量、乙中碱过量C甲中酸过量、乙中铝过量 D甲中酸过量、乙中碱过量5N2、H2 混合气体(体积之比为 13)通入合成塔中，此时塔内压强为 3.0107 Pa 时，反应达平衡时，压强降为 2.5107 Pa，则平衡时混合气体中 NH3 的体积分数为A35% B30% C1/4 D1/56不溶于水的Cu2O，可溶于含H2SO4的Fe2(SO4)3溶液中，其化学方程式为：Cu2OFe2(SO4)3H2SO42C
15、uSO42FeSO4H2O 此时生成的FeSO4可用KMnO4的H2SO4溶液滴定，还原产物为MnSO4，通过这样的方法可测定Cu2O的含量，则每消耗0.1molL1KMnO4的H2SO4溶液1mL，相当于含Cu2O A 3.6 102g B7.2 103g C3.5 102g D3.6 1037有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（设反应中HNO3被还原成NO）A0.448L B0.672 C0.896 D0.2248将质量为w1g的钠、铝混合
16、物投入一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V1 L。向溶液中逐滴加入浓度为a mol/L的HCl溶液，过程中有白色沉淀生成后又逐渐溶解，当沉淀恰好消失时所加HCl溶液体积为V2 L。将溶液蒸干灼烧得固体w2g。下列所列关系式中正确的是A35.5a V2 w2w1 B23n(Na)27n(Al)w1 C n(Na)3n(Al) D a V2 9铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿（PbS）进行浮选；焙烧：2PbS3O2 2PbO2SO2；制粗铅：PbOCPbCO； PbOCOPbCO2。 下列说法正确的是A浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B方铅矿焙烧反应中，PbS是还原
17、剂，还原产物只有PbO C整个冶炼过程中，制取1molPb共转移2mol电子 D将1molPbS冶炼成Pb理论上至少需要6g碳10黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000 g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 molL1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。已知：SO22Fe32H2O = SO42 2Fe24H、6Fe214H = 2Cr36Fe37H2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。(2)若燃烧6 g FeS2产生的SO2全部
18、转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03 kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式_。煅烧10 t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为_L，制得98%的硫酸质量为_t，SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是_kJ。11a mol铁和bmol硫磺在隔绝空气条件下加热，使两者充分反应，然后将反应混合物与足量稀硫酸溶液在适当的条件下反应，通过计算回答：(1)生成的气体在标准状况下的体积(L)为 。(2)生成的气体在标准状况下的密度d(gL-1)的取值范围(用分数表示) 。(3)若生成的气体不小于bmol时，则a、b的
19、关系为 。(4)当a + b1时，欲使产生的气体的密度为最大值，则a、b的取值范围各为多少 。12已知将Cl2通入浓氨水中可发生下列反应：3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2，使体积为1.12L、质量为3.335g的Cl2和N2的混合气体通过浓氨水，体积变为0.672L(其中Cl2和N2各占50%，以上体积均在标准状况下测定_。(1)下面是三位同学从不同角度解此题的第一步算式，试判断未知数x的意义，并填入下表：第一步算式x表示的意义甲(3-1):2=:x乙3:(x-)=1: -(1.12-x)丙71x+28(1-x)=22.4(2)计算被氧化氨的质量。13标准状况下，5.6 L CO、CO2
20、、HCHO组成的混合气体的质量为7.5 g。将该混合气体依次通过足量灼热的CuO、浓硫酸和碱石灰，使反应充分。(1)已知HCHO与灼热CuO反应生成Cu、CO2和H2O，试写出该反应的化学方程式： 。(2)原混合气体中，CO、CO2、HCHO的体积比可能为 。(填字母代号)A1:1:1 B7:1:8 C14:2:9 D7:11:18(3)欲进一步确定混合气体中各组分的体积分数，只需确定下列数据中的一项就能达到目的，这(些)数据是 _(填代号)。 混合气体的密度gcm3 浓硫酸的增重m1 g 碱石灰的增重m2 g CuO质量的减少m3 g(4)根据(3)的判断结果，写出一个原混合气体中HCHO体
21、积分数的计算式： 。14ag镁在盛有bL(标准状况)CO2和O2混合气的密闭容器中燃烧。(1)在密闭容器中可能发生的化学反应有_。(2)若反应后容器中CO2有剩余，则容器内的固体物质一定含有_。(3)若反应后容器中O2有剩余，则容器内固体物质的质量为_，此时，在bLCO2和O2的混合气体中氧气体积V(O2)必须满足的条件是_。(4)若反应后容器中无气体剩余，则容器内固体物质的质量(m)的取值范围为_。15石油化工是江苏省的支柱产业之一。聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯：CH2CH2Cl2CH2ClCH2C1CH2ClCH2C1CH2CHClH
22、Cl请回答以下问题：(1)已知反应中二氯乙烷的产率（产率100%）为98%，反应中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%，则2.8 t乙烯可制得氯乙烯_t，同时得到副产物氯化氢_t。（计算结果保留1位小数）(2)为充分利用副产物氯化氢，该工厂后来将下列反应运用于生产：2CH2CH24HClO22 CH2ClCH2C12H2O由反应、获得二氯乙烷，再将二氯乙烷通过反应得到氯乙烯和副产物氯化氢，副产物氯化氢供反应使用，形成了新的工艺。由于副反应的存在，生产中投入的乙烯全部被消耗时，反应、中二氯乙烷的产率依次为a%、c%；二氯乙烷全部被消耗时，反应中氯化氢的产率为b%。试计算：反应、中乙烯的投料比为多少时，
23、新工艺既不需要购进氯化氢为原料，又没有副产物氯化氢剩余（假设在发生的副反应中既不生成氯化氢，也不消耗氯化氢）。16有混合气体A(由NO、H2、CO2组成)，通过过量的Na2O2后，变成混合气体B，将B引燃，使其充分反应，得到溶质的质量分数为70%的硝酸溶液(无任何气体剩余)。求混合气体A和B中各气体的体积比。17不同卤素原子间可以通过共用电子对，形成卤素互化物，其通式为：XXn （n = 1，3，5，7；且非金属性XX）。卤素互化物大多为强氧化剂。回答下列问题：(1)卤素互化物中，沸点最低的应是 （写分子式，下同）。(2)若n = 7，则最可能生成的卤素互化物应为 。(3)某卤素互化物与水的反
24、应为 ClFn + H2O HClO3 + Cl2 +O2 + HF，若ClFn与H2O的物质的量之比为35，求n的值。(4)现将23.3gBrCln溶于水，再通入过量SO2，生成HBr、HCl、H2SO4等三种酸，然后向该混合酸溶液中加入过量Ba(NO3)2溶液后，过滤，最后向滤液中加入过量的硝酸银溶液，结果可生成77.3g沉淀，求n的值。第32讲 化学方程式计算例1：思路点拨：本题属于基本的利用化学方程式的计算，但涉及较多的反应，高考中遇到这样的计算必须保持冷静的头脑，理清思路，注意解题规范和步骤完整。疑难辨析：要注意判断产品不合格只要有一个方面不合格即产品不合格，但要判断产品合格则要各个
25、方面均合格产品才合格。解题过程：(1)设9g样品中所含Si的物质的量为x，Mg的物质的量为y。 28x24y0.512；2xy，解得：x0.02mol，y0.002mol。(2)因为合金中Si的百分含量为：0.02mol28g/mol9g100%6.2%，超过国家标准，故该铸造铝合金属于不合格产品。变式训练：答案：混合物中K2SO4、(NH4)2SO4和NH4HCO3的物质的量分别为0.01mol、0.01mol、0.02mol。若Ba2全部变为BaSO4，则其质量应为0.5 mol/L 0.1L233 g/mol =11.65g，若Ba2全部变为BaCO3，则其质量应为0.5 mol/L0.
26、1L197 g/mol =9.85g。现有沉淀8.6g，比以上两数据都小，说明开始时Ba(OH)2过量，沉淀为BaSO4和 BaCO3的混合物，共计8.6g。设K2SO4、(NH4)2SO4、 NH4HCO3物质的量分别为x、y、z，233 g/mol (xy)197 g/mol z = 8.6gz = 0.448L/(22.4 L/mol)2x+0.2 mol/L0.05L+0.5mol0.1L(x+y)2 = 0.9 mol/L0.1L解得：x = 0.01mol y = 0.01mol z = 0.02mol例2：思路点拨：本题的特点在于试题将反应过程隐藏在数据、图象等抽象信息中，使本题
27、难度增加。此时应特别注意分析数据、图象，从中获取信息，并作出合理的推断，再通过相关计算加以确认。疑难辨析：过量计算与多步反应的计算重点都是考查思维的缜密性。过量计算牵涉到的化学反应可能并不多，却往往给出大量的数据，需要认真进行筛选才能去伪存真。多步反应的计算则往往牵涉到多个化学反应，做这类题的关键是找准各步反应中物质之间量的关系。在化工生产和分析化学中常涉及到过量计算与多步反应的计算，有关这类问题的计算已成为各类考试的热点。解题过程：设产生CO2的体积为x，则：3.32 g672 mL=2.49 gx，x=504 mL。由题意可知，天然碱含NaHCO3、Na2CO3、H2On(NaHCO3)2
28、n(CO2)20.01 moln(Na2CO3)001mol0.02 moln(H2O)0.02 mol故天然碱组成：2Na2CO3NaHCO32H2O。30 mL HCl(aq)中所含HCl的物质的量：n(HCl)20.075 molc(HCl)2.5 molL1和0mLHCl(aq)完全反应的样品的质量：332 gmol14.98 g样品中Na2CO3和盐酸反应完全生成NaHCO3时(没有CO2放出时)，样品的质量：332 gmool112.45 g 当0W4.98时，V=322400=202.4W； 当4.98W12.45时，V=(0.0752)22400=1680134.9W；当W12
29、.45时，V=0答案：504 2Na2CO3NaHCO32H2O 2.5 0W4.98时，V=202.4W；4.98W12.45时，V=1680134.9W；12.45W时，V=0变式训练：答案：不完全，CO，CO2+C 2CO 或 CuO+C Cu+CO 7.4g， 0.025 molm(Cu)4.8-3.2x g (0x0.5)如右图n(C)0.1mol ， n(CuO) = 0.1 mol由题意知，反应中生成的CO和CO2的物质的量分别为：n(CO) = = 0.025 mol n(CO2)= = 0.025 mol由C原子守恒，知没有参加反应的C的物质的量为：n(C)=0.1moL-0.025mol-0.025mol=0.05mol显然，上述实验中C不完全参加反应，实验中收集到的气体是CO，产生这种气体的化学方程式为CO2+C 2CO或CuO+CCu+CO 由质量守恒，反应后得到的固体混合物总质量为：n(混合物)=1.2g+8.0g0.025mol28gmol10.025mol44gmol1=7.4g根据题意，反应后得到的固体混合物中的含氧化合物可能是CuO，也可能是Cu2O，也可能是CuO和C
