初三化学之根据化学方程式的计算

	学科：化学
	教学内容：初三化学之根据化学方程式的计算

【基础知识精讲】

　　一、涵义：化学计算是从“量”的方面来研究物质及其变化的规律，化学知识是化学计算的基础，数学运算是化学计算的工具．

　　二、步骤：１．设未知量ｘ

　　２．写正确的化学方程式

　　３．找已知与未知之间的质量比；并在相应的化学式下面写出已知量和待求量．

　　４．列比例式

　　５．解比例式，求出未知量

　　６．答

　　三、从量的角度理解化学反应：在熟悉了一般的计算题的步骤和格式基础上，使学生从定量的角度理解化学反应．

 

【重点难点解析】

　　１．书写格式规范是本节的重点

　　２．含杂质的计算是本节的教学难点

　　３．关键是明确解题思路：（1）审题  （２）析题  （３）解题  （４）验题

　　４．容易发生的错误：（１）题意理解不清、答非所问；（２）化学方程式书写错误，使计算失去正确依据；（３）单位不统一，有时把体积等代入；（４）把不纯物质的量当作纯净物的量代入；（５）计算不认真、粗心大意，如求算式量出现错误等．

　　例１　10克水通电可制得氢气多少ｇ？氧气多少ｇ？

  　分析　本题是已知反应物的质量，同时求两种生成物的质量，可根据化学方程式的计算步骤，同时设两个未知量，分别与已知量列比例式求解．

　　解　设10克水通电可制得氢气的质量为ｘ，氧气的质量为ｙ．

　　　　　　　　　　　  2Ｈ₂Ｏ　 ２Ｈ_２↑ +　O₂↑

　　　　　　　　　　　　  36　　　　　  4　　　　32

　　　　　　　　　　  　 10克　　　　  ｘ　　　 ｙ　

　　　　　　　　　　　　　　　  ==

　　　　　　　　　　　　　 ∴ x=1.1g　　　  y=8.9g

　　答：可制得Ｈ₂1.1g， O₂为8.9g．

　　例２　下列根据化学方程式的计算题有错误，简述发生错误的原因，并加以改正．

　　加热12.25克KClO₃，充分反应后可制得氧气多少克？

　　解　设生成氧气的质量为ｘｇ

　　　　　　　　　 ＫＣlO₃　 ＫＣl　 +　 O₂↑ 

122.5　　　　　　　　　　　 32

12.25g　　　　　　　　　　　 x

=　　　　　  ∴ x=3.2g

　　答：加热１２．２５ｇＫＣlO₃，可制得O₂３.2ｇ．

　　（１）错误原因　　　　　　　　 ；（２）改正　　　　　　　　 ．

　　分析　根据化学方程式的计算常发生５类错误，本题的错误在于化学方程式没有配平．

　　解　（１）化学方程式未配平；

　（2 ）设反应后可制得O₂的质量为ｘｇ

　　　　　　　　 2KClO₃　 2KCl　 +　3O₂↑ 

　　　　　　　　 2×122.5　　　　　　　 　　　　 3×32

　　　　　　　　  12.25g　　　　　　　　　　　　　 x

 =　　　　　  ∴ x=4.8g

　　答：加热１２．２５ｇＫＣlO₃，可制得O₂４.8ｇ．

　　例３  把干燥纯净的ＫＣlO₃和ＭnO₂的混合物13.32克，加热至不再产生气体为止，称量剩余物质量为９.４８克，求①生成氧气的质量；②剩余物质各是什么？质量分别是多少克？

　  分析　ＭｎO₂作为催化剂在反应前后其质量和化学性质都不改变，所以13.32g-9.48g=3.84g, 这3.84ｇ就是放出O₂的质量，这也是解本题的关键．

　　解　根据质量守恒定律

　　　　　　　　 mO₂ = 13.32g – 9.48g = 3.84g

　　设生成物中KCl质量为ｘｇ

　　　　　　 　　2KClO₃　 2KCl　 +　3O₂↑ 

　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 149　　　　96

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 x　　　　 3.84g

 =　　　　　  ∴ x=5.96g

　　MnO₂的质量　　9.48g – 5.96g = 3.52g

　　答：氧气的质量为3.84g，剩余物为ＫＣl和ＭnO₂质量分别为5.96g和3.52g.

　　例４　在标准状况下，６.2ｇ磷在氧气中充分燃烧，需要氧气多少克？这些氧气的体积是多少升？能生成P₂O₅多少克？（已知标况下O₂＝１.４３ｇ／Ｌ）

　　分析　根据化学方程式的计算要求单位一致，初中阶段只涉及反应物和生成物的质量比计算，所以本题不能直接求出O₂的体积，只能先求出生成O₂的质量．再根据Ｖ_气 = 进行换算．

　　解　设需要氧气的质量为ｘ，生成Ｐ₂Ｏ₅的质量为ｙ．

　　　　　　　 4P　　+　 5O₂　　 2P₂O₅

4×31　　 5×32　　　　  2×142

6.2g　　　  x　　　　　　  y

　　　　  ==　　　　  ∴x=8g　　　  y=14.2g

　　　　　  V_O2 ===5.6L

　　答：需要氧气５．６升．

　　例５　含锌６５％的锌粒200ｇ，与足量的稀Ｈ₂SO₄反应，可制得Ｈ₂多少升？（标况下＝0.09g／Ｌ）

　　分析  化学方程式中反应物与生成物之间的质量关系指的是纯净物之间的质量关系，不纯物的质量必须转化成纯净物的质量，才能代入化学方程式中进行计算，其换算关系式为：

　　物质的纯度（％）=　×100%

　　纯净物的质量 = 不纯物的质量×物质的纯度（％）

　　解　设可制得Ｈ₂的质量为ｘｇ

　　　　　　  Ｚｎ  +　 Ｈ₂SO₄  ＺｎSO₄＋ Ｈ₂↑

　　　　　　　 65　　　　　　　　　　　　　　　 2

　　　　　　 200g×65%　　　　　　　　　　　　  x

=

解得x=4g

H₂的体积为=44.4L

  　答：可制得４４．４升Ｈ₂．

【难题巧解点拨】

　　例１　一定质量的ＫＣｌO₃和ＭnO₂的混合物中，ＭnO₂的质量分数为２０％，加热后，剩余的固体混合物中ＭnO₂的质量分数升高至２５%,则KClO₃的分解率是多少？

　  分析　此题没有给出反应物的质量，但给了反应前后MnO₂的质量分数．设ＭnO₂的质量为ag依次算出原混合物质量，ＫＣlO₃质量，剩余物质量．

　　解　设ＭnO₂的质量为aｇ，则原混合物的质量为aｇ÷２０％＝ ５aｇ；原ＫＣlＯ_３的质量为５aｇ－aｇ＝ ４aｇ，反应后剩余固体物质的质量为aｇ÷２５％=４aｇ，根据质量守恒定律，生成ｍ_Ｏ2＝５aｇ－４aｇ＝ag

　　设生成agO₂，需要ＫＣlO₃的质量为ｘ

　　　　　　　　　　 　　2KClO₃　 2KCl　 +　3O₂↑ 

245　　　　　　　　　　　　　 96

 x　　　　　　　　　　　　　  ag

　　　∴x=

KClO₃的分解率=×100%=63.8%

答：KClO₃的分解率为63.8%

例2　将4gH₂和O₂的混和气体点燃，使其充分反应，得到1.8g水蒸气，则反应前混合物中O₂不少于　　　 g,不超过　　　　  g.

分析　依题意，有2.2克气体剩余即4g-1.8g=2.2g，设参加反应H₂质量为x，O₂的质量为y

　　　　　 2H₂　　 +　　　O₂　　　　　　2H₂O

　　　　　  4　　　　　　  32　　　　　　　　  36

　　　　  x=0.2g　　　　  y=1.6g　　　　　　  1.8g

①若剩余2.2gO₂，则参加反应H₂不少于0.2g

　　　　　  O₂为4g-0.2g=3.8g(即1.6g+2.2g)

②若剩余2.2gH₂,则参加反应O₂不少于1.6g

　　　 　　 H₂为4g-1.6g=2.4g(即0.2g+2.2g)

解答　O₂不少于1.6g，不超过3.8g.

例3　质量相同的下列金属分别和足量盐酸反应，产生H₂最多的是(　　)

A.Mg　　　　　 B.Al　　　　  C.Zn　　　　　 D.Fe

分析　本题的常规解题思路为设Mg、Al、Zn、Fe的质量均为ag，然后根据各自的化学方程式分别计算生成的H₂的质量，比较大小后得出结论.但此法显然比较繁琐，可用下述方法，找出规律，快速求解，设金属R的相对原子质量为M，与酸反应生成物中化合价为+n价，消耗金属R的质量为mg，则生成H₂质量为x

　　　　　  2R　　+　　 2nHCl　　　　　2RCln　　　+nH₂↑

　　　　　  2M　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  2n

　　　　　  mg　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 x

　　　　　　　  　　　　　 ∴x=m克

规律：在金属质量相同时产生H₂质量与该金属的化合价与相对原子质量之比成正比

本题分别为(A)Mg　m=m

　　　　  (B)Al　 n=m

　　　　  (C)Fe　 =m

　　　　  (D)Zn　 m=m

解答　选(B)

【典型热点考题】

例1　将一定量某种铁的氧化物用足量H₂还原后，得到33.6g铁，生成14.4g水，如果氧化物中铁与氧的原子个数比为最简比，试求该铁的氧化物的化学式.

分析　铁的氧化物有多种，设此化学式为Fe_xO_y,写出相应化学方程式.

解　设铁的氧化物的化学式为Fe_xO_y

　　　 Fe_xO_y　 +　　 yH₂　　　 　　xFe　　+　　yH₂O

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 56x　　　　 18y

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  33.6g　　　　 14.4g

　　　　　  　　 ∴

则化学式为Fe₃O₄

答：该铁的氧化物的化学式为Fe₃O₄.

例2　把7克含杂质的锌片(杂质不与硫酸反应)放在100克足量的稀硫酸里，反应停止后所得混合物总质量为106.8克.

求：（1）根据　　　　 定律，反应后生成H₂质量是　　　　  克.

（2）计算不纯的锌的质量分数.（计算结果精确到0.1%）

解　(1)根据质量守恒定律，反应前后物质质量总和之差即为放出气体的质量.

∴mH₂=7g+100g-106.8g=0.2g

(2)设反应的锌的质量为x

　　　  Zn　 +　　H₂SO₄　　　 ZnSO₄　　+　　　H₂↑

　　　  65　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  2

　　　  x　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  0.2g

　　　　　　  　　　　　∴x=6.5g

∴　锌的质量分数为×100%=92.9%

答：生成氢气0.2克，锌的质量分数92.9%.

例3　0.92g金属Cu与CuO的混合物被H₂完全还原后，得到0.752g固体剩余物.求原混合物中含CuO的质量分数？

分析　本题是关于混合物的计算.0.92克物质中含有Cu和CuO，被H₂完全还原后，剩下的0.752g固体中只含有Cu，其中的铜一部分是原来的铜，另一部分是还原生成的Cu.本题有四种解法.

解法一　设原混合物中Cu质量为x

　　　H₂　　　+　　　 CuO　　　　　 Cu　　+　　　H₂O

　　　　　　　　　　  80　　　　　　　　　　 64

　　　　　　　　　  0.92g-x　　　　　　　　 0.752g-x

　　　　　　　  　　　∴x=0.08克

原混合物中Cuo的质量分数=×100%=91.3%

　　　　　　　　　 　　　　答：CuO的质量分数为91.3%.

解法二　设混合物中CuO的质量为x，则Cu质量（0.929-x）反应后生成Cu的质量为0.752g-(0.92g-x)=x-0.168g

　　　　H₂　　　+　　　 CuO　　　　 Cu　　 +　　　H₂O

　　　　　　　　　　　  80　　　　　　　　　  64

　　　　　　　　　　　　 x　　　  　　　　 x-0.168g

　　　　　　  　　　　　　 ∴x=0.84克

原混合物中CuO的质量分数=100%=91.3%

解法三　m_CuO =(0.92g-0.75g)÷(100%)=0.84g

CuO的质量分数=100%=91.3%

解法四　设原混合物中CaO的质量为x

CuO　 +　　H2　　　 Cu　　+H2O　　　　  固体质量减少

80　　　　　　　　　　 64　　　　　　　　  80-64=16

x　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  0.92g-0.752g=0.168g

　　　　　  =　　　　　  ∴  x=0.84g

CuO的质量分数= ×100%=91.3%

【同步达纲练习】

一、选择题（６×１０＝ ６０分）

１．甲、乙两人各取２克锌分别与足量的稀Ｈ₂SO₄和稀ＨＣl反应制得的氢气是（　　）

　　Ａ.甲的多　　　　 Ｂ．一样多　　　　 Ｃ．乙的多　　　　Ｄ．无法比较

２．氧化铜跟氢气反应时，如果生成３６克水，则被还原的ＣｕＯ的质量是（　　）

Ａ．４０克　　　Ｂ．６０克　　　 Ｃ．８０克　　　 Ｄ．１６０克

３．完全分解等质量的下列物质：水、ＫＣlO₃、KMnO₄、ＨｇＯ、得到O₂最多的是（　　）

　Ａ.ＫＣlO₃　　　 Ｂ．ＫＭｎO₄ 　　　Ｃ.ＨgＯ 　　　 Ｄ.Ｈ₂Ｏ

４．２.４ｇ镁、2.7ｇ铝、5.6ｇ铁、6.5ｇ锌分别与足量的稀Ｈ₂SO₄反应，得到H₂的质量比依次是(　　)

A. １∶１∶１∶1　　　　　　　　  Ｂ．２∶３∶２∶２

Ｃ．３∶１∶１∶2　　　　　　　　 Ｄ．１∶２∶２∶３

５．金属Ｘ与盐酸反应能生成ＸＣｌ₂，已知９．６ｇ该金属与足量盐酸反应放出0.8ｇＨ₂，则金属Ｘ的相对原子质量是（　　）

　　Ａ.２４ 　　　　　Ｂ．４０　　　　 Ｃ．５６　　 　 Ｄ．６５

６．有Ａ和Ｂ两种物质，在一定条件下反应生成Ｃ和Ｄ，已知２克Ａ能和５克Ｂ恰好完全反应，生成４克Ｃ和３克Ｄ，现有６克Ａ和２０克Ｂ经充分反应后，下列说法正确的是(　　)

　 Ａ．生成 Ｃ和 Ｄ质量之和为２６克　　　　  Ｂ．生成１２克 Ｃ

　 Ｃ．有１克Ａ剩余　　　　　　　　　　　　  Ｄ．生成 １０克 Ｄ

二、填空题（２×１０＝ ２０分）

７．每　　　　　　 份质量Ｐ与　　　　　  份质量O₂充分反应生成　　　　　 份质量的P₂O₅．

8．加热　　　　　 克ＫＭnＯ₄可生成６．４克O₂，完全反应后剩余固体是　　　　

和___________，其质量分别是　　　　　 和　　　　  ．

三、计算题（２×１０=２０分）

９．将１０９铁与５０９稀Ｈ₂SO₄反应完毕后，取出剩余的铁，洗涤、干燥后，称其质量为３ｇ．试回答：可制得氢气多少升？（标况下ρH₂ = ０.０９ｇ／Ｌ）

１０．将铜和氧化铜的混合物２０９，用足量的Ｈ₂还原，待反应完全，得到固体铜16.8g，求：

　　（１）反应用掉的Ｈ₂质量是多少？。

（２）原混合物里ＣｕＯ的质量分数？

【素质优化训练】

　　１．取7.2ｇＣuｘOｙ的化合物与Ｈ₂充分反应后，得到6.4ｇＣu，写出该反应的化学方程式．

　　２．将６克Mg分别与不同质量的O₂反应，试将生成MgO的质量填入下表，并回答：

氧气的质量（g）	生成MgO的质量(g)
2 4 8 12

（１）当第一次与2gO₂反应时，为什么不能生成8ｇＭｇＯ？

　　（２）从第二次以后，、为什么不断增加O₂的质量，生成ＭgO的质量却不增加？

　　３．将锌和ZnSO₄的混合物20.8ｇ，放入179.6ｇ稀H₂SO₄中，完全反应后得到２００ｇＺｎSO₄溶液．求：

　　(1)原混合物中Ｚｎ的质量分数？

　　(2)把200gZnSO₄液中的水蒸干，可得到ZnSO₄固体多少ｇ？

【知识验证实验】

　　甲、乙两同学在实验室用氯酸钾加热制取氧气的过程中，假如没有二氧化锰，可以加少量高锰酸钾，同样可以使氨酸钾很快放出氧气．甲同学认为是高锰酸钾起了催化作用，乙同学认为是高锰酸钾分解产生的二氧化锰起了催化作用．你同意谁的观点？并用化学方程式表达你的观点．

【知识探究学习】

难题巧解：锌、铁、镁的混合物４ｇ，与足量的稀Ｈ₂SO₄完全反应，蒸发水份后，得到固体物质1ｇ，试计算生成的氢气的质量？

参考答案:

【同步达纲练习】

一、１.Ｂ　 ２.Ｄ　 ３.Ｄ　 ４.Ｂ　 ５.Ａ　 ６.Ｂ

二、7.124，160，284  8.63.2 ，K₂MnO₄和MnO₂，39.4g，17.4g　9.2.78l　10.（1）0.4g；

（２）８０％

【素质优化训练】

1.Cu₂O+H₂2Cu+H₂O

２.（1）2gO₂只能和3gMg起反应；（2）6gMg反应完最多只能得到10gMgO

３.（１）62.5％；（２）40.0g

【知识验证实验】

乙同学的观点是正确的.

2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑

2KClO₃ 2KCl+3O₂↑

【知识探究学习】

解答：本题用常规方法得解四元一次方程组，耗时费力，又容易出错，使用简便方法迎刃而解.

分析：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+ H₂↑

Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑M + H₂SO₄=MSO₄+ H₂↑（ Ｍ指混合物）

　　　　　　　　　 0.4g　 　　10g

可得SO₄的质量为10g-0.4g＝9.6g

Ｈ₂的质量：×9.6g＝0.2ｇ