復(fù)習(xí)初三《水氫》
第三講 根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算
【目標(biāo)】
熟悉根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的題型，掌握根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的方法。
【知識(shí)講解】
一、解題格式
1、認(rèn)真審題：根據(jù)題意，寫出正確的化學(xué)反應(yīng)方程式或離子反應(yīng)方程式或正確的關(guān)系式。這一點(diǎn)是有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算的前提。例如涉及H2S氣體燃燒的有關(guān)計(jì)算首先要分析可能發(fā)生的化學(xué)方程式（O2不足，H2S過量：2H2S+O2 點(diǎn)燃 2S+2H2O；O2充足即過量，
2H2S+3O2 點(diǎn)燃 2SO2+2H2O；兩種反應(yīng)物均耗盡，但產(chǎn)物中既有S又有SO2。）；第二，看清題目中已知什么，需要求的是什么。例如求轉(zhuǎn)化率（指反應(yīng)物）還是產(chǎn)率（生成物）。題目提供的條件是否非常明了，有無隱含條件，根據(jù)化學(xué)原理直接導(dǎo)出，還是要根據(jù)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)知識(shí)推導(dǎo)而出等。
2、解題格式規(guī)范化。嚴(yán)格按照課本例題要求、解題過程規(guī)范、完整。計(jì)算過程必須帶入單位。
例1：將Fe2O3溶于150ml的稀H2SO4中，待Fe2O3完全溶解后，再加入Fe粉，放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體3.36L，溶液中不再含有Fe和Fe3+。已知加入的鐵粉和氧化鐵共19.2g，計(jì)算：
（1）加入的Fe2O3和Fe各多少克？（2）稀H2SO4物質(zhì)的量濃度。
解析：本題涉及的反應(yīng)有三個(gè)Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O, Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4,
Fe+H2SO4=FeSO4 +H2↑。由 于溶液中不再含有Fe和Fe3+，顯然，F(xiàn)e除與H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2，余下Fe2O3和Fe物質(zhì)的量必須相等。（相當(dāng)于發(fā)生：Fe+Fe2O3+3H2SO4=3 FeSO4+3H2O）。
正確解題過程為：
解：（1）由Fe + H2SO4= FeSO4 + H2↑
1mol 1mol 1mol
0.15mol 0.15mol 0.15mol
設(shè)氧化鐵物質(zhì)的量為X，則與之反應(yīng)的Fe物質(zhì)的量亦為X。
因:Fe+Fe2O3+3H2SO4=3FeSO4+3H2O
則：160g/mol?x+(0.15+x)×56g/mol=19.2g
x=0.05mol
加入Fe2O3質(zhì)量：0.05mol×160g/mol=8g
加入Fe粉的質(zhì)量：19.2g?8g=11.2g
（2）產(chǎn)生H2消耗H2SO40.15mol，F(xiàn)e 和Fe2O3反 應(yīng)中消耗硫酸0.05mol×3=0.15mol，由于題目中并未指出H2SO4恰好反應(yīng)（強(qiáng)調(diào)認(rèn)真審題），因此
≥0.15mol+0.15mol=0.3mol
≥ =2mol/L
答：加入的Fe2O3為8g鐵粉為11.2g，稀H2SO4物質(zhì)的量濃度≥2mol/L。
二、常見計(jì)算方法
1、差量法：差量法適用于反應(yīng)前后質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積等變化。
例1：取Na2CO3和NaHCO3混合物9.5g先配成稀溶液,然后向該溶液中加入9.6g堿石灰，充分反應(yīng)后Ca2+、HCO3-、CO32-恰好轉(zhuǎn)化為沉淀，再將反應(yīng)器內(nèi)水蒸干，可得20g白色固體，求：（1）原混合物中Na2CO3和NaHCO3質(zhì)量；
（2）堿石灰中CaO和NaOH質(zhì)量。
解析：該題一般解法設(shè)Na2CO3、NaHCO3物 質(zhì)的量為x、y立方程組（根據(jù)恰好沉淀），但費(fèi)時(shí)。若仔細(xì)分析提供的數(shù)據(jù)以及反應(yīng)原理，應(yīng)用質(zhì)量差計(jì)算更方便：加入物質(zhì)共9.5g+9.6g=19.1g，生成固體20g，增加20g?19.1g=0.9g，這是什么原因？
CaO+H2O=Ca(OH)2 ①每有1molCaO吸收1mol水，質(zhì)量增加18g而反應(yīng)
Ca(OH)2+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH+H2O ②又生成1mol水，即反應(yīng)①②前后質(zhì)量不變，但
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH ③即反應(yīng)①③要引起所加固體質(zhì)量增加，即增加水的物質(zhì)的量為 =0.05mol =0.05mol =5.3g =4.2g。
例2：某丁烷和乙炔的混合物0.1mol與20LO2（標(biāo)況，O2過量）完全反應(yīng)，將所得 混合物通入足量Na2O2固體粉末中，使之完全反應(yīng) ，得標(biāo)況下氣體17.2L。通過計(jì)算確定原混合氣體中各烴為多少克？
解析：烴在氧氣中燃燒生成CO2和水，需消耗一定量氧氣 ，而CO2和H2O與Na2O2反應(yīng)又能生成O2，兩者之差即為反應(yīng)中減少的氧氣。解題過程為：
C4H10+ O2→4CO2+5H2O …… ①
4CO2+4Na2O2=4Na2CO3+2O2 …… ②
5H2O+5Na2O2=10NaOH+ O2 …… ③
①②③迭加得：C4H10+9Na2O2+2O2=4Na2CO3+10NaOH …… ④
在反應(yīng)④中，1molC4H10，實(shí)際消耗2molO2
同理：C2H2+3Na2O2+O2=2Na2CO3+2NaOH
設(shè)C4H10、C2H2物質(zhì)的量分別為x、y
x+y=0.1mol
2x+y=
x=0.025mol
y=0.075mol
2、討論法：
例：將H2S和O2和混合氣體通入溫度為220℃的密閉容器中，在高溫下使之燃燒，反應(yīng)后再恢復(fù)至原溫度測(cè)得此時(shí)容器中氣體的壓強(qiáng)比起始時(shí)減小28.6%。
問（1）在容器中H2S發(fā)生的是完全燃燒不是不完全燃燒？
（2）原混和氣體中H2S所占的體積分?jǐn)?shù)？
解析：首先應(yīng)明確，同溫同體積任何氣體的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比。顯然，壓強(qiáng)減小28.6%即物質(zhì)的量減小28.6%。接下來就要根據(jù)物質(zhì)的量減小28.6%討論是完全燃燒還是不完全燃燒。解題過程為：
若H2S完全燃燒: 2H2S + 3O2 點(diǎn)燃 2SO2+2H2O Δn(減小) n%
2mol 3mol 2mol 2mol 1mol ×100%=20%
顯然不等于28.6%,肯定為 不完全燃燒,而
2H2S + O2 = 2S + 2H2O Δn(減小) n%
2mol 1mol 2mol 1mol ×100%=33.3%
28.6%介于20%與33.3%之間應(yīng)有兩種情況。
①H 2S過量。設(shè)H2S、O2物質(zhì)的量分別為x、y。
2H2S + O2 = 2S + 2H2O Δn
2 1 2 1
ymol ymol
=28.6% y=0.400x
②H2S與O2均消耗完全，但產(chǎn)物為S、SO2和H2O， 設(shè)H2S、O2物質(zhì)的量分別為x、y，可將 x、y直接代入化學(xué)方程式中：
xH2S+yO2= SO2+ S+xH2O Δn
x y x
=28.6% y=0.748x
3．守恒法??上一講已介紹。
４．極限法。
例：在500ml含有Fe3+ 、cu2+的溶液中投入11g鐵粉，反應(yīng) 完全后過濾，所得固體物質(zhì)經(jīng)干燥后稱重為9g。濾液中的金屬離子用0.3mol OH-恰好使它們完全沉淀。試求原溶液中Fe3+ 、Cu2+的物質(zhì)的量濃度。
解析：本題的難點(diǎn)在于11g鐵粉是否過量不清楚，但同學(xué)們必須明確：由于有剩余固體，則Fe3+ 全部轉(zhuǎn)化為Fe2+，也就是說0.3mol OH-使金屬離子完全沉淀，這些金屬離子必為+2價(jià)（不是Fe2+ 就是Fe2+ 和Cu2+混合物）。由此得出：n金屬離子=0.15mol�，F(xiàn)在的問題是如何判斷溶液中是Fe2+還是Fe2+ 和Cu2+混合物（即鐵粉是否過量）？可用極限法。
解：設(shè)鐵粉過量，則0.15mol為Fe2+，且這些Fe2+全部由Fe3+產(chǎn)生或全部由cu2+產(chǎn)生，它們分別消耗鐵的質(zhì)量為：
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
56g 3mol
2.8g 0.15mol
Cu2+ + Fe = Fe2+ + Cu
56g 1mol
8.4g 0.15mol
則鐵粉一定過量（11g大于2.8g或8.4g）
設(shè)Fe3+ 、Cu2+物質(zhì)的量分別為x、y
1.5x+y=0.15
28x?8y=2
x=0.08mol 0.16mol/L
y=0.03mol 0.06mol/L
從本題的解題過程看出：解題方法不是固定的，同一道題多種解法綜合運(yùn)用。
【能力訓(xùn)練】
（一）選擇題（每小題有１－２個(gè)正確答案）
1、在溫度和壓強(qiáng)不變時(shí)，1L NO2高溫分解，按2NO2 2NO+O2進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)氣體體積變?yōu)?.2L，則NO2的分解率為（ ）
A.20% B.30% C.50% D.40%
２、把氯氣和氮?dú)饣旌蠚?.12L（90%Cl2和10%N2）通過濃氨水，實(shí)驗(yàn)測(cè)得逸出的氣體（除NH3）體積為0.672L（50%Cl2和50%N2），問反應(yīng)后被氧化的氨的質(zhì)量是（體積已換算成標(biāo)況）（ ）
A. 3.4g B. 0.34g C. 1.36g D. 13.6g
3、在N2和H2合成氨反應(yīng)中，達(dá)到平衡時(shí)氨占26%，則反應(yīng)后氣體體積縮小的百分率為（ ）
A. 52% B. 30% C. 26% D. 20.6%
4、有一在空氣中暴露過KOH的固體，經(jīng)分析知其含水7.65%，含K2CO34.32%，其余是KOH。若將ag樣品放入bml 1mol/L的鹽酸中，使其充分作用后，殘酸用25.52ml cmol/l的KOH溶液恰好中和。蒸發(fā)所得溶液，得到固體質(zhì)量的表達(dá)式中（單位為克）（ ）
A. 只含有b B. 應(yīng)含有a C. 必有c D. 一定有a、b、c
5、在一包質(zhì)量為8.2g由兩種碳酸鹽組成的混合物，加入足量稀鹽酸，并微熱之，若放出CO2氣體4.4g，則下列哪種組合是可能的（ ）
A. NaHCO3與MgCO3 B. CaCO3 與Na2CO3
C. Ca(HCO3)2與MgCO3 D. Na2CO3與NaHCO3
二、計(jì)算題：
1、18.4gNaOH和NaHCO3固體混合物，在密閉容器中加熱到250℃，以充分反應(yīng)后排出氣體，稱得剩余固體質(zhì)量為16.6g，計(jì)算原混和物中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
2、1.92g銅和一定量的濃HNO3反應(yīng)，隨著銅的不斷減少，反應(yīng)生成的氣體顏色也逐漸變淺，當(dāng)銅反應(yīng)完畢時(shí)，共收集到氣體的體積為1.12L（標(biāo)況），求反應(yīng)中消耗硝酸的物質(zhì)的量是多少？
3、在500mlCuSO4和Fe2(SO4)3的混合物中加入21.7g鐵粉，充分?jǐn)嚢�，待完全反�?yīng)后濾出殘留物，稱其質(zhì)量為16.8g。在濾液中加4mol/LBaCl2溶液400ml，恰好使SO42-完全沉淀。求原溶液中CuSO4和Fe2(SO4)3物質(zhì)的量濃度。
【能力訓(xùn)練答案】
一、選擇題：
1. D 2. B 3. D 4.A 5. C
二、1. 0.543 2. 0.11mol
3. [Fe(SO4)3]=0.25mol/L
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