化学计算讲座

化学计算讲座第一页，共五十六页，2022年，8月28日1.依据有关量方程式的计算；2.关于化学式的计算（依据化学式的计算、求化学式的计算）；3.依据化学方程式（关系式）的计算化学计算的基本类型第二页，共五十六页，2022年，8月28日中学化学中的重要量方程式

1.中性原子中：核电荷数(Z)=质子数(Z)=核外电子数质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)

m(质)m(质)2.溶质ω（B）=———=————

m(液)m(质)+m(剂)m（溶质）3.溶质溶解度：S=—————×100g

m（溶剂）第三页，共五十六页，2022年，8月28日例1.某温度下,在100g水中加入mgCuSO4或加入ngCuSO4·5H2O，均可使溶液恰好达到饱和,则m与n的关系符合第四页，共五十六页，2022年，8月28日例2.不考虑A、B共存时,对各自溶解度的影响。①取50g混和物溶于100g热水,冷至20℃。若要A析出而B不析,则混和物中B的质量分数(B%)不能超过多少?②取Wg混和物溶于100g热水,冷至10℃。要使A析出而B不析,写出下列两种情况下混和物中A的质量分数(A%)应满足什么关系。(以W、a、b表示)(1)W<(a+b)时,A%

；(2)W>(a+b)时,A%

。第五页，共五十六页，2022年，8月28日答案：①混和物中B的质量百分比(B%)最高不能超过40%；②当W<(a+b)时,A%>a/W；W>(a+b)时,A%≥(W-b)/W。第六页，共五十六页，2022年，8月28日4.以物质的量为核心的物理量求算

第七页，共五十六页，2022年，8月28日例.某单糖水溶液里经过测定每毫升中含有n个单糖分子，把此溶液10mL小心蒸干，得该单糖晶体的质量是xg，则该单糖分子的相对分子质量是_________（阿伏加德罗常数用NA表示）。第八页，共五十六页，2022年，8月28日例.已知氯化钠的摩尔质量是Mg·mol-1，X射线衍射实验表明，氯化钠晶体中最近的钠离子与氯离子核间距离是anm，晶体的密度是bg·cm-3。则阿伏加德罗常数可用上述字母表示为____mol-1.第九页，共五十六页，2022年，8月28日（1）粒子数比等于物质的量之比，即：

N1：N2=n1：n2（2）标准状况下气体密度：

ρ=Mr/22.4（g·L-1）导出公式：1000ρω（3）溶液浓度：c=————（mol·L-1）

M其中，密度ρ的单位是“g·cm-3（g·mL-1）”第十页，共五十六页，2022年，8月28日例3.某温度下22%NaNO3溶液150mL,加100g水稀释后浓度变成14%。求原溶液的物质的量浓度。第十一页，共五十六页，2022年，8月28日例4.标准状况下，用一定量的水吸收氨气后制得浓度为12.0mol/L、密度为0.915g/cm3的氨水。试计算1体积水吸收多少体积的氨气可制得上述氨水。（氨的式量以17.0计，水的密度以1.00g/cm3计）答案：378L。

第十二页，共五十六页，2022年，8月28日（2）M=m(总)/n(总)6.同温同压下，气体A对气体B的相对密度：D（A对B）=ρ（A）/ρ（B）=M（A）/M（B）=Mr（A）/Mr（B）5.混合物的平均相对分子质量：（1）Mr=Mr（A）·A%+Mr（B）·B%+…第十三页，共五十六页，2022年，8月28日例5.某固体A按下式分解：2A=B(g)+2C(g)+3D(g)所得混合气体在同温同压下对氢气的相对密度是12，求A的相对分子质量。第十四页，共五十六页，2022年，8月28日25℃时，稀的水溶液中：KW=c（H+）·c（OH-）=10-14

7.

pH=-lgc（H+）；c（H+）=10-pH第十五页，共五十六页，2022年，8月28日例6.若室温时pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该氨水中已电离的NH3·H2O占氨分子总数的百分比为_______。第十六页，共五十六页，2022年，8月28日例7.将pH=1的盐酸平均分成2份，1份加适量水，另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后，pH都升高了1，则加入的水与NaOH溶液的体积比为

A.9B.10C.11D.12第十七页，共五十六页，2022年，8月28日关于化学式的计算

1.化合价与化学式①中性分子中各元素化合价代数和等于0；②阴、阳离子中，各元素化合价代数和等于离子所带电荷。第十八页，共五十六页，2022年，8月28日2.根据元素组成求物质的化学式、最简式（实验式）、分子式第十九页，共五十六页，2022年，8月28日例8.吗啡、海洛因都属于严格查禁的毒品，后者是前者的二乙酸酯。经测定，吗啡的相对分子质量不超过300，其元素质量组成为：C-71.58%，H-6.67%，N-4.91%，其余为氧。求吗啡和海洛因的相对分子质量及分子式。C17H19NO3第二十页，共五十六页，2022年，8月28日例9.某有机化合物爆炸后产生的气体中，各组分的体积分数如下：CO241.38%，H2O(g)34.48%，N220.69%，O23.45%。设爆炸时，并没有掺入空气，推算该化合物的：①最简式_____。②分子式（分子中共有20个原子）__。③结构简式_______。C3H5N3O9第二十一页，共五十六页，2022年，8月28日（1）用好通式①烷烃（CnH2n+2）烯烃（CnH2n）炔烃（CnH2n-2）苯及其同系物（CnH2n-6）。“Mr÷12得商和余数”②最简式相同的有机物，不论以何种比例混合，混合物中各元素质量分数为常数；只要混合物的质量一定，则完全燃烧时的耗氧量不变，产生CO2和H2O的量也不变。③烃和烃的含氧衍生物分子中氢原子数一定为偶数，其相对分子质量也是偶数。④烷烃跟比它少1个碳原子的饱和一元醛或酮的相对分子质量相等；饱和一元醇跟比它少1个碳原子的饱和一元羧酸或酯的相对分子质量相等。3.有机物分子组成的计算第二十二页，共五十六页，2022年，8月28日①有机物中相对分子质量最小的是CH4，若某有机混合物的平均相对分子质量为略大于16的某值，则一定含甲烷。②有时可据最简式（CaHb）判断烃的分子式：若b>2a，则此烃一定属于烷烃；再设其碳原子数为n，据烷烃通式：a:b=n:（2n+2）即可求得n值。如，已知某烃中碳元素的质量分数为80%，则可求得其碳、氢原子数比为：n（C）:n（H）=（80%÷12）:（20%÷1）=1:3，属于“b>2a”，该烃为烷烃。1:3=n:(2n+2)，n=2。此烃为乙烷，分子式为C2H6。③根据燃烧反应中的数量关系计算。（2）注意利用各种特殊的限定条件第二十三页，共五十六页，2022年，8月28日例.某种气态烃10mL,在50mL氧气里可以完全燃烧，得到液态水和体积为35mL的混合气体(所有气体体积都是在同温同压下测定的),则该气态烃可能是

A.甲烷B.乙烷

C.丙烷D.丙烯第二十四页，共五十六页，2022年，8月28日1.解答化学平衡题的“列三行”例11.密闭容器中，等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)+2B(g)==2C(g)，达平衡时，测得混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等。求A的转化率。根据化学方程式(关系式)计算第二十五页，共五十六页，2022年，8月28日A(g)+2B(g)=2C(g)始1mol1mol0转化1×A%2×A%2×A%终1mol-A%1mol-2A%2A%mol根据题意：n（A）+n（B）=n（C）即：1mol-A%+（1mol-2A%）=2A%mol解得：A%=40%。

解：设开始A,B物质的量均1mol,A转化率A%：第二十六页，共五十六页，2022年，8月28日例12.把标准状况下20LH2与15LO2充分混合并点燃使之反应，求可得到的水的质量。例13.用1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收0.8molCO2后，求溶液中各溶质的质量。2.过量计算第二十七页，共五十六页，2022年，8月28日例14.把镁条点燃，得氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷后加足量水，将反应产物加热蒸干并灼烧，得氧化镁0.486g。求燃烧产物中氮化镁的质量分数。答案：17.0%。3.差量计算第二十八页，共五十六页，2022年，8月28日例15.测定氨合成塔入口和出口处气体在标准状况下的密度，可以判断氮气的转化率。今测得标准状况下入口处氮、氢混合气体的密度为0.4375g/L，出口处氮、氢混合气体的密度为0.5469g/L。求氮气的转化率。第二十九页，共五十六页，2022年，8月28日设原混合气体100L，则其质量为43.75g，反应前后质量不变，根据反应后混合气体密度，可得反应后气体总体积：43.75g÷0.5469g/L=80L。总体积减少100L-80L=20L，说明转化的N2为10L。根据反应前N2、H2混合气体的密度，求得其平均相对分子质量，再据其平均相对分子质量求出二者的体积比，从而可知100L混合气体中N2的体积，即可求N2的转化率。答案：33.3%。提示：根据方程式N2+3H2=2NH3，每1LN2参加反应，混合气体的总量即减少2L。第三十页，共五十六页，2022年，8月28日例16.国家规定每千克食盐中应含有40-50mg碘酸钾。取食盐样品428g，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00mL时蓝色刚好褪去。该加碘食盐是否为合格产品？有关反应如下：IO3-＋5I-＋6H+→3I2＋3H2O；I2＋2S2O32-→2I-＋S4O62-。答案：这种食盐每千克中含KIO345mg，故为合格品。4.关系式计算第三十一页，共五十六页，2022年，8月28日一般用于连续反应。思路：①写出所有方程式；②据方程式，结合题目中给出的已知量，确定好恰好完全反应的“特殊点”；③根据“特殊点”，确定范围，并确定各范围内的最终结果。若特殊点1个，则应有2个范围，若特殊点有2个，则应有3个范围；④将结果进行简约、合并，作出简练的最终结论。确定“特殊点”是解答这类题目的关键，是否找出了这些“特殊点”也往往是阅卷时给分的要点。

5.讨论型计算

第三十二页，共五十六页，2022年，8月28日2H2S+O2（不足）=2S+2H2O；2H2S+3O2（足）=2SO2+2H2O。1.0LH2S气体和aL空气混和后点燃,若反应前后气体的温度和压强都相同(20℃,101.3kPa),当a的取值范围不同时,燃烧后气体的总体积V(用含a的表达式表示。假定空气中氮气和氧气的体积比为4：1,其它成分可忽略不计)。答案：若a≤2.5，V=4a/5+（1L-2a/5）=1L+a2/5；若a≥7.5，V=a-0.5L；若2.5<a<7.5,V=a-0.5L（可进一步集约为两项：若a≤2.5，V=1L+a2/5；若a>2.5，V=a-0.5L）。

例17.H2S燃烧的有关方程式如下：第三十三页，共五十六页，2022年，8月28日1.守恒关系（1）质量（原子数）守恒（2）电荷守恒（3）电子数守恒（氧化还原）化学计算的基本思路第三十四页，共五十六页，2022年，8月28日（1）物质的定比组成（2）物质间定量反应（3）溶解度计算化学计算的基本思路2.比例关系第三十五页，共五十六页，2022年，8月28日化学计算的策略与方法（1）据量方程式的解析策略（2）图示的策略（3）快速估算的策略（4）极端假设法（5）转化的策略第三十六页，共五十六页，2022年，8月28日例18.某金属晶体的密度为11.30g·cm-3，在该晶体的微观结构中，平均每1nm3的空间内有32.86个原子。求该金属的相对原子质量。（1）据量方程式解析的策略第三十七页，共五十六页，2022年，8月28日例19.一定量有机物燃烧的产物通入足量石灰水中完全吸收,得沉淀20g,滤液质量比原石灰水减少5.8g。该有机物可能是A.乙烯B.乙二醇C.乙醇D.甲酸甲酯提示：原石灰水+CO2、H2O=滤液+CaCO3沉淀）移项得：CO2和H2O的质量共14.2g。再根据CaCO3沉淀20g推出CO2质量，可得H2O的质量，进而确定原物质中碳、氢原子数之比。答案：BC。（2）图示的策略第三十八页，共五十六页，2022年，8月28日例20.HCl的质量分数为0.36的浓盐酸与HCl质量分数为0.14的稀盐酸等体积混合后,所得溶液中，HCl的质量分数

A.等于0.25B.大于0.25C.小于0.25D.无法确定第三十九页，共五十六页，2022年，8月28日0.36盐酸ag0.14盐酸agbg

第四十页，共五十六页，2022年，8月28日例21.下列化合物中，含氯的质量分数为47.65%的是

A．NaClB．KClC．KClO3

D．AlCl3

（3）快速估算的策略第四十一页，共五十六页，2022年，8月28日例22.两种金属混合物15g与足量的稀硫酸完全反应生成氢气11.2L(标况),则混合物可能是

A．镁和铝B．镁和铜

C．铝和锌D．铁和锌（4）极端假设法第四十二页，共五十六页，2022年，8月28日例23.反应2A(g)+B(g)2C(?)+3D(?)达到平衡后，把体系的压强减小到原来的一半，再次达平衡时发现A的浓度变为原平衡时的0.4倍。则，对C、D状态的判断结论是_________。第四十三页，共五十六页，2022年，8月28日例24.铝-铁合金溶于足量盐酸，再用过量NaOH溶液处理，将沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧，得红色粉末。此红色粉末与原合金质量恰好相等。则，合金中铝的质量分数为

。提示：解答此题要用到转化的策略。根据有关反应可知，最终红色粉末的成分是Fe2O3。根据“红色粉末的质量恰好与原合金的质量相等”，由于整个反应过程中铁元素的质量是不变的，那么，合金中铝的质量即等于Fe2O3中氧的质量。答案：30%。（5）转化的策略第四十四页，共五十六页，2022年，8月28日例25.由乙炔(C2H2),苯(C6H6),乙醛(C2H4O)组成的混合物中碳的质量分数为72%,则其中氧的质量分数为A．22%B．19.6%C．16%D．无法计算第四十五页，共五十六页，2022年，8月28日解答化学计算题应注意的问题第四十六页，共五十六页，2022年，8月28日[05春季]（1）取ag铝热剂样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体（标况，下同）bL。反应的化学方程式是_____。其中铝的质量是___g（2）取ag样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是：_____，氧化铁与铝的质量比是____。（3）待（2）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为cL，该气体与（1）中所得气体的体积比c︰b＝___。

第四十七页，共五十六页，2022年，8月28日[05北京](1)等体积CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧，转移电子数之比是

。(2)101kPa时，CO的燃烧热为283kJ/mol。相同条件下，2molCH4燃烧生成液态水，放出的热量为1molCO完全燃烧放出热量的6.30倍，CH4完全燃烧的热化学方程式是

。(3)120℃、101kPa下，amL由CO、CH4组成的混合气体在bmLO2中完全燃烧后，恢复到原状态。①若混合气体与O2恰好完全反应，产生bmLCO2,则CH4的体积分数为

（保留2位小数）。②若燃烧后气体体积缩小了a/4mL，则a与b关系的数学表示式是

。

第四十八页，共五十六页，2022年，8月28日[05全国2]某有机物A的相对分子质量大于110，小于150。其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。(1)该化合物分子中含有几个氧原子，为什么？(2)该化合物的相对分子质量是

。(3)该化合物的分子式是

。(4)该化合物分子中最多含

个羰基。

第四十九页，共五十六页，2022年，8月28日[05全国3]在273K和10kPa的条件下，将2.00g氢气、1.40g氮气和1.60g氧气混合，该混合气体的体积是A6.72LB7.84LC10.08LD13.44L第五十页，共五十六页，2022年，8月28日[05江苏理综]有机物A由碳、氢、氧三种元素组成。取3gA与4.48L氧气（标况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气（设反应物没有剩余）。将生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重3.6g，碱石灰增重4.4g。（1）3gA中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少?（2）计算确定该有机物分子式。

第五十一页，共五十六页，2022年，8月28日[05天津理综]测纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1-2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示CO32-＋H+＝HCO3-反应终点)，所用盐酸体积V1mL，再加1-2滴甲基橙，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸总体积为V2mL。则样品中NaHCO3质量分数的计算式为NaHCO3（％）＝

。第五十二页，共五十六页，2022年，8月28日[05天津理综]磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g的单质磷（P）在3.2g氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出XkJ热量。（1）计算确定反应产物的组成（化学式）

，其相应的质量（g）分别为

。（2）已知单质磷的燃烧热为YkJ/mol，则1molP与O2反应生成固态P