专题六 化学计算（解析版）

专题六化学计算[考点导航]有关化学式计算⭐⭐溶液计算⭐⭐有关化学方程式计算⭐⭐[例题1][有关化学式计算]自新型冠状病毒肺炎疫情发生以来，党和政府立刻作出重要部署，在“坚定信心、同舟共济、科学防治、精准施策”的指引下，全国上下同心战疫，共同打赢疫情防控阻击战!材料一：新型冠状病毒肺炎是由2019新型冠状病毒（2019﹣nCoV）引起，呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，以发热、乏力、干咳为主要表现。材料二：新型冠状病毒对化学消毒剂敏感，75%酒精（C2H5OH）、过氧乙酸（CH3COOH）、84消毒液和紫外线均可灭活病毒。请根据上述材料回答：小敏对灭杀新冠病毒的消毒液研究：①相同个数的酒精分子和过氧乙酸分子，所含氢原子的个数比为3：2。②酒精中碳元素的质量分数为52.2%（保留到0.1%）。【解答】解：①1个酒精分子中含有6个氢原子，1个过氧乙酸分子中含有4个氢原子，相同个数的酒精分子和过氧乙酸分子，所含氢原子的个数比为6：4＝3：2。②酒精中碳元素的质量分数为12×212×2+1×6+16故答案为：①3：2；②52.2%。[练习1]铁是人类不可缺少的微量元素，正常人每天应补充14mg左右的铁，其中大部分来自于食物。如果全部通过服用含FeSO4•7H2O的片剂补充铁，则每天约需要服用含69.5mgFeSO4•7H2O的片剂。市场上某硫酸亚铁片剂，其中Fe2+的含量为16.0%．该片剂中的Fe2+在空气中易变质，国家规定该片剂中Fe2+变质超过10.0%即不能再服用。为检验某药店出售的硫酸亚铁片剂是否失效，取10.0g该片剂经测定含Fe2+1.52g。通过计算说明该片剂是否能服用？【解答】解：（1）正常人每天应补充14mg左右的铁，则每天约需要服用含FeSO4•7H2O的质量=14mg故答案为：69.5；（2）含Fe2+1.52g的10.0g某硫酸亚铁片剂中Fe2+变质的量=10.0g×16.0%−1.52g10.0g×16.0%×答：该片剂是能服用。[例题2][溶液计算]M是硝酸钾或氯化铵中的一种，硝酸钾和氯化铵的溶解度曲线如图1所示，某化学兴趣小组用物质M进行了如图2所示的实验。（1）t1℃时，氯化铵的溶解度为40g；（2）烧杯①中溶质质量分数的计算式为60g60g+150g×100%≈28.6%（3）物质M是硝酸钾。【解答】解：（1）由溶解度曲线可知：t1℃时，氯化铵的溶解度为40g；故答案为：40；（2）烧杯①中溶质质量分数的计算式为：60g60g+150g×100%≈28.6%；故答案为：（3）物质M是硝酸钾，因为在t1℃时，60gM全部溶于100g水中；故答案为：硝酸钾；[练习2]某同学取四份150克水后，分别加入一定质量的硝酸钾固体配制成t℃的溶液，充分搅拌后，滤去未溶解的固体，将相关数据记录如下表：操作序号1234加入硝酸钾的质量/g120150180210溶液的质量/g270300310m（1）表格中m值．（2）根据以上数据，计算t℃时硝酸钾的S．【解答】解：（1）实验3中，180g+150g＝330g＞310g，说明150g水中最多能溶解硝酸钾310g﹣150g＝160g；则加入210g硝酸钾时，溶解的硝酸钾的质量还是160g，故m的值为310g．（2）t℃时硝酸钾的S，则150g160g故答案为：（1）310；（2）t℃时硝酸钾的S为106.7g．[例题3][有关化学方程式计算]在一烧杯中盛有CaCl2和HCl的混合溶液100g，向其中逐渐滴加溶质质量分数为10%Na2CO3溶液，混合溶液的质量与所滴入的Na2CO3溶液的质量关系图象如图所示。（1）在实验过程中，其中出现冒气泡的是PA（填“PA”或“AB”）段。（2）逐渐滴入碳酸钠溶液的过程中，杯中溶液的pH如何变化？（3）原溶液中HCl的质量是多少克？（4）当滴入Na2CO3溶液至图中B点时，通过计算求烧杯中（不饱和溶液）溶质的质量分数为多少？（计算结果精确到0.1%）【解答】解：在实验过程中，由于混合溶液中含有盐酸和氯化钙，所以加入碳酸钠溶液时，先生成气体后生成沉淀，所以出现冒气泡的是PA段，而AB段是生成沉淀的。由于混合溶液中含有盐酸和氯化钙，盐酸仙贝反应掉，所以逐渐滴入碳酸钠溶液的过程中，杯中溶液的pH有小于7，慢慢变大，后来等于7，最有由于碳酸钠过量，而碳酸钠溶液显碱性，所以pH大于7。设原溶液中HCl的质量是x，生成的氯化钠的质量为y，生成的二氧化碳的质量为z。Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑1067311744106g×10%xyz106106g×10%x＝7.3gy＝11.7gz＝4.4g设碳酸钠与氯化钙反应生成的碳酸钙的质量为a，生成的氯化钠的质量为bCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl106100117106g×10%ab106106g×10%a＝10gb＝11.7g当滴入Na2CO3溶液至图中B点时，烧杯中（不饱和溶液）溶质的质量分数为11.7g+11.7g100g+212g−4.4g−10g答：（1）在实验过程中，其中出现冒气泡的是PA段。（2）逐渐滴入碳酸钠溶液的过程中，杯中溶液的pH逐渐变大。（3）原溶液中HCl的质量是7.3g。（4）当滴入Na2CO3溶液至图中B点时，烧杯中（不饱和溶液）溶质的质量分数为7.9%。[练习3]实验室有一瓶碳酸钙和氯化钙粉末组成的均匀混合物，小科用相同溶质质量分数的稀盐酸和该混合物反应（所得溶液均为不饱和溶液），四组实验数据记录如表，请分析计算：实验组别一二三四稀盐酸质量/g100.0100.0100.0100.0混合物质量/g3.06.09.012.0所得溶液质量/g101.9103.8105.0a剩余固体质量/g00mn（1）反应后，稀盐酸还有剩余的是第一、二组；（2）求混合物中碳酸钙和氯化钙质量之比；（3）表中a的值为105.5；（4）求表中m的值。【解答】解：（1）根据图表中数据分析，每消耗3.0g混合物，溶液增加1.9g，第三次加入混合物9.0g，溶液增加质量为5.0g小于1.9g×3，说明混合物剩余，稀盐酸完全反应；第一、二组稀盐酸还有剩余，故填：一、二；（2）由第一组数据可知，二氧化碳的质量为100.0+3.0g﹣101.9g＝1.1g设3.0g混合物中碳酸钙的质量为xCaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，10044x1.1g100xx＝2.5g混合物中碳酸钙和氯化钙质量之比为2.5g：（3.0g﹣2.5g）＝5：1；故填：5：1；（3）由于第三组混合物剩余，稀盐酸完全反应；所以第四组比第三组多溶解了12.0g﹣9.0g＝3.0g混合物中的氯化钙，3.0g混合物中的氯化钙质量为3.0g×1（4）第三组中产生二氧化碳的质量为100.0g+9.0g﹣105.0g﹣m＝4.0g﹣m设反应的碳酸钙的质量为yCaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，10044y4.0g﹣m100yy=100×(4.0g−m)9.0g混合物中的碳酸钙质量为9.0g×5所以100×(4.0g−m)44m＝1.25g，故填：1.25。

[猜押题专练]1．金属锂（Li）在通信和航天领域中有重要用途。氢氧化锂（LiOH）是一种易溶于水的白色固体，有辣味、强碱性和腐蚀性，化学性质与NaOH相似。载人航天飞船中常用LiOH代替NaOH来吸收航天员呼吸产生CO2。（1）写出一条LiOH的化学性质强碱性或腐蚀性；（2）请通过计算说明，为什么常用LiOH代替NaOH来吸收航天员呼吸产生CO2？【解答】解：（1）LiOH的化学性质：强碱性、腐蚀性。故填：强碱性或腐蚀性。（2）（2）反应的化学方程式及其质量关系：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O，80442LiOH+CO2═Li2CO3+H2O，4844由以上质量关系可知，吸收相等质量的二氧化碳消耗氢氧化锂质量比氢氧化钠小，因此常用LiOH代替NaOH来吸收航天员呼吸产生CO2。故答案为：吸收相等质量的二氧化碳消耗氢氧化锂质量比氢氧化钠小。2．向Ba（OH）2溶液中先滴加一定量CuSO4溶液，直至沉淀质量为m克，再不断滴加H2SO4溶液。整个过程中，产生沉淀的质量与加入溶液的质量关系如图所示。（1）a点对应溶液pH＞（选填“＞”、“＝”或“＜”）7。（2）取c点对应的溶液，不断滴加NaOH溶液，观察到的现象是开始无明显现象，后产生蓝色沉淀。（3）通过计算确定m的值。【解答】解：（1）a点加入稀硫酸继续产生沉淀，说明对应溶液中含有氢氧化钡，氢氧化钡溶液显碱性，pH＞7。（2）c点对应的溶液中含有硫酸铜和稀硫酸，不断滴加NaOH溶液，氢氧化钠先和稀硫酸反应，后和硫酸铜反应，观察到的现象是开始无明显现象，后产生蓝色沉淀。（3）设氢氧化钡和硫酸铜反应生成硫酸钡质量为x，反应生成氢氧化铜质量：5.64g﹣4.66g＝0.98g，CuSO4+Ba（OH）2═BaSO4↓+Cu（OH）2↓，23398x0.98g233xx＝2.33g，m＝2.33+0.98＝3.31，故答案为：＞；开始无明显现象，后产生蓝色沉淀，3.31。3．在研究酸和碱的化学性质时，某小组想证明稀硫酸与氢氧化钠溶液混合后，虽然无明显现象，但确实发生了化学反应，试与他们一起完成实验方案的设计，实施和评价，并得出有关结论。（1）探究稀硫酸与氢氧化钠溶液的反应：根据上图所示实验，当看到烧杯中溶液颜色发生了怎样的变化？先由无色变红，后红色褪去可确定稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了化学变化。（2）探究上述稀硫酸与氢氧化钠溶液反应后烧杯中的硫酸是否过量：根据上述反应过程中溶液变成无色，不能确定稀硫酸是否过量，同学们又分别选取氯化钡溶液、紫色石蕊试液设计实验方案，请你判断并分析：实验方案实验步骤实验现象实验结论方案一取样，滴入适量的氯化钡溶液出现白色沉淀稀硫酸过量方案二取样，滴入几滴紫色石蕊试液溶液变红稀硫酸过量上述设计的实验方案中，正确的是方案二（填“方案一”或“方案二”），请你设计一个确定稀硫酸是否过量的实验方案，你选用的药品是锌粒（或碳酸钠等），实验现象及结论是若有气体放出，证明稀硫酸过量，反之稀硫酸不过量。【解答】解：（1）酚酞遇碱变红色，所以氢氧化钠溶液使酚酞试液变红；氢氧化钠与稀硫酸反应生成硫酸钠和水，恰好中和时，溶液呈中性，盐酸过量时，溶液呈酸性，此刻都不能使酚酞变色，因此实验中观察到先由无色变红后红色褪去；故填：先由无色变红，后红色褪去；（2）因为NaOH和H2SO4反应后生成的硫酸钠也能和BaCl2反应产生白色沉淀BaSO4，而石蕊试液遇酸变红色，所以方案二正确，因为活泼金属与酸反应生成氢气，所以可以加入锌粒等活泼金属（或碳酸钠等），若有气体放出，证明稀硫酸过量，反之稀硫酸不过量；故填：方案二；锌粒（或碳酸钠等）；若有气体放出，证明稀硫酸过量，反之稀硫酸不过量。4．某化学兴趣小组为测定大理石中碳酸钙的含量，进行如图1所示实验：将过量的稀盐酸加入到20g大理石中（其他成分不与盐酸反应），把产生的CO2气体用足量的烧碱溶液吸收，同时测量C瓶烧碱溶液增加的质量，结果如下表所示：时间/分024681012C增加质量/g03.05.06.06.6x6.6（1）上表中，第10分钟时，x＝6.6。（2）计算大理石样品中碳酸钙的质量分数。（要写计算过程）（3）请在如图的坐标纸上，以时间为横坐标，以产生CO2气体的质量为纵坐标，画出能够表明产生气体的质量随时间变化规律的关系曲线。（4）B中所装药品为碳酸氢钠溶液，作用是吸收挥发出的HCl气体，该装置使测量结果偏大（填“偏大”“偏小”或“没有影响”）。【解答】解：（1）由表可以看出生成二氧化碳的最大量为6.6g，在第8分钟和第12分钟时均为6.6g，则第10分钟也为6.6。（2）设样品中碳酸钙的质量为x。CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑10044x6.6g10044所以样品中碳酸钙的质量分数为15g20g（3）根据表中给出的时间和气体的质量绘制图如下：（4）由于碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳，导致烧碱吸收的二氧化碳大于碳酸钙和盐酸反应所生成的二氧化碳，进而导致测得的碳酸钙的质量分数偏大。故答案为：（1）6.6；（2）样品中碳酸钙的质量分数为75%（3）见上图；（4）偏大5．在化学实验中，有时药品的滴加顺序不同会导致实验现象不同。某同学使用图甲所示实验装置进行实验，广口瓶内气球的体积变化与滴加药品体积的关系如图乙所示，其中A点表示开始滴加某种药品，B点表示开始滴加另一种药品（不考虑由于滴入液体的体积及反应导致的温度变化对集气瓶内气压的影响）。据图回答：（1）实验中首先加入试剂是盐酸。（2）试从加入药品的种类、顺序及发生的化学反应等角度来解释气球体积的变化情况。【解答】解：（1）实验中首先加入试剂是盐酸。故填：盐酸。（2）加入盐酸时，由于盐酸不能和二氧化碳反应，气球体积不变，再加入氢氧化钠溶液时，氢氧化钠先和盐酸反应，过程中气球体积不变，盐酸完全反应后氢氧化钠再和二氧化碳反应，导致瓶内气压减小，气球膨胀。故答案为：加入盐酸时，由于盐酸不能和二氧化碳反应，气球体积不变，再加入氢氧化钠溶液时，氢氧化钠先和盐酸反应，过程中气球体积不变，盐酸完全反应后氢氧化钠再和二氧化碳反应，导致瓶内气压减小，气球膨胀。试从加入药品的种类、顺序及发生的化学反应等角度来解释气球体积的变化情况。6．“珍爱生命，拒绝毒品”是每个公民的责任，但是在某些娱乐场所，还有人服用俗称“摇头丸”的毒品。该毒品能使人手舞足蹈，呈癫狂状态，严重危害人的身心健康和社会稳定，有一种“摇头丸”的化学式为C12HxO2N，相对分子质量为209．试回答下列问题：（1）该物质的一个分子中含氢原子19个，碳元素与氧元素的质量比为9：2。（2）该物质中氮元素的质量分数是多少（结果保留到0.1%）（3）418g“摇头丸”中含多少克氮元素。（结果保留到整数）【解答】解：（1）由物质的化学式C12HxO2N可知，“摇头丸”是由4种元素组成的；根据其相对分子质量为209，故12×12+1x+16×2+14×1＝209，故解得x＝19；碳元素与氢元素的质量比为：（12×12）：（16×2）＝144：32＝9：2；故填：19；9：2。（2）其中，氮元素所占的质量分数为14209（3）418g“摇头丸”中含氮元素质量为418g×147．近年来，许多农户获得“测土配方施肥”的服务，有效解决了施肥比例不合理问题，提高了产量，减少了环境污染。小明家种了一片麦子，经农科人员测定该片土壤需补充钾元素78千克。（1）请你帮小明算算，至少需购买氯化钾（KCl）多少千克？（2）小明家原来准备用硝酸铵（NH4NO3），农科人员告诉他们需要240千克，但市场上硝酸铵缺货，只有尿素，问：需要购买多少千克的尿素[CO（NH2）2]才与240千克硝酸铵有相同的氮元素？【解答】解：（1）设至少需购买氯化钾（KCl）x，则x×39（2）240kg硝酸铵中含氮质量＝240kg×14×2含84kg氮元素的尿素质量=84kg答：（1）至少需购买氯化钾（KCl）149千克；（2）需要购买180千克的尿素[CO（NH2）2]才与240千克硝酸铵有相同的氮元素。8．请认真分析并计算后填空：（1）已知有Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质的混合物100g，测得钠的质量分数为46%，则混合物中钠元