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专题复习—化学计算（各种题型）
化学
计算 有关化学方程式的计算 1．利用化学方程式进行有关反应物、生成物的质量计算。 ★★★
2．利用化学方程式进行含有一定量杂质的反应物、生成物的质量计算（杂质不参加化学反应）。 ★★★
有关溶质的质量分数的计算 有关溶液中溶质的质量分数（包括加水稀释）的计算。 ★★★
以上内容的简单综合 ★★★
重要知识点梳理：
　　化学计算一直是同学们学习化学时的难点，当处理计算题时，总是感到没底，而实际上化学计算是由化学概念在量的方面引伸出来的，所以化学概念是化学计算的基础。另外，有些化学基本定律则是化学计算的依据，所以要解决化学计算问题必须弄清基本概念的内涵和外延，并牢固掌握基本定律。同学们在学习时要加强概念间的联系，认识概念间量的关系，把概念定律联系起来，在学习化学概念的化学涵义的同时要弄清楚它的数学涵义。要进行正确的化学计算，不仅要求对有关的化学知识有透彻的理解，而且必须注意解题环节和方法。
(一)利用化学式的计算
　　化学式是用元素符号来表示物质组成的式子。由于纯净物有固定的组成，因此每种物质只有一个化学式。
　　化学式不仅能反映物质的宏观组成，还能反映物质的微观构成。如，从五氧化二磷的化学式P2O5，我们可以知道：五氧化二磷由磷元素和氧元素组成；每个五氧化二磷分子由2个磷原子和5个氧原子构成。以此为依据，利用相对原子质量便可进行有关化学式的基本计算了。
　　1．计算相对分子质量
　　相对分子质量是指化学式中各原子的相对原子质量的总和。如：
　　H2O的相对分子质量=1×2＋16×1＝18
　　说明：注意可别写成“H2O =1×2＋16×1＝18”这可是你初期书写的常见错误哦。
　　计算相对分子质量总和时，是相对分子质量与化学计量数(即化学式前面的系数)相乘。
　　如：2H2O的相对分子质量的总和=2×(1×2＋16×1)＝2×18 =36
　　说明：相对原子质量可以用符号Ar来表示，相对分子质量可以用符号Mr来表示。
　　如：Mr (H2O) =1×2＋16×1＝18
　　2．计算化合物组成元素间的质量比
　　化合物中各组成元素间的质量比是指各组成元素的原子个数与其相对原子质量乘积的最简整数比。如：
　　五氧化二磷(P2O5)中磷元素与氧元素的质量比=(31×2)∶(16×5)=62∶80＝31∶40
　　3．计算化合物中某元素的质量分数
　　化合物中某组成元素的质量分数为=
　　说明：质量分数可以用符号ω来表示。
　　如：五氧化二磷(P2O5)中磷元素的质量分数=
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 =×100%=43.7%
(二)利用化学方程式的计算
　　有关化学方程式的计算是以化学方程式为依据进行的。必须十分明确地认识到，化学方程式不仅表示什么物质在什么条件下发生反应，生成什么物质，而且还表示反应物、生成物各物质间的质量关系。根据化学方程式的计算。就是依据反应物和生成物间的质量比进行的。
　　进行有关化学方程式计算应注意以下几点：
　　（1）能根据题意正确写出化学方程式
　　　 　化学方程式是化学计算的依据，如果化学方程式错了或者没配平，化学计算必然出错。
　　（2）解题格式要规范，运算要准确
　　　　 利用化学方程式进行计算的步骤是：
　　　　 ①设未知量 （ 如：设***的质量为x ）
　　　　 ②根据题意写出并配平化学方程式
　　　　 ③求出相关的物质的质量比；将已知量、未知量对准相关物质的化学式
　　　　 ④列出比例式，求解
　　　　 ⑤简明地写出答案
　　严格要求化学方程式计算的书写格式，目的是培养按照化学特点进行思维的良好习惯。
　　请你给挑挑错吧！
　　“加热31.6 g KMnO4能制备多少克氧气？”，小明同学的解题过程如下：
　　　　　　　　　
　　（3）正确处理含杂质的反应物或生成物的计算
　　由于化学方程式反映的是纯净物间的质量比，所以一定要将含杂质的反应物或生成物的质量换算成纯净物的质量再代入化学方程式进行计算，若反应物或生成的为溶液，则应计算出溶质的质量再代入化学方程式进行计算。
(三)有关溶质的质量分数的计算
　　溶质的质量分数是溶液组成的一种表示方法。溶液中溶质的质量分数是指溶质质量与溶液质量之比，可用下式表示：
　　溶液中溶质的质量分数=×100%
　　其中，溶液质量=溶质质量+溶剂质量；溶液质量=溶液密度×溶液体积
　　有关溶液中溶质的质量分数的计算，要注意以下几个问题：
　　1．溶液的组成是指溶质在溶解度的范围内，溶液形成后，溶液中各成分在量方面的关系，因此，溶液不论饱和与否，都具有一定的溶质的质量分数，只不过在一定温度下，溶质的质量分数只能在一定范围内有意义，即最大值不得超过该温度下其饱和溶液中溶质的质量分数。
　　2．根据固体溶解度和溶质质量分数的概念，一定温度下饱和溶液中溶质的质量分数还可以用下面的式子计算：
　　饱和溶液中溶质的质量分数=×100%
　　思考：如果20℃时，氯化钠的溶解度为36 g，那么你能配制出20℃、30%的氯化钠溶液吗？
　　3．涉及溶液质量、密度、体积和溶质的质量分数之间的计算时，其主要依据是：
　　　 溶液质量=溶液密度×溶液体积
　　　 溶质质量=溶液密度×溶液体积×溶质的质量分数
　　4．加水稀释的计算
　　在溶质的质量分数一定的溶液中加溶剂(水)使溶液变稀的过程，叫做溶液的稀释。稀释以后，溶液和溶剂(水)的质量都增加了，但溶质质量没有变，故溶液中溶质的质量分数变小了，溶液变稀了。此类计算的依据就是稀释前后溶质的质量不变。即：
　　浓溶液质量×浓溶液中溶质的质量分数＝稀溶液质量×稀溶液中溶质的质量分数
　　浓溶液质量×浓溶液中溶质的质量分数＝(浓溶液质量+水的质量)×稀溶液中溶质的质量分数
　　在用水稀释浓溶液时，所得稀溶液质量等于浓溶液质量与加入水的质量之和，但是应该注意的是，稀溶液体积不等于浓溶液体积与水的体积之和。
(四) 综合计算
　　（1）溶质的质量分数应用于化学方程式的计算。
　　由于许多化学反应是在溶液中进行的，因此提高溶质的质量分数与化学方程式的综合计算能力是十分重要的。
　　（2）结合生产和生活实际，提高对图表及产品说明书，药品、食品标签上标示内容的阅读分析能力，并进行相关的化学计算的综合能力也是十分重要的。
【例题解析】
　　1．油炸食品、烧烤食品等被营养专家称作“垃圾食品”，这是因为在制做过程中不仅产生大量有害气体污染环境，而且食物中还会产生一些强致癌物质，故此类食品不易多吃、常吃。例如，在食物的煎炸过程中会产生一种有害的物质——丙烯醛，其化学式为C3H4O。请计算：
　　(1)丙烯醛的相对分子质量
　　(2)组成丙烯醛的各种元素间的质量比
　　(3)丙烯醛中碳元素的质量分数
　　(4)112g丙烯醛中含氢元素的质量
　　(5)与112 g 丙烯醛所含氢元素质量相同的水的质量为多少？
　　分析：本题从生活实际出发提供健康信息。从信息中获取本题的计算依据——丙烯醛的化学式(C3H4O)，根据化学式，利用相对原子质量、相对分子质量进行物质组成的简单计算，其计算格式一般要求如下。
　　(1)丙烯醛(C3H4O)相对分子质量=12×3＋1×4＋16＝56
　　(2)丙烯醛(C3H4O)中碳元素、氢元素、氧元素间的质量比=(12×3)∶(1×4)∶16＝9∶1∶4
　　(3)丙烯醛(C3H4O)中碳元素的质量分数为：
　　　　ω(C) = = =64.3%
　　(4)计算一定质量的化合物中含有某组分元素的质量时，一般有两种解法。一种是：用化合物的质量×该化合物中这种元素的质量分数；另一种是关系式法，以丙烯醛为例，每个丙烯醛(C3H4O)的分子中含有4个氢原子，其关系式为：C3H4O～4H，二者间的质量比为：丙烯醛的相对分子质量与4个氢原子的相对原子质量之和的比，即：
　　　　C3H4O　～　4H
　　　　56　　　　 4
　　这就是说，每有56份质量的丙烯醛就含有4份质量的氢元素，那么112g的丙烯醛中含有氢元素的质量，按正比例列式便可求出了。具体做法为下：
　　解法1．112g丙烯醛(C3H4O)中含氯元素的质量为：112g××100%=8g
　　解法2．设112g丙烯醛(C3H4O)中含氢元素的质量为x
　　　　　　C3H4O　～　4H
　　　　　　56　 　　　4
　　　　　　112g　 　　x
　　　　 =　　 x=8g
　　(5) 计算两种物质中元素质量相当的问题同样也可以采用两种方法。
　　解法1．设水的质量为x
　　　　　 ×112g = x×
　　　　　×112g = x×
　　　　　　　　　　　　x =72 g
　　解法2．设水的质量为x
　　　　　 C3H4O　 ～　　 2H2O
　　　　　　56　 　　 　　2×18
　　　　　　112 g　　　　 x
　　　　=　 　x =72 g
　　答：丙烯醛的相对分子质量为56，碳、氢、氧三种元素质量比为9∶1∶4，碳元素占64.3%，112g丙烯醛(C3H4O)中含8g氢元素。与112 g丙烯醛所含氢元素质量相同的水的质量为72 g。
　　2．生理盐水是质量分数为0.9 %的氯化钠溶液。
　　（1）配制500.0 g生理盐水需要水的质量是　　 g。
　　（2）治疗严重脱水酸中毒的患者时，常使用生理盐水和碳酸氢钠溶液的混合液。该混合液可以用2.0 kg生理盐水和1.0 kg质量分数为1.4 %的碳酸氢钠溶液配制，混合液中氯元素、钠元素的质量分数与血浆中氯元素、钠元素质量分数基本相同。请计算100.0 mL血浆中：
　　氯元素的质量= _________________________________；
　　钠元素的质量= _____________________________________________________。
　　（分别写出氯元素、钠元素质量的计算式即可，血浆的密度看作是1.0 g/cm3）
　　分析：本题主要考查了化学式、溶质的质量分数的计算等知识点。
　　第（1）题：根据m(H2O)= 500.0 g – 500.0 g×0.9 % = 495.5 g
　　第（2）题：首先根据题中的信息“混合液可以用2.0 kg生理盐水和1.0 kg质量分数为1.4%的碳酸氢钠溶液配制”，则得到的3.0 kg混合液中：
　　氯元素的质量分数为：
　　钠元素的质量分数为：
　　则100.0 mL血浆，即100.0 mL ×1.0 g/cm3 = 100.0 g血浆中
　　氯元素的质量为：×100.0 g
　　钠元素的质量为：×100.0 g
　　答案：（1）495.5
　　　　　（2）氯元素的质量= ×100.0 g
　　　　　　　 钠元素的质量=×100.0 g
　　3．某班同学完成制取二氧化碳的实验后，对回收的盐酸和氯化钙混合溶液（不考虑其他杂质）进行了以下实验：取40 mL该溶液于烧杯中，滴入40 g溶质质量分数为13.8％的K2CO3溶液。滴入K2CO3溶液质量与生成沉淀质量的关系如右图所示。求：
　　（1）所取40 mL溶液中HCl和CaCl2的质量。
　　（2）实验结束后，若将烧杯中的物质蒸干，得到固体的质量。
　　分析：本题结合图像综合考查了溶质的质量分数、根据化学方程式进行计算等知识点。有一定的难度。首先从图像中可以看出开始加入10 g K2CO3溶液没有出现沉淀，其原因就是这部分K2CO3溶液与溶液中的盐酸发生了反应。当盐酸反应完，继续加入K2CO3溶液会与烧杯中的CaCl2溶液反应生成CaCO3沉淀，注意此过程消耗K2CO3溶液的质量为20 g。因此就不难计算出40 mL溶液中HCl和CaCl2的质量。而对于（2），多数同学会因为忽略在CaCl2溶液反应完后仍然加入了10 gK2CO3溶液以及生成的CaCO3沉淀而出现错误，应该分析到将烧杯中的物质蒸干后得到的固体为：①与盐酸反应生成的KCl的质量 ②与CaCl2溶液反应生成的KCl与CaCO3的质量 ③最后多加入的10 gK2CO3溶液中K2CO3的质量。
　　解：设40 mL溶液中所含HCl和CaCl2的质量分别为x、y，K2CO3与HCl反应生成KCl的质量为m，K2CO3与CaCl2反应生成KCl的质量为n。
　 　　　K2CO3　 +　 2HCl　 ＝　 2KCl　 +　 H2O　 +　 CO2↑
　　　　　 138　　　 73　　 　　　149
　　　 10 g×13.8％　 x　　　　 　m
　　　　　　
　　　　　　
　　　　K2CO3　 +　 CaCl2　 ＝　 CaCO3↓　 +　 2KCl
　　　　　　　　　　 111　　　　　 100　　　　　 149
　　　　　　　　 　　y　　 　　　　2 g　　　　　 n
　　　　　　
　　　　　　
　　　　剩余K2CO3的质量为10 g×13.8％＝1.38 g
　　　　固体的质量为1.49 g+2.98 g+1.38 g + 2 g＝7.85 g
　　答：40 mL溶液中所含HCl和CaCl2的质量分别为0.73 g、2.22 g，得到固体的质量为7.85 g。
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