高中化学计算专题一 相对原子质量及分子式的确定

化学计算专题一——相对原子质量及分子式的确定

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有关相对原子质量、相对分子质量及确定化学式的计算。

[知识指津]

1．气体物质相对分子质量的求法

应用气体摩尔体积及阿伏加德罗定律等基本概念，依据气态物质在标准状况下的密度和气态方程式求相对分子质量，也可以根据气体的相对密度求相对分子质量。

2．确定物质化学式的方法

(1)根据元素的质量分数求物质的化学式

方法一：

先计算出相对分子质量，求出元素的质量，然后直接求出各元素原子在化合物中的个数，即求得化学式。

方法二：

同样先计算出相对分子质量，由元素的质量分数求出化合物中各元素的原子个数最简整数比即得到最简式，再求出分子式。

(2)根据物质的通式求有机物的分子式

已知相对分子质量，根据各类有机物的通式求出有机物分子中的碳原子个数确定分子式。

(3)根据物质化学性质写出有关的化学方程式，利用质量守恒等，计算推导物质的化学式(包括根据燃烧产物确定化学式)。

3．确定复杂化学式的计算。

该类题目的特点是：常给出一种成分较为复杂的化合物及其发生某些化学反应时产生的现象，通过分析、推理、计算，确定其化学式。此类题目将计算、推断融为一体，计算类型灵活多变，具有较高的综合性，在能力层次上要求较高。其解题的方法思路：一是依据题目所给化学事实，分析判断化合物的成分；二是以物质的量为中心，通过计算确定各成分的物质的量之比。

确定化学式的计算，关键在于理解化学式的意义，准确计算相对分子质量及元素的种类、个数，书写化学式还要符合化合价原则，防止出现不切合实际的化学式。

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例1固体A在一定温度下分解生成B、C、D三种气体：2A＝B+2C+3D，若测得生成气体的质量是相同体积的H2的15倍，则固体A的摩尔质量是()

A．30g·mol-1

B．60g·mol-1

C．90g·mol-1

D．20g·mol-1

解析

本题着重考查质量守恒和有关气体摩尔质量的计算。根据质量守衡：2mol A的质量＝1mol B的质量+2mol C的质量

＋3mol D的质量，即生成气体的总质量为2M A，气体总物质的量为6mol，由于气体的平均摩尔质量M＝，所以

＝2×15g/mol。

答案 C

例2自然界存在的碳酸盐类铜矿(如孔雀石、石青等)的化学组成为：aCuCO3·bCu(OH)2(a，b为正整数，且a≤2，b≤2)。

(1)将孔雀石、石青矿样分别加盐酸至完全溶解，耗用HCl物质的量与产生CO2物质的量之比：孔雀石为4:1；石青为3:1。则它们的化学组成为：孔雀石__________________________，石青__________________________。

(2)今有一份碳酸盐类铜矿样品，将其等分为A、B两份。然后，加盐酸使A样品完全溶解，产生CO2 3.36L(标准状况)；加热B样品使其完全分解，得到20g CuO。试计算并确定该矿石的化学组成。

(3)某碳酸盐类铜矿样加酸完全溶解后，产生CO2 6.72L(标准状况)，这份矿样中CuO含量不低于________g。

(4)设某碳酸盐类铜矿样的质量为Ag，所含CuO质量为Gg。加酸完全溶解后，产生的CO2体积(标准状况)为VL，则含铜矿样的A、V、G之间的关系式为：A＝______________________________。

解析

(1)由关系式：aCuCO3·bCu(OH)2～(2a+2b)HCl～aCO2推知，孔雀石CuCO3·Cu(OH)2石青2CuCO3，Cu(OH)2

(2)该铜矿样品的平均组成为3CuCO3·2Cu(OH)2，CuCO3与Cu(OH)2物质的量之比介于孔雀石和石青之间，故为孔雀石和石青的混合物。

(3)将孔雀石和石青改写成氧化物的形式：孔雀石2CuO·CO2·H2O，石青3CuO·2CO2·H2O，石青中CuO与CO2的比值

最小，故按石青计算CuO含量至少为：××80g/mol

(4)n[Cu(OH)2]＝n(CuO)-n(CO2)，故A＝124×+98×()。

答案

(1)孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、石青2CuCO3·Cu(OH)2

(2)CuCO3·Cu(OH)2与2CuCO3·Cu(OH)2的混合物。

(3)36g

(4)124×+98×()

例3标准状况下1.68L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g。

(1)计算燃烧产物中水的质量。

(2)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。

(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出它们的分子式(只要求写出一组)。

解析

(1)m(CO2)＝×44g/mol＝6.6g m(CO2)+m(H2O)＝9.3g

m(H2O)＝9.3g-6.6g＝2.7g

(2)n(CO2)＝6.6g/44g·mol-1＝0.15mol n(H2O)＝2.7g/18g·mol＝0.15mol分子中C:H＝1:2，n(无色可燃气体)＝

1.68L/2

2.4L·mol-1＝0.075mol，分子中C原子数＝0.15mol/0.075mol＝2，分子中氢原子数：2×2＝4，所以该气体的分子式是C2H4 (3)C4H6和H2(或C3H8和CO，C3H6和CH2O等)

答案

(1)2.7g

(2)C2H4

(3)C2H4和H2(或C3H8和CO，C3H6和CH2O等)

[变式操练]

1．吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C71.58％，H6.67％，N4.91％，其余为O。已知其相对分子质量不超过300，则吗啡的相对分子质量是___________，分子式是______________________________。又知海洛因是吗啡的二乙酸酯，则海洛因的相对分子质量是___________，分子式是______________________________。

答案

285，C l7H19NO3；369，C21H23NO5

2．化合物E(含两种元素)与NH3反应，生成化合物G和H2，化合物G的相对分子质量约为81，G分子中硼元素(B 原子量为10.8)和氢元素的质量百分含量分别为40％和7.4％，由此推断：

(1)化合物G的分子式____________________________________________________。

(2)反应消耗1摩尔NH3，可生成2摩尔H2，组成化合物E的元素是________________和________________。

(3)1摩尔E和2摩尔NH3恰好完全反应，化合物E的分子式为_____________________________________。

答案

(1)B3N3H6

(2)硼(或B)氢(或H)

(3)B2H6

3．A．B都是芳香族化合物，1mol A水解得到1mol B和1mol 醋酸。A、B的相对分子质量都不超过200，完全燃烧都只生成CO2和H2O，且B分子中碳和氢元素总的质量百分含量为65.2％(即质量分数为0.652)。A的溶液具有酸性，不能使FeCl3溶液显色。

(1)A，B的相对分子质量之差为_________________。

(2)1个B分子中应该有_______________个氧原子。

(3)A的分子式是______________________________。

(4)B可能的三种结构简式是：___________________、___________________、___________________。

答案

(1)42

(2)3

(3)C9H8O4

(4)

4．某化合物的化学式可表示为CO(NH3)x Cl y(x，y均为正整数)。为确定x和y的值，取两份质量均为0.2140g的该化合物进行如下两个实验。将一份试样溶于水，在硝酸存在的条件下用AgNO3溶液滴定(生成AgCl沉淀)，共消耗24.0mL 0.100mol·L-1的AgNO3溶液。在另一份试样中加入过量NaOH溶液并加热，用足量盐酸吸收逸出的NH3。吸收NH3共消耗24.0mL0.200mol·L-1HCl溶液。试通过计算确定该化合物的化学式。

答案

CO(NH3)6Cl3

[配套练习]

一、选择题

1．FeO、Fe2O3、Fe3O4的混和物中铁元素与氧元素的质量比为21:8，则混和物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为()

A．1:1:2

B．2:2:3

C．1:2:1

D．2:1:1

答案D

2．将ag硫酸钾溶于1.8L水中，恰好使K+离子数与水分子数之比为1:100，则a值为()

A．174

B．39

C．78

D．88

答案D

3．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)n Cl m·yH2O x]，式中m等于()

A．3-n

B．6-n

C．6+n

D．3+n

答案B

4．刚好能溶解27克铝的稀硝酸，最多能溶解铁()

A．27克

B．56克

C．84克

D．28克

答案C

5．在FeCl3和CuCl2的混和溶液中加入过量铁粉，反应完毕后剩余固体的质量恰好与所加铁粉的质量相等，则原溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比为()

A．5:2

B．4:3

C．2:7

D．7:4

答案B

6．常温常压下，某容器真空时质量为201.0g，当它盛满甲烷时质量为203.4g，而盛满某气体Y时质量为205.5g，则Y气体可能是()

A．氧气

B．氮气

C．乙烷

D．一氧化氮

答案CD

7．用NaOH标准溶液滴定盐酸，若配制标准溶液时称取的NaOH固体中含有下列杂质，会引起滴定结果偏低的是() A．NaCl

B．Na2O

C．Na2CO3

D．NaHCO3

答案A

8．为方便某些化学计算，有人将溶质质量分数为98％的浓硫酸表示成下列形式，其中合理的是()

A．H2SO4·H2O

B．H2SO4·H2O

C．H2SO4·SO3

D．SO3·H2O

答案AD

9．超导材料为具有零电阻及反磁性物质，以Y2O3、BaCO3和CuO为原料、经研磨烧结可合成一种高温超导物质YBa2Cu3O x。现欲合成0.5mol此高温超导物，依化学剂量比例，需取Y2O3、BaCO3及CuO的物质的量分别为() A．0.50mol、0.50mol、0.50mol

B．0.25mol、1.0mol、1.5mol

C．0.50mol、1.0mol、1.5mol

D．1.0mol、0.25mol、0.17mol

答案B

10．某有机物C x H m O n完全燃烧时需要氧气的物质的量是该有机物的x倍，则其化学式中x、m、n的关系不可能是() A．x:m:n＝1:2:1

B．m:n＝2:1

C．m≥2x+2

D．m<2x+2

答案C

11．某无水盐A的相对分子质量为152，在t℃时，该盐的饱和溶液溶质的质量分数为25％。向足量此溶液中加人12gA，保持温度不变，可析出30g该盐晶体A·nH2O，则n约为()

A．7

B．6

C．5

D．4

答案A

12．某金属元素最高价氟化物的相对分子质量为M1，其最高价的硫酸盐的相对分子质量为M。若此元素的最高正价为n，则n与M1、M2的关系可能是()

A．n＝(M2-2m1)/58

B．n＝(M2-M1)/29

C．n＝(2m2-M1)/58

D．(M2-M1)/58

答案AB

二、填空题

13．某有机化合物爆炸后的气体中，各组份的体积分数如下：CO2 41.38％，H2O(气) 34.48％，N2 20.69％，O2 3.45％。设爆炸时，并没有掺人空气，试推算该化合物的：

(1)最简式______________________________。

(2)分子式______________________________。

(3)结构式______________________________。

答案

(1)C3H5N3O9

(2)C3H5N3O9

(3)

14．第Ⅳ主族元素R，在它的化合物R(OH)n中，其质量分数为0.778，在它的另一种化合物R(OH)m中，其质量分数为0.636。

(1)试求n和m的值：n＝______________________________，m＝______________________________；

(2)试求R的相对原子质量(a)：a＝______________________________。

答案

(1)n＝2，m＝4

(2)a＝119

三、计算题

15．为了测定一种气态烃A的化学式，取一定量的A置于一密闭容器中燃烧，定性实验表明产物是CO2、CO和水蒸气。学生甲、乙设计了两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式，他们测得的有关数据如下(图中的箭头表

示气流的方向，实验前系统内的空气已排尽)：

甲方案：燃烧产物增重2.52克增重1.30克生成CO2l.76克

乙方案：燃烧产物增重5.60克减轻0.64克得白色沉淀4克

试回答：

(1)甲、乙两生提出的实验方案能否求出A的最简式?

(2)请根据你选择的方案，通过计算求出A的最简式。(如两个方案都不能，此小题不用回答)

(3)若要确定A的分子式，是否需要测定其它数据?为什么?

答案

(1)甲方案能

(2)A的最简式为CH4

(3)不需要，因为最简式中，H的含量已经达到最大，实际上最简式就是A的分子式

16．为测定一种复合氧化物开发的磁性粉末材料的组成，称取12.52克样品，将其全部溶于过量稀硝酸后，配成100毫升溶液。取其一半，加入过量K2SO4溶液，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、烘干后得4.66克固体。在余下的50毫升溶液中加入少许KSCN溶液，显红色；如果加入过量NaOH溶液，则生成红褐色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得3.20克固体。

(1)计算磁性粉末材料中氧元素的质量百分含量。

(2)确定该材料的化学式。

答案

(1)20.5％

(2)BaFe2O4或BaO·Fe2O3