化学方程式计算

根据化学式计算

一.常用的计算关系式(以化合物AmBn 为例)：

(1)相对分子质量=A 的相对原子质量×m+B 的相对原子质量×n

(2)A 的质量分数= ×100% (3)A 元素的质量=化合物质量×A 的质量分数

(4)A 、B 元素的质量比

=（ A 的相对原子质量×m ）：（B 的相对原子质量×n ）

(5)在混合物中，某物质的质量分数(纯度) = × 100% 二.两种物质的质量比等于相对分子质量×分子个数之比。

三.两种元素的原子个数比等于它们的质量比除以相对原子质量之比。

典型例题

例1．某铁的氧化物中，铁元素与氧元素的质量比为7：2，试确定该氧化物的化学式______。 解法1：设该氧化物的化学式为FexOy ，则56x ：16y=7：2，x ：y=1：1

∴氧化物的化学式为FeO

解法2：Fe 、O 两种元素的原子个数比为 = 1:1

∴氧化物化学式为FeO

例2.卟啉铁(C 34H 32ClFeN 4O 4)对人体缺铁性贫血有显著疗效。

（1）以下说法正确的是（ ）

A ．卟啉铁中含有5种元素

B ．1个卟啉铁分子中含有34个碳原子

C ．人体补铁的唯一方法是服用卟啉铁

D ．“缺铁性贫血”中的“铁”指单质铁

化合物的质量

元素的质量A 混合物的总质量

某物质的质量

（2）H元素的质量分数：O元素的质量分数 = 。

例3.最近，在我国各大城市举办以“珍爱生命，拒绝毒品”为主题的全国禁毒展览，从大麻叶中提取的一种毒品，叫大麻酚，它的化学式为C21H26O2，在空气中焚烧生成二氧化碳和水。

（1）则该物质的相对分子质量为____。

（2）该物质中碳、氢、氧三种元素的质量比为_______________。

主要题型

类型1、已知物质中各元素的质量比和相对原子质量之比，求化学式。

【例1】已知由A、B两元素组成的化合物中，A、B两元素的质量比为7﹕3，A、B两元素的相对原子质量之比为7﹕2，求该化合物的化学式。

【剖析】此类题的解题思路一般为：先设出此化合物的化学式，然后利用物质中两元素的质量比和相对原子质量之比的计算关系式，求出原子个数比，写出化学式。(注意：由于A、B

的位置不固定，可有两种形式)

解：设此化合物的化学式为AxBy，A的相对原子质量为A，B的相对原子质量为B。

由题意可知：

可求得：x﹕y=2﹕3

∴该化合物化学式为A2B3或B3A2。

类型2、根据相对分子质量和各元素的质量分数，求化学式。

【例2】已知某有机物的相对分子质量为46，其中C、H、O的质量分数分别为52.2％、13.0％、34.8％，求此有机物的化学式。

【剖析】此类习题首先观察C、H、O三者的含量加在一起为100％，确定物质中只含有C、H、O三种元素，再根据分子质量和各元素的含量，求出化学式中各元素的原子个数，写出化学式。

解：C原子个数＝46x52.2%/12 =2

H原子个数＝46x13% /1 = 6

O原子个数＝46X34.8%/16 =1

∴此有机物的化学式为C2H6O 。

类型3、巧解：已知混合物中各成分化学式及某元素的质量分数，求另一种元素的质量分数。

【例3】已知FeSO4和Fe2(SO4)3两种物质的混合物中，硫元素的质量分数为a％，求混合物中铁元素的质量分数。

【剖析】解决此类习题要求学生有敏锐的观察力，因为直接求难以求出。仔细观察两种物质的化学式，不难看出两种物质化学式中硫原子和氧原子的个数比都为1﹕4，所以混合物中两种元素的质量比为 32﹕16×4＝1﹕2 ，即氧元素的质量为硫元素的2倍，由硫元素的质量分数，可求出氧元素的质量分数，剩余的则是铁元素的质量分数。

解：由两种物质的化学式可知：物质中氧元素的质量是硫元素的2倍，所以氧元素的质量分数为2a% 。

则铁元素的质量分数为1－a%－2a%＝1－3a% 。

【注意：此类题还有可能再延伸。例如：(NH4)2S、(NH4)2SO4、(NH4)2HPO4三种物质的混合物中，已知氮元素的质量分数为28％，求混合物中氧元素的质量分数。此题根据H、P、S三元素的相对原子质量关系： 1＋31＝32，可把(NH4)2HPO4看成(NH4)2SO4，再根据上题方法来求，最终答案为32％。】

类型4：已知混合物中两种元素的质量比，求物质的质量比。

【例4】在FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的混合物，铁元素和氧元素的质量比为21﹕8，则FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比可能为（）

（A）9﹕20﹕5 （B）5﹕20﹕9 (C)8﹕21﹕29 (D)9﹕20﹕13

【剖析】对于此题由于三种物质不容易做，但仔细一算Fe3O4中铁与氧的质量比恰好为21﹕8，因此可排除Fe3O4（无论含多少都不影响结果），只需求出FeO、Fe2O3的质量比即可。对于FeO、Fe2O3两物质可分别设质量为x、y，然后根据铁与氧的质量比为21﹕8，可列关系式，最后求得FeO和Fe2O3的质量比为9﹕20，故答案为A、D。

【答案】A、D。

解法二﹕巧解，观察FeO、Fe2O3、Fe3O4化学式间有关系，即FeO、Fe2O3两化学式按1﹕1相加，恰好配成Fe3O4的形式，故FeO和 Fe2O3的质量比可计算为（56+16）﹕(56×2+16×3)=9﹕20。故答案为A、D。

类型5，已知样品中某元素的含量，求可能含有的杂质。

【例5】已知某硝酸铵样品中的氮元素的质量分数为38%,且只含有下列物质中的一种杂质，则可能为( )。

（A）NH4Cl （B）NH4HCO3 (C)CO(NH2)2 (D)(NH4)2SO4

【剖析】通过计算可得到：NH4NO3、NH4Cl、NH4HCO3、CO(NH2)2、(NH4)2SO4含氮量分别为：35％、26.2％、17.7％、46.7％、21.2％，样品中含氮量高于纯净的NH4NO3的含氮量，所以应含有杂质的含氮量应高于38％，才有可能混合成此题的样品。故答案应选C。

【答案】C

注意：此题涉及几种氮肥含氮量的计算结果，以后还会经常用到，为了减少计算，可让学生记牢，以便直接运用。

类型6，有关纯度的计算。

【例6】已知某Fe2O3样品中铁元素的质量分数为63％（杂质不含铁元素），求此氧化铁样品中的质量分数。

【剖析】此类习题涉及纯度的计算，但课本中没有给出纯度的公式，所以应先推导出公式，再让学生理解运用，其推导过程为：

设样品的质量为m，氧化铁的质量分数为x％。

根据题意得出等式：

则

注意：只需求出x％，即是所求答案，由此可推导出纯度的公式

。

解：纯氧化铁中铁元素的质量分数：

根据公式得:

答：此氧化铁在样品中的质量为90％。

有关化学方程式的计算

根据化学方程式进行计算，在生产和科学实验中具有重要的意义。其计算有多种类型和方法，下面简单介绍常见的两种类型：

一、有一种反应物过量的计算

在化学反应中，反应物之间是按化学方式所确定的质量比、物质的量比进行反应的。如某反应中两种反应物的量都已给出，则应通过计算判断两种反应物是否恰好完全反应，如不是恰好完全反应。应判断哪一种反应物有剩余。有剩余的这种物质我们就说它过量。因过量的反应物在反应结束后有剩余，因此不能按该物质的量计算生成物，而应根据没过量的（即完全消耗掉的）那种反应物的量来进行计算。过量判断在化学计算题目中经常遇到，其判断方法因题型不同而不同。因此判断的方法灵活多变，具有一定的难度。什么情况下需要考虑过量问题计算，现将化学计算中常见判断过量的方法归纳如下：

1、设未知数法

设一种反应物的量为未知量X,通过另一种反应物的量求出X，将X的值与题目中给出的该反应物的量进行比较。

若：

X > 题目中给出的量；说明另一种反应物完全反应

X = 题目中给出的量；说明两种反应物恰好完全反应

X > 题目中给出的量；说明应以该反应物的量进行计算

例1:8mol H2与6mol O2充分反应，求生成水的质量

解:设恰好8mol H2跟反应的O2的物质的量为X mol

2H2 + O2 = 2H2O

2 1 2

8 mol X n(H2O)

X = 4 mol

因4 < 6 ,所以过量，应以的量来计算

n(H2O) =2X8/2 = 8 mol

m(H2O) = n(H2O) .M(H20)

=8 mol X 18 g/mol

=144 g

2、比例法

写出化学反应方程式，先求出两种反应物的物质的量之比，根据化学方程式中有关反应物系数比（计量数比）关系进行判断，然后再按题目要求计算。

mA + nB = qC + Pd

m n

n(A) n(B)

若：

n(A).n < n(B).m , 则B过量

n(A).n = n(B).m , 则A、B两者恰好完全反应

n(A).n > n(B).m , 则A过量

例2：将例题1用比例法判断过量，然后再按题目进行计算

3、讨论法

对给出反应物总量与一种生成物总量的计算题，讨论是解题关键，而讨论起点“是否恰好完全反应”。

例3、有H2与O2混合气体a克，经点火充分反应后。生成水b克，求原混合气体中的质量各是多少克？

分析：题中给的是待定的字母a、b，如果H2与O2 不是恰好完全反应，则a>b,那么(a-b)就是过量的反应物，因此本题就存在三种情况。

解：2H2 + O2 = 2H2O

4 32 36

m(H2) m(O2) b

(1)若H2与O2恰好完全反应

m(H2) = a/9 =b/9

m(O2) = 8a/9 =8b/9

(2)若H2过量，则O2反应完，O2的量由生成的水的量求算

m(O2) = 8b/9

m(H2) = a - 8b/9

(3)若O2过量，则H2反应完，H2的量由生成的水的量求算

m(H2) = b/9

m(O2) = a - b/9

二、多步反应的计算

多步反应是指某一种初始原料经过若干步反应后才得到最终产物，多步反应的计算，一般的解题步骤为：

1、写出各步反应的方程式

2、根据方程式找出可以作为中介的物质，并确定最初反应物、中介勿、最终生成物之间的

量的关系

3、找出最初反应物和最终生成物之间的量的关系，并用已知条件进行计算

通常用一下两种方法：

（1）关系式法：即根据多步化学反应方程式，找出反应物与生成物之间物质的量之比，列出关系式，一步计算。

（2）元素守恒法：原料中某一关键元素理论上若全部转入产物中，则该元素的物质的量或质量在这两种物质中应相等，据此列式计算

例题1：将红磷在氧气中燃烧7.1g的五氧化二磷，如果所需氧气完全由高锰酸钾分解得到，至少需要多少克的高锰酸钾？

分析：本题涉及到两个化学反应，KMnO4分解和红磷在O2中燃烧，如果分步求解，先求出生成7.1gP2O5需要多少克氧气？再求出生成这些O2需要多少克的KMnO4，经过两次计算比较繁琐，但这两个反应通过O2存在一定的联系，KMnO4的分解产物O2是红磷燃烧的反应物，因此可通过两个反应的化学方程式找出KMnO4与P2O5在量方面的关系式。

2 KMnO4△＝K2MnO4+MnO2+O2↑①4P+5O22P2O5②

将①×5与②叠加可得关系式：

10 KMnO4~5O2~4P~2P2O5简化后可得5 KMnO4~P2O5然后用关系式可一步求解。

解：设至少需要KMnO4的质量为χg。

有关化学方程式

2 KMnO4△＝K2MnO4+MnO2+O2↑4P+5O22P2O5

关系式 5 KMnO 4~P 2O 5

5×158 142

χ 7.1g

5×158 142

χ 7.1g

5×158×7.1g 142

答：至少需要KMnO 4 39.5g 。

例2：工业上制硫酸的主要反应如下：

4FeS 2 + 11O 2 === 2Fe 2O 3 + 8SO 2

2SO 2 + O 2 === SO 3

SO 3 + H 2O === H 2SO 4

煅烧2.5 t 含85% FeS 2的黄铁矿石（杂质不参加反应）时，FeS 2中的S 有5.0%损失而混入炉渣，计算可制得98%硫酸的质量。

分析：根据化学方程式，可以找出下列关系式：

FeS 2 ----------- 2SO 2 ------------ 2SO 2 -------------- 2H 2SO 4

FeS 2 -----------2H 2SO 4

本题从FeS 2制H 2SO 4，是某种元素全部转化的多步反应，即理论上FeS 2中的S 全部转化成H 2SO 4中的S 。解本题时，也可以根据硫元素的转化关系直接列出上面关系式：FeS 2 -----------2H 2SO 4 ,并且可简化为:S------2H 2SO 4

解：由于S 有5.0%损失，2.5 t 含85% FeS 2的黄铁矿石中参加反应的S 的质量为：

m(S) = 2.5×85%×2×32/120×95%

=1.08 t

设可制得98%硫酸的质量为X

S-----H 2SO 4

32 98

1.08 98%X

1.08×98

X == ===== 3.4 t

32× 98%