专题八化学计算终.docx
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专题八化学计算终
专题八化学计算
考点回顾：
1．掌握有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算。
2．掌握有关物质的量的计算。
3．掌握有关气体摩尔体积的计算。
4．掌握有关溶液浓度（溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度）的计算。
5．掌握利用化学方程式的计算。
6．掌握有关物质溶解度的简单计算。
7．掌握有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算。
8．掌握有关燃烧热的简单计算。
9．以上各类化学计算的综合运用。
命题规律：
1．有关化学式的计算是高考的重要考点，它往往以确定物质的组成、推测有机物的结构等题目呈现，试卷II有机命题的一种常见形式。
2．有关物质的量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数、溶液的浓度、溶解度等化学基本计算常以选择题的形式出现，且难度适中。
3．根据化学方程式的计算是高考命题的传统题目，且命题方式多变，但近几年将化学题数学化已成为高考中的一大亮点。
4．将化学平衡与化学计算融为一体，能真正考查学生的抽象思维能力与计算能力。
考查时常常用“等效平衡”思想来解决实际问题。
5．酸碱中和、热化学方程式、反应热的计算在高考中也占有一定的比重，且常考常新。
知识扫描：
1．基本化学量的计算请填写下表）
化学量
常用基公式和方法
物质的量（n）
所体摩尔体积（Vm）
相对分子质量（Mr）
物质的量浓度（cB）
溶质的质量分数（W）
水的电离及溶液pH值
2．计算量关系
（1）以物质的量为中心的计算。
（2）以分子式为中心的计算
（3）以化学方程式为中心的计算
（4）有关溶液的计算
（5）酸碱溶液及pH计算
Kw÷
余OH-
余H+
Kw÷
余C（OH-）
先求C（H+）
2．方法技巧
（1）差量法根据物质发生化学反应的方程式，找出反应物与生成物中某化学量从始态到终态的差量关系进行列式，实际上是比例法。
其解题关键是正确找出化学方程式中的差量（标准差）和实际发生化学反应的差量（实际差），这些差往往是同一物理量（同一单位）的差量。
具体有①质量差；②气体体积差；③物质的量的差。
另外还有压强差、溶解度差以及热量差等。
（2）守恒法利用反应体系中变化前后，某些物理量和化学量在始态和终态时不发生变化的规律列式计算，特别是有关混合物和反应关系复杂的计算问题，无须考虑反应体系中各组分之间相互作用的过程，也无须考虑变化所经历的具体途径。
实际上是一种整体思维方式。
主要有：
①质量守恒：
某元素原子质量、某物质的质量、某些物质的质量之和等反应前后不变。
②原子（或离子）个数守恒：
反应前后，原子或离子种类和个数不变。
③电荷守恒：
溶液或固体中，阳离子所带电荷总数等于阴离子所带电荷总数。
④电子守恒：
氧化还原反应中，氧化剂与还原剂得失电子总数相等；原电池或电解池中，两极得失电子总数相等。
⑤化合价数值守恒：
化学式中各元素化合价的代数和为零，由此可确定某些物质的化学式或某元素的化合价。
⑥浓度守恒：
一定温度下的饱和溶液，无论蒸发溶剂，还是添加溶质，析出晶体后，其物质的量浓度、溶质的质量分数不变。
⑦溶质守恒：
溶液在稀释、浓缩、结晶或加溶质、溶解等过程中，溶质的质量、物质的量守恒。
（3）平均法这是解答有关混合物计算的常用的方法之一，当两种或两种以上物质混合时，无论以何种比例混合，总存在某些方面的一个平均值，其平均值一定介于描述物质的最大值与最小值之间。
只要抓住平均值，就能化繁为简。
（4）关系式法对于多步反应体系，可找出起始物质和最终求解物质之间的定量关系，直接列出比列式进行计算，可免去中间繁琐的计算过程。
具体有：
①多步反应关系式法：
对没有副反应的多步连续反应，可利用开始与最后某一元素不变的关系，建立相应关系式解题。
②循环反应关系式法：
可将几个循环反应加和，消去其中某些中间产物，建立一个总的化学方程式，据此总的化学方程式列关系式解题。
（5）十字交叉法这实际是一种数学方法的演变，关键是找出交叉点（平均值）后，弄清已知量和未知量之间的关系。
（6）端值分析法当两种或多种物质混合无法确定成分及其含量时，可对数据推向极端进行计算或分析，假设混合物质量全部为其中的某一成分，虽然极端往往是不可能存在，但能使问题单一化，起到了出奇制胜的解题效果，常用于混合物与其他物质反应、化学平衡混合体系等计算。
（7）讨论法当化学计算中，不确定因素较多和不同情况下会出现多种答案时，就要结合不同情况进行讨论。
将不确定条件转化为已知条件，提出各种可能答案的前提，运用数学方法，在化学知识的范围内进行讨论、计算、推断，最后得出结果。
讨论法是解决化学计算凝难问题的重要而有效的方法，要善于挖掘题目所给的隐含条件，全面分析出可能出现的情况，防止漏解、错解和出现不合理的解。
具体有：
①不同结果的讨论同样的物质起反应，会因条件的不同而产生不同的生成物。
②反应物相对量不同的讨论同量的物质起反应，会因反应物之间的量的比例不同而产物不同。
③运用不定方程或函数关系进行讨论用尽所有数据，仍找不到足够的代数方程式组成方程式组求解，即可建立不定方程或函数关系式，对某一变量进行合理化的取值，即可找到相应合理条件下的有关答案。
另外，还有混合物中各物质反应时，各自过量的讨论；缺数据计算题的讨论；由生成物种类确定反应物相对用量取值范围的讨论。
3．化学计算解题思路
（1）认真审题，吃透题意。
首先必须认真阅读全题，了解题目的全貌，然后再进行细读，要注意题目设问的层次，对关键的地方要“咬文嚼字”，反复推敲，充分挖掘题示信息
同时理顺题目的化学变化，或是实验操作的过程路线，必要时可画出变化的线路图，明晰题意。
（2）全面分析。
找出题目中要求的内容和提供的条件，分析它们与那些概念、公式、理论和物质的性质有关，逐步地找出要求解答的问题与已知条件的联系，抓住解题的关键，形成正确简捷的思路和解题方案，确定解题步骤。
（3）分析数据的含义，注意单位。
（4）挖掘隐含条件。
（5）一般要转化为物质的量为中心的计算，并注意其他物理量的变换。
（6）根据题意设待求物质的质量、物质的量或体积等。
（7）根据题意正确写出所有反应的化学方程式（多步反应要列关系式）。
（8）根据化学方程式找出已知物与未知物的量的关系，或电子转移关系、热量关系、差量关系等。
（9）列式、求解、讨论。
注意寻求最简计算过程，力求快解、巧解。
同时要注意规范步骤，运用正确，注意量纲和有效数字。
（10）检查答案的合理性，反复验算数据和结果。
例1将KCl和CrCl3两种固体混合物共熔制得化合物X，X由K、Cl、Cr元素组成。
将1.892gX中Cr元素全部氧化成Cr2O72-,Cr2O72-在过量的KI中可氧化出2.667gI２，反应的离子方程式是：
Cr2O72－＋６I－＋14H＋＝2Cr3＋＋3I２＋７H2O，如果取溶有1.892gX的溶液，加入过量的AgNO3，可得4.52gAgCl沉淀，则表示Ｘ组成的化学式为
A．K3Cr2Cl7 B．K3Cr2Cl5
C．K3Cr2Cl9D．K2CrCl4
解析：
本题考查学生信息处理能力和基础知识的应用能力，充分利用氧化还原反应的知识来解答，同时利用化合价的代数和为零，
n（Cr3+）= [2.667/（127×2）]×2/3=0.007（mol）n（Cl）=4.52/143.5=0.0315（mol）
n（Cr3+）∶n（Cl）=2∶9
答案：
C
例2（2004年重庆）粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·
盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出l.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
（1）①中引发铝热反应的实验操作是_________________________________________，产物中的单质B是__________________。
（2）②中所发生的各反应的化学方程式是____________________________________
_________________________________________________________。
（3）③中所发生的各反应的离子方程式是__________________________________
_________________________________________________________。
（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2+）为___________________，
c（Fe2+）为____________________________________________________。
答案：
（1）加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃Fe
（2）Fe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2OMgO＋2HCl＝MgCl2＋H2O
（3）Fe＋2H+＝Fe2+＋H2↑Fe＋2Fe3+＝3Fe2+
（4）c（Mg2+）0.67mol·
，c（Fe2+）2.3mol·
。
例3超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。
其制取原理为：
Al2O3＋N2＋3C
2AlN＋3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。
为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：
（1）称取10.00g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36L（标准状况）。
①上述反应的化学方程式为；
②该样品中的A1N的质量分数为。
（2）另取10.00g样品置于反应器中，通入2.016L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g·L－1（已折算成标准状况，AlN不跟O2反应）。
该样品中含杂质炭g。
解析：
本题综合性强，第一问除了考查考生化学方程式书写外，还考查考生根据化学方程式的计算的能力；第二问是有关混合物的计算，相对难度较大些，主要考查考生掌握解题技巧的水平。
（1）设10g样品中含AlN的质量为x，则由
AlN+NaOH+H2O==NaAlO2+NH3↑
41g22.4L
X3.36L
X=41g×3.36L/22.4L=6.15g
样品中氮化铝的质量分数为：
6.15g/10g=0.615
（2）通入氧气的物质的量为2.016L/22.4L·mol-1=0.09mol，所得气体的平均相对分子质量为：
1.34g·L－1×22.4L·mol－1=30.00g/mol<32g/mol，故所得气体必为CO和CO2的混合物，设CO、CO2的物质的量分别为x、y，根据氧原子守恒有x+2y=0.09X2mol又根据平均摩尔质量的概念有0.09mol×32g/mol+12（x+y）=（x+y）30g/mol联立两式解得：
x=0.14mol，y=0.02mol，10g该样品中含杂质炭的质量为：
（0.14mol+0.02mol）×12g/mol=1.92g。
答案：
（1）AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑
（2）61.5％（3）1.92
例4合成氨原料可以由天然气制取。
其主要反应为：
CH4（g）＋H2O（g）→CO（g）＋3H2（g）
（1）1m3（标准状况）CH4按上式完全反应，产生H2mol。
（2）CH4和O2的反应为：
2CH4（g）＋O2（g）→2CO（g）＋4H2（g）
设CH4同时和H2O（g）及O2（g）反应。
1m3（标准状况）CH4按上述两式完全反应，产物气体的体积V（标准状况）为。
气体
CO
H2
N2
O2
体积（L）
25
60
15
2.5
（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应，产物气体组成如下表：
计算该富氧空气中O2和N2的体积比V（O2）／V（N2）。
（4）若CH4和H2O（g）及富氧空气混合反应的产物中，V（H2）／V（N2）＝3︰1（合成氨反应的最佳比），则反应中的H2O（g）和富氧空气的体积比为何值?
提示：
本题共四问，难度逐渐增大，最后两问思维层次较高。
旨在考查考生根据化学方程式计算的能力，以及体现的思维敏捷性、严密性。
（1）从方程式可知1m3CH4完全反应可产生H23m3，换算成物质的量为133.9mol。
（2）由反应CH4（g）+H2O（g）==CO（g）+3H2（g）知1m3标准状况的甲烷产生气体的体积为4m3，而1m3CH4在标准状况下按反应2CH4（g）+O2（g）==2CO（g）+4H2（g）进行时产生气体的体积为3m3，故1m3CH4同时按上述两种反应进行时产生气体的体积介于3m3~4m3。
答案：
（1）133.9
（2）3m3＜V＜4m3
（3）设H2O为Xmol，O2为Ymol
则：
X＝10Y＝7.5
V（O2）/V（N2）＝（7.5＋2.5）/15＝2/3
（4）设富氧空气中O2的体积分数为a，反应用去的H2O（g）与富氧空气的体积分别为X、Y。
（3X＋4aY）/[（1－a）Y]＝3/1X/Y＝1－7/3a
（用其它方法解得也给分）
能力提升：
1．NA代表阿伏加德常数，下列说法正确的是
A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B．2g氢气所含原子数目为NA
C．在常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NA
D．17g氨气所含电子数目为10NA
提示：
根据阿伏加德罗定律“在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子，而分子的组成不同，因此不一定含有相同数目的原子，选项错误。
2gH2的物质的量为1mol所含氢原子数为2NA,选项B错误；C答案的前提是常温常压，而不是标准状况，因此11.2LN2的物质的量不是0.5mol,所含原子数目不是NA,C选项错误；17gNH3的物质的量为1mol，所含电子数目为10NA,故正确答案为D.
答案：
D
点拨：
本题考查以物质的量为中心的计算问题，重点是摩尔与阿伏加德罗常数的关系，每一选项都有易疏忽的地方，检查考生仔细分析问题的能力。
特别注意用气体摩尔体积22.4L/mol时要注意是否标准状况、该物质在标准状况下是否是气体。
2．等质量的CuO和MgO粉末分别溶于相同体积的硝酸中得到的Cu（NO3）2和Mg（NO3）2溶液的浓度分别为amol·L－1和bmol· L－1。
则a与b的关系为
A．a=bB．a=2bC．2a=bD．a=5b
提示：
等质量的CuO和MgO物质的量之比为1:
2。
根据反应关系CuO~Cu（NO3）2和
MgO~Mg（NO3）2，溶液中溶质的物质的量之比为1:
2，浓度之比为1∶2，即2a=b
答案：
C
3．（2005年全国高考）等物质的量的主族金属A、B、C分别与足量的稀酸反应所得氢气的体积依次为VA、VB、VC，已知VB=2VC，且VA=VB+VC，则在C的生成物中，该金属元素的化合价为（）
A．+1B．+2C．+3D．+4
提示：
主族金属元素的可能价态只有+1、+2、+3，不同的主族金属元素与足量酸反应的方程式和生成氢气的体积（标准状况）为：
1mol一价金属产生11.2L氢气，1mol二价金属产生22.4L氢气，1mol三价金属产生33.6L氢气。
结合题目给出的VB=2Vc、VA=VB+Vc
知道B一定为+2价金属，C一定为+1价金属，A为+3价金属。
答案：
A
4．（2005年全国高考）已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22，在反应X+2Y=2Q+R中，当1.6gX与Y完全反应后，生成4.4gR，则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为
A．46∶9B．32∶9C．23∶9D．16∶9
提示：
已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22，结合方程式可以知道，反应生成的Q和R的质量比为18∶22，即1.6gX与Y反应后，生成了4.4gR，同时生成了4.4g×18/22
=3.6gQ，故参加反应的Y的质量为：
3.6g+4.4g-1.6g=6.4g，所以参加反应的Y和生成物Q的质量比为：
6.4g/3.6g=16/9。
答案：
D
5．某500mL溶液中含0.1molFe2+、0.2molFe3+，加入0.2mol铁粉，待Fe3+完全还原后，溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后体积不变）（）
A．0.4mol/LB．0.6mol/LC．0.8mol/LD．1.0mol/L
提示：
本题主要考查铁及其化合物的性质和有关计算。
由反应2Fe3++Fe==3Fe2+可知铁粉过量，0.2molFe3+与过量铁粉作用生成0.3molFe2+，故反应后Fe2+的总物质的量为0.4mol，溶液中C（Fe2+）=0.4mol/0.5L=0.8mol/L。
答案：
C
6．含8.0gNaOH的溶液中通入一定量H2S后，将得到的溶液小心蒸干，称得无水物7.9g，则该无水物中一定含有的物质是（）
A．Na2SB．NaHS
C．Na2S和NaHSD．NaOH和NaHS
提示：
本题主要考查H2S的性质及讨论型计算题的解题方法。
由n（NaOH）=8.0g/40g·mol-1=0.20mol，则当NaOH全部生成Na2S时，m（Na2S）=0.2mol×78g．mol/2=7.8g,若NaOH全部生成NaHS时，m（NaHS）=0.20mol×56g·mol-1=11.2g，而7.8<7.9<8.0，故该无水物可能为NaOH和Na2S的混合物，也可能为Na2S和NaHS的混合物。
答案：
A
7．（2005年广东高考）将钠、镁、铝0.3mol分别放入100mL1mol·
的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是
A．1︰2︰3B．6︰3︰2C．3︰1︰1D．1︰1︰1
提示：
本题主要考查金属与水、酸反应的实质，根据金属与酸反应的实质：
2M+2nH+==2Mn++nH2，可知三种金属都过量，而铝、镁在常温下都不与水反应，按盐酸计算，两者产生气体体积都为0.05mol，金属钠可继续与水反应最终产生0.15mol氢气，即同温同压下产生气体的体积比为0.15mol∶0.05mol∶0.05mol=3∶1∶1。
答案：
C
8．将NaClO3和Na2SO3按物质的量比2∶1加入烧瓶中，再滴入少量H2SO4溶液并用水溶解、加热，产生棕黄色气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应。
则X为
A．Cl2B．Cl2OC．C1O2D．Cl2O3
提示：
本题考查在氧化还原反应中得失电子守恒。
设氯元素化合价下降n价，则2n=1×2，n=1，故X中的氯应为+4价，应选答案C。
答案：
C
9．以NA代表阿伏加德罗常数，则对下列热化学方程式
C2H2（g）+5/2O2（g）=2CO2（g）+H2O
（1）；△H=一1300kJ／mol
的说法正确的是
A．有10NA个电子转移时，吸收1300KJ的能量
B．有NA个水分子生成时，吸收1300KJ的能量
C．有NA个二氧化碳分子生成时，放出1300kJ的能量
D．有NA个C≡C三键断裂时，放出1300kJ的能量
答案：
D
10．等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的8/9（同温同压），这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比（）
A．3∶4∶1B．3∶3∶2C．6∶7∶3D．6∶9∶0
提示：
同温同压下体积比等于物质的量之比。
依题意，若原气体共9mol，三种气体各3mol，则现在混合气体共8mol.由2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2知，消耗2molCO2增加1molO2，故现在三种气体比应为3∶4∶1。
答案：
A
11．20℃时，饱和KCl溶液的密度1.174g·cm-3，物质的量的浓度为4.0mol·L-1，则下列说法中不正确的是
A．25℃时，饱和KCl溶液的浓度大于4.0mol·L-1
B．此溶液中KCl的质量分数为
C．20℃时，密度小于1.174g·cm-3的KCl溶液是不饱和溶液
D．将此溶液蒸发部分水，再恢复到20℃时，溶液密度一定大于1.174g·cm-3
答案：
D
12．在一定温度下，一定体积的的密闭容器中有如下平衡：
H2（g）+I2（g）
2HI（g）。
已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol·L-1，达到平衡时HI的浓度为0.16mol·L-1。
若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol·L-1，则平衡时H2的浓度（mol·L-1）是
A．0.16B．0.08C．0.04D．0.02
答案：
C
13．CS2在氧气中燃烧生成SO2和CO2，用0.228gCS2在448mlO2中燃烧后，冷却到标准状况下，气体体积为（已知CS2为液体）
A．224ml B．201.6ml C．336ml D．448ml
提示：
由反应CS2（l）+3O2（g）==2SO2（g）+CO2（g）可知，反应前后气体的体积不变，所以反应后冷却到标准转况下，气体的体积仍为448ml.
答案：
D
14．（2004年全国试测题）CuCO3和Cu2（OH）2CO3的混合物34.6g，可恰好完全溶解于300ml、2mol.L-1的盐酸溶液中，加热分解等量的这种混合物可得CuO
A．16.0g B．19.2gC．24.0g D．30.6g
提示：
本题考查学生的综合应用能力，用一般的解法就较复杂，如果用
“Cu原子守恒”和“关系式法”来解，就变得很简单了：
CuCl2~~2HCl由这一关系式可得
CuCl2为0.3mol，CuCO3→CuO，Cu2（OH）2CO3→2CuO，CuO～2HCl。
答案：
C
15．将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4gNa2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内的压强为零（150℃），将残留物溶于水中，无气体产生。
下列叙述正确的是
A．原混合气体中O2和CH4的体积比为2∶１
B．残留物只有Na2CO3
C．原混合气体中O2与CH4的物质的量之比为1∶2
D．残留物只有Na2CO3、NaOH和Na2O2
提示：
本题考查元素及化合物知识，属于基本题型，但同时也考查学生的知识应用能力，特别是“原子守恒”、“差量法”的运用。
反应的总方程式为：
2CH4+O2+6Na2O2==2Na2CO3+8NaOH
答案：
C
16．有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①、②、③。
甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。
（1）甲取样品①强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L气体（标准状况），则样品①中氧化铜的质量为g.
（2）乙取样品②a
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