化学计算 初中化学竞赛辅导.docx

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化学计算初中化学竞赛辅导

化学计算

一.有关化学式的计算

用元素符合来表示物质组成的式子叫做化学式。

本知识块的计算关键是抓住这一概念，理解概念的含义，并要深刻理解化学式中各符号及数字的意义，处理好部分与整体之间的算术关系。

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。

通过化学式可以计算出该物质的相对分子质量，也可以通过相对分子质量，求某物质的化学式。

在计算的过程中应注意化学式前面的数字（系数）与相对分子质量及元素符号右下角的数字与相对原子质量之间的关系是“相乘”不是“相加”；若计算结晶水合物的相对分子质量时，化学式中间的“·”与结晶水的相对分子质量之间是“相加”不是“相乘”。

例计算5CuSO4·5H2O的相对分子质量总和。

5CuSO4·5H2O=5×[64+32+16×4+5×（1×2+16）]

=5×[160+5×18] 

=1250 

2.计算化合物中各元素的质量比

宏观上物质是由元素组成的，任何纯净的化合物都有固定的组成，这样可以计算化合物中所含元素的质量比。

计算的依据是所含元素的质量比，等于微观上每个分子（即化学式）中各种原子的个数与其原子量的乘积之比。

例计算氧化铁中铁元素和氧元素的质量比。

氧化物的化学式：

Fe2O3，则

Fe∶O=56×2∶16×3=112∶48=7∶3 

3.计算化合物中某元素的质量分数

宏观上化合物中某元素的质量分数等于微观上化合物的每个分子中，该元素的原子的相对原子质量总和与化合物的相对分子质量之比，即：

化合物中某元素质量比=×100% 

例计算硝酸铵（NH4NO3）中，含氮元素的质量分数。

w（N）=×100%=35% 

4.典型例题

××牌口服液

主要成分：

葡萄糖酸锌

化学是：

C12H22O14Zn

每只口服液含葡萄糖酸锌45.5mg

××制药厂

1、（2008甘肃兰州）锌是人体健康必需的元素，锌缺乏容易造成发育障碍，易患异食癖等病症，使人体免疫功能低下。

市售的葡萄糖酸锌口服液对治疗锌缺乏病具有较好的疗效。

下图是某品牌葡萄糖酸锌口服液的标签，请根据标签信息回答：

（1）葡萄糖酸锌中各元素的质量比；

（2）葡萄糖酸锌中锌元素的质量分数。

（精确到0.01%）

（3）某患者除正常饮食吸锌元素外，还需服用该品牌葡萄糖酸锌口服液。

若治疗一个疗程需补充104mg锌元素，而这些锌有75%来自该口服液，则患者共需服用支葡萄糖酸锌口服液？

（简写出解题过程）

2、（2007甘肃兰州）在现代生活中，人们越来越注重微量元素的摄取。

碘元素对人体健康有至关重要的作用。

下表是某地市场销售的一种“加碘食盐”包装袋上的部分说明。

配料

氯化钠、碘酸钾（KIO3）

含碘量

（20mg~30mg）/kg

保质期

18个月

食用方法

勿长时间炖炒

贮存方法

避光、避热、蜜蜂、防潮

请回答下列问题：

（1）由食用方法和贮藏指南可推测碘酸钾（KIO3）的化学性质之一是；

（2）计算碘酸钾（KIO3）中，钾元素、碘元素、氧元素的质量比；

（3）计算碘酸钾（KIO3）中，碘元素的质量分数是多少？

；

（计算结果精确到0.01，下同）

（4）计算1kg这样的食盐中，应加入g碘酸钾（用最高含碘量计算）

3、（2008四川）蛋白质是由多种氨基酸[丙氨酸：

CH3CH（NH2）COOH等]构成的极为复杂的化合物，人体通过食物获得蛋白质，在胃肠道里与水发生反应，生成氨基酸，试计算：

（1）丙氨酸分子中氮原子与氧原子的个数比。

（2）丙氨酸的相对分子质量。

（3）丙氨酸中碳、氢、氧、氮元素的质量比。

4、（2008南京市）抗震救灾，众志成城。

用于汶川震后防疫的众多消毒剂中，有一种高效消毒剂的主要成分为三氯异氰尿酸（C3O3N3Cl3），又称高氯精。

下列有关高氯精的说法不正确的是（）

A．高氯精由4种元素组成

B．高氰精中C、O、N、Cl的原子个数比为1∶1∶1∶1

C．高氯精中C、N两种元索的质量比为12∶14

D．高氯精中氯元素的质量分数为25％

5、（2007徐州市）青少年正处于生长发育时期，每天需要摄取足量的蛋白质，蛋白质的代谢产物主要是尿素[CO（NH2）2]。

若从食物中摄取的蛋白质经体内新陈代谢后完全转化为尿素排出体外，每人每天相当于排出尿素30g。

（1）30g尿素中含氮元素多少克?

（2）已知蛋白质中氮元素的平均质量分数为16％，则每人每天至少应从食物里摄取的蛋白质为多少克?

（3）请你根据下表中几种常见食物的蛋白质含量，计算出每天至少应摄人多少克下列食物才能满足你对蛋白质的需求（可以只摄取一种食物，也可同时摄取几种食物）。

食物

白面

鸡蛋

瘦猪肉

牛奶

蛋白质含量

10％

14％

20％

3％

6.（2008烟台市）近年来，我市积极探索建设社会主义新农村的服务体系，许多农户获得“测土配方施肥”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39kg，氮元素42kg。

请你帮小明算算，至少需购买硝酸钾、硝酸铵各多少千克?

二.有关化学方程式的计算

化学方程式是用化学式表示化学反应的式子，这样，化学方程式不仅表达了物质在质的方面的变化关系，即什么是反应物质和什么是生成物质，而且还表达物质在量的方面的变化关系，即反应物质和生成物质的质量关系，同时包括反应物质和生成物质的微粒个数关系，这是有关化学方程式计算的理论依据。

1.有关反应物和生成物的计算

这是化学方程式计算中最基础的题型，要深刻理解化学方程式的含义，理解反应物质和生成物质在微观上和质量上的关系。

例如将一氧化碳在空气中点燃后生成二氧化碳的化学反应中，它们的关系：

2CO+O22CO2 

微粒比：

2∶1∶2 

质量比：

2×28∶32∶88（7∶4∶11） 

*体积比：

2∶1∶2

（同温、同压）

质量守恒：

56+32=88

可以看出，化学方程式能表达出多种量的关系，这些关系都是解答有关化学方程中的已知和未知的隐含的已知条件，这些条件都可以应用于计算时的“桥梁”，是整个计算题的基础和依据。

2.不纯物的计算

化学方程式中所表示的反应物和生成物都是指纯净物，不纯物质不能代入方程式进行计算。

遇到不纯物质时，需要将不纯物质换算成纯净物质的量，才能代入方程式，按质量比进行计算。

计算关系为：

纯净物的质量=不纯物的质量×纯净物的质量分数 

例用含Fe2O3 75%的赤 铁矿石20吨，可炼出含杂质4%的生铁多少吨？

解：

20吨赤铁矿石中含纯Fe2O3的质量为：

20吨×75%=15吨

设可炼出含杂质4%的生铁质量为x

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

160112 

15吨（1-4%）x 

x==12.5吨 

3.选量（过量）计算

化学方程式计算的理论依据就是质量守恒定律。

在质量守恒定律中，“参加反应的各物质的质量总和，等于反应生成的各物质的质量总和”。

要着重理解“参加”两个字的含义，即没有“参加”反应的物质，就不应计算在内。

在有些计算题中，给出了两种反应物的质量，求生成物，这时就必须考虑，给出的两种物质的质量是否都恰好参加了反应。

这时思考的范围就应大一些。

例今有氢气与氧的混合气共20克，在密闭的容器中点燃，生成水18克，则下列分析正确的是（） 

（A）氢气10克，氧气10克（B）氢气2克，氧气18克

（C）氢气4克，氧气16克（D）氢气1克，氧气19克 

根据化学方程式，求出氢气在氧气里燃烧时氢气与氧气的质量比，然后进行比较。

　　2H2 + O2=== 2H2O 

　　4 ∶ 32∶ 36 

　　1 ∶ 8∶ 9 

氢气在氧气中燃烧时，氢气与氧气的质量比为1∶8，即若有1克氢气需要氧气8克；若有2克氢气需要氧气16克。

本题中生成18克的水，则必然是氢气2克，氧气16克。

故（B）、（C）选项都有可能。

若按（B）选项会剩余2克，氧气没有参加反应；若按（C）选项会剩余2克氢气。

故本题答案为（B）和（C）。

这样会得出一个结论：

若遇两个已知量，是按少的量（即不足的量）来进行计算。

4.多步反应的计算 

　　从一个化学反应中求出的质量，用此量再进行另一个化学反应或几个化学反应的连续计算，求最后一个化学反应的量，一般称之为多步反应的计算。

　　例 计算用多少克的锌跟足量稀硫酸反应生成的氢气，能跟12.25克的氯酸钾完全分解后生成的氧气恰好完全反应生成水。

　　本题涉及三个化学反应：

Zn+H2SO4（稀）＝ZnSO4+H2↑ 

2KClO3 ==2KCl+3O2↑ 

2H2+O2 ==2H2O 

　　可以用三个化学方程式中的微粒关系，找出它们的已知量与未知量的关系式：

2KClO3～3O2～6H2～6Zn即KClO3～3Zn 

设需用锌的质量为x，根据上述关系式， 

KClO3 ～ 3Zn 

122.53×65 

12.25克x 

x==19.5克 

　　从以上的有关化学方程式的计算可以看出，在计算的过程中，主要应用的关系式是质量比，在一个题目中，最好用统一的单位，若试题中给出了两个量的单位不一样，可以换算成比较方便有利于计算的一个单位，这样可避免发生错误。

关于化学方程式计算的解题要领可以归纳为：

化学方程式要配平，需将纯量代方程； 

量的单位可直接用，上下单位应相同； 

遇到有两个已知量，应找不足来进行； 

遇到多步的反应时，关系式法有捷径。

4.典型例题

1、（2007北京市）工业上使用一种“渗铬（Cr）技术”可以大大提高钢铁制品的抗腐蚀能力。

其中一个主要反应的化学方程式为

。

已知参加反应铁的质量为28g，则生成铬的质量为多少克？

2、（2007泉州市）发射通讯卫星的火箭用联氨（N2H4）做燃料，用四氧化二氮（N2O4）助燃，反应的化学方程式如下：

2N2H4+N2O4===3N2+4H2O，生成物不会对大气造成污染。

请计算：

3.2KgN2H4发生燃烧，需要助燃物N2O4的质量。

3、某炼铁厂用含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁。

若要炼出1120t含铁95%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？

4、（2008太原市）将100g含CaCO3质量分数为80%的石灰石样品（杂质不发生化学反应也不含钙），高温灼烧一段时间后，冷却，测得剩余固体中含钙元素的质量分数为41%，则生成CaO的质量约为

5.（2007永州市）石灰石是我市主要矿产之一，小江同学为了寻找纯度超过85%的石灰石，对一样品进行了如下定量实验。

实验步骤

①称取烧杯的质量

②将适量盐酸加入烧杯中并称重

③称取少量石灰石样品加入烧杯中，使之与过量稀盐酸反应

④待反应完全后，称重

实验图示

实验数据

烧杯的质量为50.0g

烧杯和盐酸的质量为100.0g

石灰石样品样品的质量为12.0g

烧杯和其中混合物的质量为107.6g

试通过分析计算：

（1）该实验中生成的二氧化碳的质量是多少克？

（2）该石灰石样品的纯度是否符合要求？

（假设石灰石样品中的杂质不与盐酸反应也不溶于水）

6、（2007鄂州市）消化药片所含的物质能中和胃里过多的胃酸。

某种消化药品的标签如图4所示。

医生给某胃酸过多的患者开出服用此药的处方为：

每日3次，每次2片。

试计算，患者按此处方服用该药一天，理论上可中和HCl多少毫克？

（计算结果取整数）

7、（2007太原市）过氧化氢溶液在存放过程中会缓慢

分解。

右图为实验室保存的一瓶过氧化氢溶液的标

签。

某小组同学为了解过氧化氢的分解情况，取5g

该溶液共制得0.