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竞赛专题辅导


竞赛专题辅导:根据化学方程式的计算
[内容综述] 本期内容主要讲解有关化学反应方程式的计算。 化学反应方程式的计算知识要点主要包 括: (1)根据化学反应方程式计算反应物和生成物间的质量比。 (2)掌握纯或不纯原料(或产品)的有关计算及混合物参加反应的计算 (3)有关多步反应的计算 (4)有关过量问题的计算。而在最近几年的化学竞赛试题可以看出最后一道或两道计算题 都是有关化学方程式的计算,因此化学方程式的计算占有相当重要的地位。另外,竞赛题中 所出现的试题绝大多数需要运用一些技巧进行计算。 为此, 本期主要从化学竞赛中常用的巧 解方法进行剖析,供大家参考。 [要点讲解] 一、运用质量守恒法巧解复杂的化学反应的计算。 【例 1】有一在空气中暴露过的 KOH 固体,经分析测得其中含水 2.8%,K2CO337.3%.取 1 克样品投入质量分数为 18.25%的盐酸 10 克后,中和多余酸又用去 18.5%的 KOH 溶液 10 克。 问蒸发以后的溶液得到多少克固体? 【解析】本题若用常规的解法难度极大,通常按照如下解题过程进行:(1)求出 1 克 样品中 K2CO3 的质量; (2)求出 1 克样品中 KOH 的质量; (3)算出 K2CO3 生成 KCl 质量; (4) 算出由 KOH 生成 KCl 的质量(5)算出过量盐酸和 KOH 反应生成 KCl 的质量(6)求出 KCl 的总质量。如果抛开那些繁杂的数据,经过仔细分析不难看出,无论是 KOH 还是 K2CO3,与 盐酸反应最终均生成 KCl。因此抓住氯元素反应前后守恒,即:盐酸中氯元素的质量与 KCl 中氯元素的质量守恒。则有:(设蒸发后得到 KCl 固体的质量为 X) HCl------------ KCl 74.5 10 克×18.25% x 解得: x==10 克×18.25%×74.5/36.5==3.725 克 二、运用平均值法巧解化学反应方程式的计算。 【例 2】取 10 克混合物与足量盐酸盐酸充分反应,有可能产生 4.4 克二氧化碳的是( ) A.K2CO3 和 MgCO3 B.Na2CO3 和 CaCO3 C.MgCO3 和 BaCO3 D.Na2CO3 和 K2CO3 【解析】本题涉及到许多碳酸盐与稀盐酸的化学反应,可以利用平均式量的方法求解。 设碳酸盐的化学式为 MCO3,式量为A,则其与盐酸反应的化学方程式为: MCO3+2HCl==MCl2+H2O+CO2? A 44 10 克 4.4 克 A/10 克==44/4.4 克 A==100 由计算可知碳酸盐的平均式量为 100, 即两种碳酸盐的式量的平均值能为 100 的选项均 符合题意。 要求一种碳酸盐的式量大于 100, 另一种碳酸盐的式量小于 100 即可。 对照选项, A 和 C 选项均符合题意。 三、运用关联式法巧解多步化学反应的计算。

【例 3】工业上常用漂白粉[Ca(ClO2)+CaCl2]与稀硫酸反应放出氯气的质量除以漂白粉 的质量所得的百分比(x%)来表示漂白粉的质量优劣。已知漂白粉与稀硫酸的反应化学方程 式为: Ca(ClO2)2+CaCl2+2H2SO4==2CaSO4+2Cl2? +2H2O 现为了测定有一瓶漂白粉的 X%,进行了如下实验:称取 2 克该漂白粉样品,加水溶解 配成 250 毫升溶液。从中取出 25 毫升该溶液到入一只烧杯中。在该烧杯中加入适量的碘化 钾(KI)溶液和过量的稀硫酸,待漂白粉与稀硫酸反应放出的氯气全部和 KI 反应后,生成 I2 恰好被 31.6 克质量分数为 1%的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液消耗完。有关反应式为: Cl2+2KI==2KCl+I2 2Na2S2O3+I2==Na2S4O6+2NaI 试计算该漂白粉的 X%。 【解析】本题属多步反应题的计算。最简捷的解题方法就是根据题意写出题中连续反应 的各步化学方程式,然后找出已知量和未知量之间的关系式: 设 25 毫升溶液中含 Cl2 质量 X。 依据反应方程式:Cl2+2KI==2KCl+I2 2Na2S2O3+I2==Na2S4O6+2NaI 得如下关联式: Cl2 ~ I2 ~ 2Na2S2O3 316 X 31.6× 1%克 列比例式求解得:X==0.071 克 则 250 毫升溶液中含氯气为:0.071 克×250 毫升/25 毫升==0.71 克 故漂白粉 X%=0.71 克/2 克×100%==35.5% 四、运用特殊值法巧解无数据的化学方程式的计算。 【例 3】向 KI 溶液中加入 AgNO3 溶液直到刚好沉淀完全为止,反应后溶液的质量恰好 等于原碘化钾溶液中溶质的质量,则该 AgNO3 溶液中溶质的质量分数为 。 注:KI + AgNO3 == AgI↓ + KNO3 【解析】 根据化学方程式 KI + AgNO3 == AgI↓ + KNO3 可知,有 1 分子 KI 和 1 分子 AgNO3 反应, 生成 1 分子 AgI 沉淀。 又根据题意可知: 分子 AgI 的质量等于含 1 分子 AgNO3 1 的硝酸银溶液的质量。即:硝酸银溶液的质量数值上等于 AgI 的式量==235 硝酸银溶液中溶质的质量数值上等于 AgNO3 的式量==170 因此,AgNO3 溶液中溶质的质量分数为 170 / 235× 100% == 72.3% [能力训练] 1.由 X、Y、Z 三种物质各 10 克组成的混合物,加热使其充分反应,反应后的物质中 有 16 克 Z,8 克新物质 M 和若干克 X,则 X 和 Y 反应的质量比是( ) A.1:1 B.1:3 C.2:5 D.3:5 ★2.5.85 克 NaCl 样品 (其中混有少量下列某种盐类) 当它与足量的硝酸银充分反应后, 。 得到沉淀 14.4 克。则可能混入的盐是( ) A.KCl B.CaCl2 C.BaCl2 D.MgCl2 ★★3.在含 1.17 克 NaCl 和 0.84 克 NaF 的溶液中,加入过量的 AgNO3 溶液,产生 2.87 克沉淀,由此可以推断( ) A.AgF 难溶于水 B.NaCl 全部参加反应

C.NaF 全部参加反应 D.NaF 和 AgNO3 不反应 ★★4.在天平两端各放置一个盛有等质量、等溶质质量分数的盐酸的烧杯,把天平调至 平衡。在左边烧杯中放入 3.6 克铝粉,为了使天平平衡,在右边的烧杯中应该放入镁粉的质 量为( )克。 A.3.6 B.3.5 C.3.49 D.3.7 ★★5.已知同温、同压下,相同体积的任何气体,都含有相同数目的分子。现有 a 升 H2 与 CO 的混合气体,完全燃烧后用去 a/2 升 O2,则在 H2 和 CO 的混合气体中,两种气体 的体积比是( ) 。 A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.任意比 ★★★6. 已知同温、同压下,相同体积的任何气体,都含有相同数目的分子。在一个 密闭容器中盛有 H2、O2、Cl2 组成的混合气体。通过电火花引爆后,三种气体恰好完全反应。 经充分冷却后,所得溶液中溶质的质量分数为 33.4%,则原混合气体中 H2、O2、Cl2 分子数 目简单整数比是( ) A.1:1:1 B.3:2:1 C.1:2:3 D.9:4:1 ★★7.取一定质量的 MnO2 和 KClO3 的混合物共热制取氧气,开始时 MnO2 在混合物中 的质量分数为 20%,加热一段时间后,MnO2 的质量分数变为 25%,则 KClO3 的分解率为多 少? ★★8.锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物 a 克与一定质量的质量分数为 25%的稀硫酸恰 好完全反应,蒸发水分后得到固体 c(不含结晶水)b 克。求反应过程中生成氢气多少克? ★★★9.今有由氢氧化钠、碳酸氢钠和与其它物质都不反应,受热也不分解的杂质组成 的固体混合物共 17.11 克。将此混合物放入密闭容器中加热至 250° C,经充分反应后,将生 成的气体通入过量的澄清石灰水中,得到 2.500 克白色沉淀。当容器中的残留固体冷却到室 温后,全部溶于水制成 50.00 毫升溶液,从中取出 10.00 毫升溶液,恰好可以与含 1.825 克 HCl 的盐酸溶液 25.00 毫升中和至中性。求原混合物中杂质的质量分数。 【能力训练答案及提示】 1.C.提示:依题意可知 X、Y、Z 三种物质各 10 克,则总质量为 30 克,根据质量守恒 定律可知反应后还有 X 的质量为:30 克-16 克-8 克==6 克,则参加反应 X 的质量为: 10 克-6 克==4 克, 反应的 Y 的质量为 10 克。 X 和 Y 反应的质量比为: 克/10 克==2/5。 故: 4 2.B、D.提示:此题可以假设 5.85 克全部为 NaCl 的质量,与硝酸银反应后根据化学 方程式计算出产生 AgCl 的质量为 14.35 克。 而题中所给沉淀的质量数据为 14.4 克, 则可知 混有的盐类物质中含有氯元素的质量分数一定大于 NaCl 中氯元素的质量分数。对比选项, 运用比较技巧的方法,可迅速的推断出 B 和 D 选项中的氯元素的质量分数大于 NaCl 中氯元 素的质量分数。 3.B、D.提示:依题意可假设 1.17 克 NaCl 全部参加反应,求出生成 AgCl 的质量刚好 为 2.87 克,由此可以推断:AgF 完全溶于水,且 NaF 和 AgNO3 不发生反应。 4.C.提示:解答有关天平平衡问题,关键抓住天平两端增重的净质量相等。对于本题 来说,即:镁、铝和盐酸反应后均有氢气产生,要使天平平衡,即加入的镁、铝质量减去各 自分别产生氢气的质量应相等,可借助差量法计算。 5.D.提示及分析:写出 H2、CO 分别在氧气中燃烧的化学反应方程式可以看出: 2H2+O2=2H2O ;2CO+O2=2CO2,两个反应方程式反应物和生成物的系数均相同,由题中所 给信息(同温、同压下,相同体积的任何气体,都含有相同数目的分子),两种气体无论体 积比为何值,消耗氧气的体积均为混合气体总体积的一半。故答案为:D。

6.D.提示:本题涉及两个反应方程式,即:H2+Cl2=2HCl 2H2+O2=2H2O,所生成的氯化 氢气体溶在所生成的水中,得到盐酸溶液,可设 Cl2 的体积为 X,O2 的体积为 Y,则依据化学 方程式可求与 Cl2 反应 H2 的体积为 X,与 O2 反应的体积为 2Y,生成 HCl 的体积为 2X,生成 H2O 的体积为 2Y ,由所得溶液的溶质的质量分数为 33.4%,可得 X 与 Y 的关系,再由同温同 压下,气体得体积比等于其分子数目之比可以求解。 7.63.8%.提示及分析:本题关键抓住 MnO2 的质量在反应前后质量一定,可设反应前混 合物的质量为 m,根据前后 MnO2 的质量分数列方程求解。 8.(b-a)/48。提示:解题方法可参考例 1。利用守恒关系: H2SO4~SO42-~H2 96 2 b-a x 解得:x==2(b-a)/96==(b-a)/48 9.2.98%.提示:由题意可知:NaHCO3 过量,NaOH 和 CO2 反应和与 NaOH 与 NaHCO3 反应 所生成的 Na2CO3 总质量是不变得,因此只考虑 NaOH 与 NaHCO3 得反应。有关反应方程式如 下: NaOH+NaHCO3==Na2CO3+H2O ; 2NaHCO3==Na2CO3+H2O+CO2 ; CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2 +H2O 依题意可参考例 3 解题方法, 运用关联式巧解多步计算。


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