第三節  化學反應的計算

 考點說明

  掌握化學反應中有關物質質量及質量分數的計算。

1．  已知一種反應物（或生成物）的質量，求生成物（或反應物）的質量；

2．  含一定量雜質（雜質不參加反應）的反應物或生成物的相關計算；

3．  根據化學方程式進行溶液中溶質質量分數的有關計算。

 知識整理

  關于溶液中溶質的質量分數計算的幾種情況：

(1)    若溶質全部溶于水，且不與水發生化學反應，直接利用計算公式進行計算。

(2)    若溶質雖不與水發生反應，但沒有全部溶解，則溶質的質量只能計算已經溶解的部分，未溶解的部分不能參加計算。

(3)    若溶質溶于水時與水發生了化學反應，則溶液中的溶質就應該是反應后的生成物了。

(4)    若溶質為結晶水合物，溶于水后，其溶質的質量就不包括結晶水的質量。

(5)    關于酸、堿、鹽溶液間發生的化學反應，求反應后溶液中溶質質量分數的計算，要明確生成的溶液中溶質是什么，再求出其質量是多少，最后運用公式計算出反應后溶液中溶質的質量分數。

解題思路：審題 → 寫出配平的化學方程式 → 找出關系量 → 列出比例式 → 求解。

經典例題

例1．       將12g含少量銅屑的鐵粉樣品放在盛有100g稀鹽酸的燒杯中，恰好完全反應后，燒杯中物質的總質量為111.6g。求：

（1）       鐵粉樣品中鐵的純度；

（2）       反應后所得溶液中溶質的質量分數。

【分析】含少量銅屑的鐵粉樣品放在稀鹽酸的燒杯中，由于銅不與稀鹽酸反應，只有鐵與稀鹽酸反應同時放出氫氣，物質的總質量減輕，減輕的質量就是氫氣的質量。

【答案】由題意得氫氣的質量為：12g＋100g－111.6g＝0.4g

      設原混合物中Fe的質量為X ,FeCl₂的質量為Y

   Fe +2HCl == FeCl₂ + H₂ ↑

56           127   2

X             Y   0.4g

56 ：2 = X : 0.4g     X =11.2g

(1)Fe% = 11.2g/12g×100% =93.3%

127 ：2 = Y ：0.4g    Y =25.4g

(2)FeCl₂% =25.4g/(111.6g ? 0.2g) ×100%=22.9%

答：（1）鐵粉樣品中鐵的純度為93.3% ；（2）反應后所得溶液中溶質的質量分數為22.9% 。

例2.取一定量得CO和CO₂得混合氣體通入到足量的Ba(HO)₂溶液中，充分反應后過濾，發現生成的沉淀和所取的混合氣體質量相等。求混合氣體中碳原子與氧原子的個數比。

【分析】題中涉及的反應有：  CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓+ H₂O  

由題知m(CO)+m(CO₂)=m(BaCO₃ ),因BaCO₃的相對分子質量為197，不妨設生成的BaCO₃質量為197g，則CO和CO₂ 總質量也為197g。然后利用有關化學方程式及化學式即可求解。

【答案】  CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓+ H₂O   

由題給條件知：m(CO)+m(CO₂)=m(BaCO₃)。設生成BaCO₃質量為197g，則原混合氣體中CO₂質量為44g，CO質量為197g-44g=153g。

原混合氣體中CO和CO2分子個數比為：(153/28):（44/44）＝153：28，則原混合氣體中碳原子與氧原子的個數比為：

（153＋28）:（153＋28×2）＝181:209

答:原混合氣體中碳原子與氧原子個數比為181:209。

 例3.NaCl與Na₂CO₃的混合物15.6g與108.8g某濃度的鹽酸恰好完全反應，蒸發反應后的溶液，得到干燥的晶體16.7g。求：

（1）原混合物中NaCl和 Na₂CO₃的質量各為多少克？

（2）鹽酸的溶質質量分數為多少？

（3）反應后溶液的溶質質量分數為多少？

【分析】 NaCl不與鹽酸反應，Na₂CO₃與鹽酸反應生成NaCl和H₂O和CO₂,蒸發后得到的是NaCl晶體，其質量為16.7g，Na₂CO₃與鹽酸反應生成NaCl，其質量要增加，根據其增加量可求出反應的Na₂CO₃的質量，反應的HCl的質量，生成的CO₂的質量。

【答案】 設反應的Na₂CO₃的質量為X,反應的HCl的質量為Y，生成的CO₂的質量為Z

 Na₂CO₃＋2HCl＝2NaCl＋CO₂↑＋H₂O        △m

106    73    117   44          117-106＝11

 X     Y           Z          16.7-15.6=1.1g

106:11=X:1.1     X=10.6g

73:11=Y:1.1      Y=7.3g

44:11=Z:1.1      Z=4.4g

原混合物中NaCl的質量為：15.6－10.6＝5g

鹽酸的質量分數＝（7.3/108.8）×100%=13.9%

反應后的溶液為NaCl溶液，其溶質的質量分數為:

16.7/(15.6+108.8-4.4)×100%=13.9%

答：原混合物中NaCl的質量為5g，Na₂CO₃的質量為10.6g，鹽酸中溶質質量分數為6.7%，反應后溶質的質量分數為13.9％。

自主檢測

一.選擇題（每小題均只有1個正確答案）

1.在化學反應3X = 2Y的反應中，9.6gX最多能生成Y的質量為                   （   ）

A.9.6g       B.14.4g        C.4.8g          D.6.4g

2.在反應2A+B=C+2D中，9.8gA與8gB完全反應生成14.2gC，則下列結論正確的是（  ）

A. 生成D1.8g       B. A、B、C、D的質量比為49:40:71:18        

C.生成C7.2g        D. A、B、C、D的分子質量分別為98、80、142、36

3.等質量溶質質量分數相同的NaOH溶液與硫酸溶液相混合，混合溶液的pH     （   ）

A.大于7       B.等于7      C.小于7         D.無法確定

4.在反應A+3B=2C+2D中，A和B的相對分子質量之比為7：8。已知2.8gA與一定量B完全反應，生成3.6gD。則在反應中，B和C的質量比為                             (   )

A.3:3          B.3:4         C.12:11          D.11:12

5.實驗室用H₂還原8gCuO，當剩余固體的質量為6.56g時，被還原的CuO質量為   (   )

A.8g          B.14.4g        C.7.2g           D.1.8g

6.在天平兩邊托盤上各盛放有36.5g溶質質量分數為10％的鹽酸的燒杯，天平平衡。然后在兩邊燒杯中，分別投入下列各物質，天平仍保持平衡的是                       (   )

A.  Zn 4g   Fe 2g       B.  Zn 2g   Fe 2g   

C.  CuO   4g  Cu 4g    D.  CaCO₃   10g   Ca(OH)₂  10g

7.將12.7g含有雜質的FeCl₂溶于水，與足量的AgNO₃溶液反應得到30gAgCl沉淀。則FeCl₂中含有的雜質可能是                                                        (   )

A.CuCl₂          B.BaCl₂             C.NaCl          D.KCl

8.取10g混合物與足量鹽酸充分反應，有可能產生4.4gCO₂的是                   (   )

A.K₂CO₃ 和MgCO₃                    B.Na₂CO₃  和CaCO₃

C. MgCO₃ 和CaCO₃              D. Na₂CO₃和K₂CO₃

9.在由CO₂和O₂組成的混合氣體中，測知碳元素的質量分數為20％，則混合氣體中CO₂和O₂的質量比為                                                           (   )

A.2: 1        B.1:2           C.11:4           D.11:7

10.向由40g鹽酸和一定質量的氯化銅溶液組成的混合溶液中慢慢滴入20％的氫氧化鈉溶液并振蕩，所加氫氧化鈉溶液的質量與生成沉淀的質量的如圖所示，下列判斷正確的是（  ）

A.最終生成沉淀的質量是9.8g  B.40g鹽酸的溶質質量分數是27.375%

C.生成沉淀的質量隨氫氧化鈉溶液的滴加而逐漸增加

D.當加入氫氧化鈉溶液為20g時，反應所得溶液為氯化鈉溶液。

              沉淀質量/g

                          0    20        60  NaOH溶液質量/g

二.計算題

11.一定質量的甲烷不完全燃燒時生成CO 、CO₂和H₂O。已知產物的總質量為49.6g，其中有25.2gH₂O。求：

（1）參加反應的質量CH₄為多少？

（2）生成CO 、CO₂的質量各為多少？

12.某學校研究性學習小組為了測定當地礦山石灰石中碳酸鈣的質量分數，取來了一些礦石樣品，并取稀鹽酸200g，平均分成4份，進行實驗，結果如下：

實驗

1

2

3

4

加入樣品的質量/g

5

10

15

20

生成的CO₂質量/g

1.76

3.52

4.4

m

（1）哪幾次反應中礦石有剩余？

（2）上表中的數值是多少？

（3）試計算這種石灰石礦中碳酸鈣的質量分數。

13.某赤鐵礦石2000t，可煉出鐵1050t，求該赤鐵礦石中氧化鐵的質量分數。

14.把NaCl和Na₂CO₃的固體混合物投入103g稀鹽酸中，恰好完全反應，得氣體4.4g。將所得溶液冷卻至t℃，恰好成為該溫度下的NaCl飽和溶液，測得溶液里溶質NaCl中所含鈉元素的質量為13.8g。求：

（1）原固體混合物中Na₂CO₃的質量。

（2）原稀鹽酸中的溶質質量分數。

（3）反應后所得的氯化鈉溶液的溶質質量分數。

1.A  2.B  3.A  4.C  5.C  6.C  7.C  8.A  9.C  10.A  11. (1)11.2g  (2)11.2g 13.2g  12. (1)3 4  (2) 4.4  (3) 80%  13. 75%  14.(1) 10.6g  (2)7.1%  (3)26.4%