第32讲化学方程式计算Word下载.docx
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④反应物用量不确定型：
在有些物质之间进行的化学反应，由于反应物相对用量不同而会导致产物不同,往往借助数轴、极值法等来讨论。
⑤金属与酸或碱反应（天平问题）的过量计算：
“天平问题”一般涉及两种类型的计算：
过量计算和差量计算。
【典型例析】
例1：
2005年国家质检总局铝合金抽检合格率约为90%。
已知国家行业标准中铸造铝合金的各成分的质量分数为：
Si－4.5％～5.5％，Cu－1.0％～1.5％，Mg－0.4％～0.6％，其余为Al。
现对某品牌的铸造铝合金中所含的四种成分作如下的实验检测：
①称取18.0g铸造铝合金样品，分成等质量的A、B两份。
向A份加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸。
②待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差0.512g，收集得到的两份气体的体积相差851.2mL（标准状况下）。
试回答下列问题：
（1）样品中Si和Mg的物质的量分别是多少。
（2）通过计算判断该品牌的铸造铝合金是否为合格产品。
变式训练：
将一定质量的K2SO4、（NH4）2SO4、NH4HCO3的固体混合物加入到100mL0.5mol/L的Ba（OH）2溶液中，共热使之充分反应，NH3全部逸出，同时生成沉淀8.6g。
在所得固液混合物中加100mL0.9mol/L的盐酸，沉淀部分溶解，同时生成448mLCO2气体（标准状况）。
剩余盐酸用50mL0.2mol/L的NaOH溶液恰好中和。
求原混合物中各物质的物质的量。
例2：
某天然碱（纯净物）可看做由CO2和NaOH反应后的产物所组成。
称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2体积（标准状况）如下表：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
盐酸溶液的体积/mL
30
样品的质量/g
3.32
4.15
5.81
7.47
二氧化碳的体积/mL
672
840
896
（1）由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2mL（标准状况）。
（2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
（3）已知Na2CO3和HCl（aq）的反应分下列两步进行：
Na2CO3＋HCl==NaCl＋NaHCO3，NaHCO3＋HCl==NaCl＋CO2↑＋H2O，由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCl（aq）的浓度为mol·
L－1。
（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2（标准状况）体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。
实验证明，C还原CuO时既可能生成Cu，也可能生成Cu2O，即使在C过量时，实验中CuO也可能部分未被还原。
为了测定某次实验产物的组成，取1.2gC跟8.0gCuO混合，加热后将反应生成的气体通过足量的澄清石灰水。
一段时间后停止加热，共收集到560mL气体（已经折算成标准状况），测得沉淀的质量为2.5g。
则：
（1）上述实验中C（填“完全”或“不完全”）参加反应，实验中收集到的气体是______（填写化学式），产生这种气体的化学方程式为。
（2）反应后得到的固体混合物总质量为，其中含氧化合物的物质的量为。
（3）被还原生成Cu2O的CuO占总CuO的物质的量分数为x，试通过计算求出反应中生成Cu的质量[m（Cu）]与x的关系。
（4）请在右图中画出m随x变化的图像。
【当堂反馈】
1．将2wg某铁、铝混合粉末平均分为两份，一份与足量盐酸反应，生成气体的体积为V1；
另一份与足量NaOH溶液反应，生成气体的体积为V2（气体体积均在标准状况下测定）。
（1）若w=13.9，V1与V2之和为11.2L，混合物中铁和铝的物质的量之比为多少？
（2）若铁、铝按不同的比例混合进行上述实验时，所生成的气体总体积仍为11.2L，则w的取值范围是。
2．已知常温时反应2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+在水溶液中能发生，将22.4g由铜和三氧化二铁组成的混合物粉末加入到浓度为1mol·
L-1的硫酸中，使之发生反应。
（1）若固体恰好全部溶解，消耗硫酸的体积为V，则V的取值范围为_________。
（2）若硫酸溶液过量，反应后溶液的体积为1L，测得溶液中Fe2+浓度为0.1mol·
L-1，则原始混合物中含铜的质量为____。
3．用黄铁矿可以制取H2SO4，再用H2SO4可以制取化肥（NH4）2SO4。
煅烧含FeS280.2%的黄铁矿75.0t，最终生产出79.2t（NH4）2SO4。
已知NH3的利用率为92.6%，H2SO4的利用率为89.8%，试求黄铁矿制取H2SO4时的损失率。
4．已知M（Mg）=24g·
mol－1，Vm=22.4L·
mol－1，今有0.48g金属镁与10mL盐酸反应，计算生成的H2在标准状况下的体积V（H2）。
（1）缺少的一个数据a是_______（要求指出该数据的名称、符号和单位）。
（2）写出计算式：
①_________________；
②__________________。
5．某化工厂以甲烷为原料合成甲醇的反应为：
CH4（g）＋H2O（g）→CO（g）＋3H2（g）……①（反应中CH4转化率：
1）
CO（g）＋2H2（g）→CH3OH（g）……②（反应中CO转化率：
2/3）
合成工艺如下（虚线框内为改进后的工艺中新增流程）：
请回答下列问题（所有气体体积均折算为标准状况）：
（1）原工艺中，当充入反应器①的甲烷和水蒸汽的体积分别为672m3和1750m3时，反应剩余物中
n（CO）＝，n（H2）＝。
（2）为充分利用反应剩余物，该厂在原工艺的基础上，将下列反应运用于生产甲醇原料气：
2CH4（g）＋O2（g）→2CO（g）＋4H2（g）……③（反应中CH4转化率：
1），若新工艺中充入反应器①的甲烷和水蒸汽的体积分别为a、3a，反应剩余物中：
V（H2）∶V（N2）∶V（CO）＝3∶1∶1。
计算：
①充入反应器③的甲烷的体积；
②若富氧空气中除O2、N2外，其他成分忽略不计，则充入反应器③中的富氧空气的体积为；
应选择氧气体积分数为的富氧空气。
【课后巩固】
1．用H2还原xgCuO，当大部分固体变红时停止加热，冷却后得残留固体yg，共用掉zgH2，生成水的质量为
A．
（x－y）gB．
（x－y）gC．9zgD．
zg
2．在密闭容器中，放入（NH4）2CO3和NaOH的固体混合物共19.6g，将容器加热到250℃，充分反应后，排出容器中的气体，冷却称得剩余固体质量为12.6g。
则原混合物中（NH4）2CO3和NaOH的物质的量之比为
A．＞1∶2B．=1∶2C．＜1∶2D．以上答案都不正确
3．现向1.06g含杂质的碳酸钠样品中加入过量的氯化氢溶液，得到标准状况下干燥纯净的气体2.20L，则该碳酸钠样品中所含杂质可能是
A．碳酸钡和碳酸钾B．碳酸钾和碳酸氢钠C．碳酸氢钠和碳酸氢钾D．碳酸钙和碳酸锌
4．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5︰6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是
A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量、乙中碱过量
5．N2、H2混合气体（体积之比为1∶3）通入合成塔中，此时塔内压强为3.0×
107Pa时，反应达平衡时，压强降为2.5×
107Pa，则平衡时混合气体中NH3的体积分数为
A．35%B．30%C．1/4D．1/5
6．不溶于水的Cu2O，可溶于含H2SO4的Fe2（SO4）3溶液中，其化学方程式为：
Cu2O＋Fe2（SO4）3＋H2SO4＝2CuSO4＋2FeSO4＋H2O此时生成的FeSO4可用KMnO4的H2SO4溶液滴定，还原产物为MnSO4，通过这样的方法可测定Cu2O的含量，则每消耗0.1mol·
L－1KMnO4的H2SO4溶液1mL，相当于含Cu2O
A．3.6×
10－2gB．7.2×
10－3gC．3.5×
10－2gD．3.6×
10－3
7．有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（设反应中HNO3被还原成NO）
A．0.448LB．0.672C．0.896D．0.224
8．将质量为w1g的钠、铝混合物投入一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V1L。
向溶液中逐滴加入浓度为amol/L的HCl溶液，过程中有白色沉淀生成后又逐渐溶解，当沉淀恰好消失时所加HCl溶液体积为V2L。
将溶液蒸干灼烧得固体w2g。
下列所列关系式中正确的是
A．35.5aV2＝w2－w1B．23n（Na）＋27n（Al）＝w1C．n（Na）＋3n（Al）＝
D．aV2＝
9．铅的冶炼大致过程如下：
①富集：
将方铅矿（PbS）进行浮选；
②焙烧：
2PbS＋3O2
2PbO＋2SO2；
③制粗铅：
PbO＋C
Pb＋CO；
PbO＋CO
Pb＋CO2。
下列说法正确的是
A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化
B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbO
C．整个冶炼过程中，制取1molPb共转移2mol电子
D．将1molPbS冶炼成Pb理论上至少需要6g碳
10．黄铁矿主要成分是FeS2。
某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO2气体与足量Fe2（SO4）3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·
L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00mL。
已知：
SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SO42－＋2Fe2＋＋4H＋、
＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
（1）样品中FeS2的质量分数是（假设杂质不参加反应）________________。
（2）若燃烧6gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式____________________。
煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积（标准状况）为_________L，制得98%的硫酸质量为________t，
SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是___________kJ。
11．amol铁和bmol硫磺在隔绝空气条件下加热，使两者充分反应，然后将反应混合物与足量稀硫酸溶液在适当的条件下反应，通过计算回答：
（1）生成的气体在标准状况下的体积（L）为。
（2）生成的气体在标准状况下的密度d（g·
L-1）的取值范围（用分数表示）。
（3）若生成的气体不小于bmol时，则a、b的关系为。
（4）当a+b＝1时，欲使产生的气体的密度为最大值，则a、b的取值范围各为多少。
12．已知将Cl2通入浓氨水中可发生下列反应：
3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2，使体积为1.12L、质量为3.335g的Cl2和N2的混合气体通过浓氨水，体积变为0.672L（其中Cl2和N2各占50%，以上体积均在标准状况下测定_。
（1）下面是三位同学从不同角度解此题的第一步算式，试判断未知数x的意义，并填入下表：
第一步算式
x表示的意义
甲
（3-1）:
2=
:
x
乙
3:
（x-
）=1:
[
-（1.12-x）]
丙
71x+28（1-x）=
×
22.4
（2）计算被氧化氨的质量。
13．标准状况下，5.6LCO、CO2、HCHO组成的混合气体的质量为7.5g。
将该混合气体依次通过足量灼热的CuO、浓硫酸和碱石灰，使反应充分。
（1）已知HCHO与灼热CuO反应生成Cu、CO2和H2O，试写出该反应的化学方程式：
。
（2）原混合气体中，CO、CO2、HCHO的体积比可能为。
（填字母代号）
A．1:
1:
1B．7:
8C．14:
2:
9D．7:
11:
18
（3）欲进一步确定混合气体中各组分的体积分数，只需确定下列数据中的一项就能达到目的，这（些）数据是—______（填代号）。
①混合气体的密度ρg·
cm－3②浓硫酸的增重m1g③碱石灰的增重m2g④CuO质量的减少m3g
（4）根据（3）的判断结果，写出一个原混合气体中HCHO体积分数的计算式：
14．ag镁在盛有bL（标准状况）CO2和O2混合气的密闭容器中燃烧。
（1）在密闭容器中可能发生的化学反应有____________________________。
（2）若反应后容器中CO2有剩余，则容器内的固体物质一定含有______。
（3）若反应后容器中O2有剩余，则容器内固体物质的质量为________，此时，在bLCO2和O2的混合气体中氧气体积V（O2）必须满足的条件是_____。
（4）若反应后容器中无气体剩余，则容器内固体物质的质量（m）的取值范围为_________________。
15．石油化工是江苏省的支柱产业之一。
聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯：
CH2＝CH2＋Cl2→CH2Cl—CH2C1……①
CH2Cl—CH2C1→CH2＝CHCl＋HCl……②
请回答以下问题：
（1）已知反应①中二氯乙烷的产率（产率＝
100%）为98%，反应②中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%，则2.8t乙烯可制得氯乙烯______t，同时得到副产物氯化氢_______t。
（计算结果保留1位小数）
（2）为充分利用副产物氯化氢，该工厂后来将下列反应运用于生产：
2CH2＝CH2＋4HCl＋O2→2CH2Cl—CH2C1＋2H2O…③
由反应①、③获得二氯乙烷，再将二氯乙烷通过反应②得到氯乙烯和副产物氯化氢，副产物氯化氢供反应③使用，形成了新的工艺。
由于副反应的存在，生产中投入的乙烯全部被消耗时，反应①、③中二氯乙烷的产率依次为a%、c%；
二氯乙烷全部被消耗时，反应②中氯化氢的产率为b%。
试计算：
反应①、③中乙烯的投料比为多少时，新工艺既不需要购进氯化氢为原料，又没有副产物氯化氢剩余（假设在发生的副反应中既不生成氯化氢，也不消耗氯化氢）。
16．有混合气体A（由NO、H2、CO2组成），通过过量的Na2O2后，变成混合气体B，将B引燃，使其充分反应，得到溶质的质量分数为70%的硝酸溶液（无任何气体剩余）。
求混合气体A和B中各气体的体积比。
17．不同卤素原子间可以通过共用电子对，形成卤素互化物，其通式为：
XX′n（n=1，3，5，7；
且非金属性X′＞X）。
卤素互化物大多为强氧化剂。
回答下列问题：
（1）卤素互化物中，沸点最低的应是（写分子式，下同）。
（2）若n=7，则最可能生成的卤素互化物应为。
（3）某卤素互化物与水的反应为ClFn+H2O→HClO3+Cl2+O2+HF，若ClFn与H2O的物质的量之比为3∶5，求n的值。
（4）现将23.3gBrCln溶于水，再通入过量SO2，生成HBr、HCl、H2SO4等三种酸，然后向该混合酸溶液中加入过量Ba（NO3）2溶液后，过滤，最后向滤液中加入过量的硝酸银溶液，结果可生成77.3g沉淀，求n的值。
思路点拨：
本题属于基本的利用化学方程式的计算，但涉及较多的反应，高考中遇到这样的计算必须保持冷静的头脑，理清思路，注意解题规范和步骤完整。
疑难辨析：
要注意判断产品不合格只要有一个方面不合格即产品不合格，但要判断产品合格则要各个方面均合格产品才合格。
解题过程：
（1）设9g样品中所含Si的物质的量为x，Mg的物质的量为y。
28x－24y＝0.512；
2x－y＝
，解得：
x＝0.02mol，y＝0.002mol。
（2）因为合金中Si的百分含量为：
0.02mol×
28g/mol÷
9g×
100%＝6.2%，超过国家标准，故该铸造铝合金属于不合格产品。
答案：
混合物中K2SO4、（NH4）2SO4和NH4HCO3的物质的量分别为0.01mol、0.01mol、0.02mol。
若Ba2＋全部变为BaSO4，则其质量应为0.5mol/L×
0.1L×
233g/mol=11.65g，
若Ba2＋全部变为BaCO3，则其质量应为0.5mol/L×
197g/mol=9.85g。
现有沉淀8.6g，比以上两数据都小，说明开始时Ba（OH）2过量，沉淀为BaSO4和BaCO3的混合物，共计8.6g。
设K2SO4、（NH4）2SO4、NH4HCO3物质的量分别为x、y、z，
233g/mol（x＋y）＋197g/molz=8.6g
z=0.448L/（22.4L/mol）
2x+0.2mol/L×
0.05L+[0.5mol×
0.1L－（x+y）]×
2=0.9mol/L×
0.1L
解得：
x=0.01moly=0.01molz=0.02mol
本题的特点在于试题将反应过程隐藏在数据、图象等抽象信息中，使本题难度增加。
此时应特别注意分析数据、图象，从中获取信息，并作出合理的推断，再通过相关计算加以确认。
过量计算与多步反应的计算重点都是考查思维的缜密性。
过量计算牵涉到的化学反应可能并不多，却往往给出大量的数据，需要认真进行筛选才能去伪存真。
多步反应的计算则往往牵涉到多个化学反应，做这类题的关键是找准各步反应中物质之间量的关系。
在化工生产和分析化学中常涉及到过量计算与多步反应的计算，有关这类问题的计算已成为各类考试的热点。
⑴设产生CO2的体积为x，则：
3.32g∶672mL=2.49g∶x，x=504mL。
⑵由题意可知，天然碱含NaHCO3、Na2CO3、H2O
n（NaHCO3）＝2n（CO2）＝2×
＝0.01mol
n（Na2CO3）＝
－0．01 mol＝0.02mol
n（H2O）＝
＝0.02mol
故天然碱组成：
2Na2CO3·
NaHCO3·
2H2O。
⑶30mLHCl（aq）中所含HCl的物质的量：
n（HCl）＝
2＋
＝0.075mol
c（HCl）＝
＝2.5mol·
L－1
⑷和３0 mL HCl（aq）完全反应的样品的质量：
332g·
mol－1＝4.98g
样品中Na2CO3和盐酸反应完全生成NaHCO3时（没有CO2放出时），样品的质量：
mool－1＝12.45g
当0＜W≤4.98时，V=
3×
22400=202.4W；
当4.98≤W≤12.45时，V=（0.075－
2）×
22400=1680－134.9W；
当W≥12.45时，V=0
⑴504⑵2Na2CO3·
2H2O⑶2.5⑷0＜W≤4.98时，V=202.4W；
4.98≤W≤12.45时，V=1680－134.9W；
12.45≤W时，V=0
⑴不完全，CO，CO2+C
2CO或CuO+C
Cu+CO↑
⑵7.4g，0.025mol
⑶m（Cu）＝4.8-3.2xg（0≤x≤0.5）
⑷如右图
⑴n（C）＝
＝0.1mol，n（CuO）=
＝0.1mol
由题意知，反应中生成的CO和CO2的物质的量分别为：
n（CO）=
=0.025moln（CO2）=
=0.025mol
由C原子守恒，知没有参加反应的C的物质的量为：
n（C）=0.1moL-0.025mol-0.025mol=0.05mol
显然，上述实验中C不完全参加反应，实验中收集到的气体是CO，产生这种气体的化学方程式为CO2+C
2CO或CuO+C
Cu+CO↑
⑵由质量守恒，反应后得到的固体混合物总质量为：
n（混合物）=1.2g+8.0g－0.025mol×
28g·
mol―1－0.025mol×
44g·
mol―1=7.4g
根据题意，反应后得到的固体混合物中的含氧化合物可能是CuO，也可能是Cu2O，也可能是CuO和C
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