第十九讲化学反应方程式的计算
【知识要点】
一、理论依据及常见题型
化学方程式是利用质量守恒定律用化学式来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变化关系，即什么是反应物和什么是生成物，而且还表达物质在量的方面的变化关系，即反应物和生成物之间的质量关系，同时包括反应物和生成物之间的微粒个数关系，这是有关化学方程式计算的理论依据。
利用化学方程式的计算主要包括两种类型：用一定量的反应物最多可得到多少生成物；要制取一定量生成物最少需要多少反应物。无论哪一种类型的计算都是根据化学方程式以质量守恒定律为依据进行的。根据化学方程式的计算，就是依据反应物和生成物间的质量比进行的。已知反应物的质量可以算出生成物的质量，反之，已知生成物的质量也可以算出所需反应物的质量。化学方程式是化学计算的依据，如果化学方程式写错了或者没有配平，化学计算必然会得出错误结果。
二、根据化学方程式计算的步骤
1．设：根据题意设未知数；
2．写：书写正确的化学方程式；
3．找：写出有关物质的相对分子质量（或相对分子质量总和），找出已知量和未知量之间的质量关系；
4．列：列出比例式并求解；
5．答：检查结果，简明作答。
三、根据化学方程式计算应该注意的事项
1．解题格式要规范，运算要准确
（1）设未知量（如：设***的质量为x）
（2）根据题意写出并配平化学方程式
（3）求出相关的物质的质量比；将已知量、未知量对准相关物质的化学式。
列式时，各物质的质量单位必须统一，对应关系要正确；
（4）列出比例式，求解（5）简明地写出答案
严格要求化学方程式计算的书写格式，目的是培养按照化学特点进行思维的良好习惯。2．正确处理含杂质的反应物或生成物的计算
由于化学方程式反映的是纯净物间的质量比，所以一定要将含杂质的反应物或生成
物的质量换算成纯净物的质量再代入化学方程式进行计算，若反应物或生成物为溶液，则应计算出溶质的质量再代入化学方程式进行计算。
四、根据化学方程式计算的类型
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，理解反应物和生成物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
微粒个数比：2 ∶1∶ 2
质量比：2×28 ∶32∶88 （即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式中的已知和未知的隐含的已知条件，这些条件都是应用计算时的“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的质量，才能代入化学方程式，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
比如：煅烧含碳酸钙80%的石灰石100 t，生成二氧化碳多少吨？我们在计算过程中参加反应的物质应该是石灰石的主要成分CaCO3，因此它的质量应该为100 t×80%，而不是100 t。
3．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。
比如：氢气与氧气的混合气体共20 g，在密闭的容器中点燃，生成水18 g，问参加反应的氢气的质量为多少？显然生成18 g水时消耗2 g氢气和16 g氧气，而原来氢气和氧气的混合物的质量为20 g，因此必然有2 g物质没有参加反应，即有物质过量。所以如
果氢气过量，则氢气的质量为4 g，如果氧气过量，则氢气的质量为2 g。
4．多步反应的计算
从一个化学反应中已知的质量，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。
例如：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+O22H2O，可以用三个化学方程式中的微粒关系，找出关系式：2KClO3～3O2～6H2～6Zn，即KClO3～3Zn，然后我们可以之间利用氯酸钾的质量来计算出所需锌的质量。
说明：在有些省市的中考的考试要求中，此种类型已经不作要求了，希望同学们注意看《中考说明》！
5．综合计算
比如将质量守恒定律和化学方程式的计算进行简单的综合。
【经典例题】
1．利用质量守恒定律的相关信息，如何求反应物的质量及相互质量比？
例1 已知在反应3A+2B=2C+D中，反应物A、B的质量比为3：4。当反应生成C和D的质量共140g时，B消耗的质量为_________g。
例2 在化学反应3X+4Y=2Z中，已知X和Z的相对分子质量分别是32和102，则Y的相对分子质量为_____。
2．已知反应物（或生成物）的质量（或密度、体积），如何求另一反应物（或生成物）的质量（或体积）？
例3 中国登山协会为纪念我们首次攀登珠穆朗玛峰成功50周年，再次组织攀登珠峰活动。阿旺扎西等一行登山运动员于2003年5月21日13：40成功登顶。假如每位运动员冲顶时消耗自带的液氧4.8g。求：
（1）这些氧气在标准状况下的体积是多少升？（标准状况下氧气密度为1.43g/L）
（2）若在实验室用高锰酸钾为原料制取相同质量的氧气，需要多少千克的高锰酸钾？（3）用这种方法给登山运动员供氧，是否可行？简述理由。
3．已知混合物中的一反应物（或生成物）的质量，如何求混合物中另一反应物（或生成物）的质量？
例4 煅烧含碳酸钙80%的石灰石100t，生成二氧化碳多少吨？若石灰石中的杂质全部进入生石灰中，可以得到这样的生石灰多少吨？
4．利用化学反应测定的实验数据，如何进行物质的计算和推断？
例5 小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查，他取回了若干块矿石样品，对样品中碳酸钙的质量分数进行检测，采用了的办法如下：取用8g 这种石灰石样品，把40g 稀盐酸分4次加入，测量过程所得数据见下表（已知石灰石样品中含的杂质不溶于水，不与盐酸反应）。请计算：
（1）8g 石灰石样品中含有杂质多少克？ （2）样品中碳酸钙的质量分数是多少？ （3
（4）要得到280kgCaO ，需要质量分数为80%的石灰石多少千克？(化学方程式：CaCO 3高温
==CaO+CO 2↑)
5、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纯净物，而实际上多为不纯物，不纯物和纯净物的换算可通过质量分数进行．纯净物质量=不纯物质量×纯净物的质量分数，只有求出纯净物的质量才能代入化学方程式进行计算．
例6：已知某石块的主要成分是碳酸钙，某人用此石块20克与足量的稀盐酸反应生成4.4克某气体（其它杂质均不与稀盐酸反应）求此石块中碳酸钙的质量分数．
例7：在二氧化锰的催化下，加热氯酸钾来制取氧气，如果用20克纯度为96%的氯酸钾起反应，能制得多少氧气？
【基础练习】
1. 电解54克水能够得到标准状况下的O 2多少ml ？（标准状况L g O /4
2.12=ρ）．
2、制取五氧化二磷142克，需燃烧多少克磷?消耗多少克氧气?
3、在两个试管里各加6克锌，然后在—个试管里加入足量的稀硫酸。另一个试管里加入足量的稀盐酸，通过计算比较放出氢气的质量。
4、实验室用加热分解氯酸钾的方法来制取氧气。现完全分解11．6克氯酸钾。能制得氧气多少克?
5、为了测定某牛奶样品中蛋白质的含量，现采用“盖尔达法”分解其中的蛋白质。其原理是把蛋白质中的氮元素完全转化成氨气（化学式：NH3），再用稀硫酸吸收氨气，反应的化学方程式为：2NH3+H2SO4====（NH4）2SO4现取该牛奶样品30mL用“盖尔达法”分解其中的蛋白质，产生的氨气用9.5g溶质质量分数为4.9%的稀硫酸恰好完全吸收。计算并回答下列问题：（1）产生氨气的质量是多少克？（计算结果精确到0.01g,下同）（2）30mL牛奶中含氮元素的质量是多少克？
【提高训练】
1．用28g铁跟足量的稀硫酸反应，可制得氢气多少g？现需用20g氢气填充气球，需要消耗多少克铁？(Fe+H2SO4====FeSO4 +H2↑)
2．用电解水的方法产生的氢气还原氧化铜，若要还原得到32g铜，则需电解多少克水？（CuO +H2====Cu +H2O）
3．10g含杂质的氧化铜加热通入足量的H2后，得到固体的质量为8.4g，求纯氧化铜的质量。
4．某石灰石12t进行高温煅烧，主要成分完全分解后，固体质量减到7.6t，求生成的纯氧化钙多少吨？
5、二氧化碳跟氢氧化钠的反应为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。将CO2通入氢氧化钠溶液，完全反应后，溶液的质量比原来的增加了13.2克。
求：（1）发生反应的二氧化碳的质量；
（2）生成的碳酸钠的质量。
【培优训练】
1.在A+3B=2C+2D的反应中，14克A完全反应生成44克C和18克D，若A的相对分子质量为28，则B的相对分子质量是 ( )
A．16 B．32 C．64 D．96
2.右图是实验室中一瓶过氧化氢溶液的标签。某同学为了测定该溶液中溶质的质量分数是否与标签上相符，用烧杯取该溶液50克，加入二氧化锰1克，完全反应后，称得烧杯内剩余物的总质量为49.4克。请回答下列问题：
⑴二氧化锰在反应中的作用是。
⑵完全反应后生成氧气的质量为。
⑶通过计算回答，该过氧化氢溶液中的溶质质量分数是否与标签上相符？
3.氮化铝（AlN）被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应制得：Al2O3＋N2＋3C=2AlN＋3CO，现欲制备13.3吨氮化铝，需要参加反应的氮气质量多少？
4.用不纯的锌与稀硫酸反应能加快产生氢气的速率，实验室用13g 锌粉和2g 铜粉的混合物与足量的稀硫酸反应，可生成多少克氢气?
5．将16 g硫在给定量的氧气中燃烧，有如下实验数据：
分析数据回答：
（1）在三次实验中，第__________次恰好完全反应；
（2）在第__________次实验中氧气有剩余，剩余__________g；
（3）第__________次实验中硫有剩余，剩余__________g。
6. 某同学模拟工业炼铁原理，用如图所示装置进行实验。取8g氧化铁，通入足量一氧化碳，充分反应后，冷却，将玻璃管中的固体移入盛有49g硫酸溶液的烧杯中，恰好完全反应。
（1）该同学首先按如图所示装配好仪器，检查了气密性并装好仪器，接下来的操作是____________________________（只写一步即可）。
7.取若干克氯酸钾和二氧化锰的固体混合物，在试管中加热至不再有气体放出，将试管内的剩余固体冷却后溶于水，过滤、洗涤、干燥得到纯净固体3.25g，还得到100g溶质质量分数为7.45％的滤液。（写出必要的计算过程）
(1) 写出反应的化学方程式：。
(2) 推断试管内剩余固体中含有哪些物质？各为多少克？
(3) 计算氯酸钾的质量及反应放出气体的质量。
(4) 计算原混合物中氯元素的质量分数。
8.在科学家眼里，二氧化碳是可以利用的重要资源。在一定条件下，二氧化碳和金属钠反应可以制金刚石 [CO2+4Na C(金刚石)+2Na2O]
请计算92 g金属钠理论上可制得含碳96％的金刚石的质量。
9.根据图12所示的信息计算：
（1）加入的稀硫酸质量为 g。
（2）所用稀硫酸溶质的质量分数。（化学方程式：2KOH + H2SO4 === K2SO4 + 2H2O）
10.将氯化钠和硫酸钠固体混合物共15g完全溶于水后，加入一定质量分数的氯化钡溶液208g，恰好完全反应，过滤、洗净、烘干得到23.3g沉淀。计算：（1）所加氯化钡溶液的溶质质量分数；
（2）原固体混合物中氯化钠的质量。
11.某工厂利用废硫酸和废铁屑起反应来制取硫酸亚铁。现有废硫酸9.8t（H2SO4的质量分数为10%）与足量的铁屑起反应，理论上可生产FeSO4的质量是多少？
12.我市东部山区盛产石灰石,某校课外活动小组为了解石灰石资源的品质,采用两种方案对当地石材进行化学分析:
方案一: 取10g石灰石粉末样品置于右图所示装置,充分加热至质量恒定,冷却后称得固体质量为8.12g
方案二:另取10g同质地石灰石颗粒样品,置于烧杯中加足量稀盐酸,充分反应后称得混合物的总质量减少了4.27g
相关资料:
当地石灰石含有的主要杂质为二氧化硅,其化学性质稳定,加热不易分解且不与盐酸发生化学反应.
计算出两种方案测得的石灰石中碳酸钙的质量分数:
(1)方案一中碳酸钙的质量分数是 ;
(2)方案二中碳酸钙的质量分数是 (精确到0.1%) 比较两方案测量的结果,分析两方案误差较大的可能原因?