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1、2009年天原杯计算最难题精析2009年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第十九届天原杯)复赛试题这是2009年天原杯附加题的第一题，是有关溶液的计算问题。题目为：向100g质量分数分别为3.65 %盐酸和12% MgSO的混合溶液中，滴加质量分数为3.42 %的Ba(OH)2溶液至过量。(为便于计算设溶液的密度为1g/cm3)(1) 请将产生不同沉淀阶段的沉淀的化学式与加入Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系填入下表：Ba(OH)2溶液体积(V)/mL沉淀的化学式(2) 请在下面坐标系中完成沉淀的质量和Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系图线。3(X 0：亠一亠丁亠-育一亠r - - _VTm
2、L【解析】(1)首先要从溶液的组成来分析，析出的沉淀有哪些，沉淀要在什么条件下析出？有我们学过的知识可以知道，可能生成的沉淀有硫酸钡和氢氧化镁。Ba(OH)2溶液滴至盐酸和MgSO的混合溶液中硫酸钡沉淀立即生成(硫酸钡不溶于酸)，而氢氧化镁沉淀由于盐酸 的存在而不沉淀，直到盐酸完全被氢氧化钡中和后才析出，所以一开始析出的沉淀为硫酸 钡。然后随着氢氧化钡的加入逐渐把盐酸中和后，氢氧化镁也开始沉淀，两种沉淀同时生 成。氢氧化钡进一步加入，则硫酸钡、氢氧化镁先后逐渐沉淀完全。因此，沉淀有三个转 折点：一开始硫酸钡沉淀，遇到第一个转折是盐酸被刚好完全消耗，此时硫酸钡和氢氧化镁同时沉淀；二是硫酸钡沉淀完
3、全(经过计算可以知道硫酸钡先沉淀完全)，氢氧化镁继续沉淀； 三是氢氧化镁也沉淀完全，沉淀质量不再变化。分析清楚过程后，我们进行定量计算：首先应该计算第一个转折点：盐酸含量为100*3.65%/36.5=0.1mol ，因此可以消耗 Ba(0H)20.05mol，对应的体积为 0.05*171/3.42%=250ml因此，在盐酸没有反应完全或刚好完全反应，即VW250ml时，沉淀为BaSO4质量为V*3.42%/171*233=0.0466V接着计算第二个转折点：当盐酸反应完全后，硫酸钡和氢氧化镁开始同时析出，直到硫酸根反应完全。硫酸镁的含量为100*12%/120=0.1mol，因此可以消耗
4、Ba(OH)2 0.1mol，对应的体积为0.1*171/3.42%=500ml因此在250mlVW500ml时，BaSO和Mg (OH 2同时析出，质量为硫酸钡的质量V*3.42%/171*233=0.0466V 加上氢氧化镁的质量 (V-250) *3.42%/171*58=0.0116(V-250),从而总质量为 接着计算第三个转折点：当硫酸钡沉淀完全后，氢氧化镁继续沉淀氢氧化镁完全沉淀需消耗氢氧化钡500ml (与硫酸钡相同)，加上盐酸消耗250ml，氢氧化镁完全沉淀，需加入氢氧化钡750ml因此在500mlMg(OH).（2）根据上面分析的关系式，可画图如下【总结】：这道题考的知识点
5、并不多，关键在于分析。这就是关于溶液的计算的特点，本 身知识点并不多，但是变化多，多转了几个弯之后，难度就会变大，只有通过多做题，掌 握了分析思路，才能遇佛杀佛，遇魔杀魔。2009年天原杯第30题完全精析将一些CuO粉末加入到100g14%的稀硫酸中，微热至氧化铜全部溶解再向蓝色溶液中加入mg铁粉，充分反应后，过滤，将滤渣烘干得到干燥固体物质m g。求：（1）所加氧化铜的质量；（2）当m取何值时，才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等。【分析】这是一道典型的关于化学方程式的计算题，关键在于分析前后两次反应过程，物质的过量关系。1、氧化铜全部溶解时，硫酸是否过量；2、加入铁粉后，硫酸是否过量。分
6、析的切入点显然在于如何分析反应前后固定的质量均为mg没有改变。铁粉加入后，首先是将铜置换出来（铜的活动顺序在氢之后），由于铜的相对原子质量比铁大，因此固体物质质量增加。要使得质量不变，则必须存在着一个固体质量减少的过程，因此可以推断出硫酸必然过量，并且与铁反应生成氢气，质量减小。于是我们得知置换铜增加的质量要等于铁与硫酸反应消耗的质量，并且可知Cu被完全置换出来了（否则不会产生置换出氢气，质量不可能相等）。设加入的氧化铜为 xmol，（1） 则氧化铜溶解消耗的硫酸质量为xmol（2）根据关系式 CuO-CuSO4-Fe-Cu消耗的Fe为xmol，生成的Cu也为xmol，则增加的质量为（64-5
7、6）x=8xg，因此与硫酸反应产生氢气的铁粉质量应该也是8xg，即x/7mol，从而消耗硫酸x/7mol因此消耗硫酸的总量为 8x/7mol若最终硫酸反应完全，则8x/7=100 X 14%/98,从而x=1/8，因此质量为10g。进一步计算铁粉的质量：置换铜消耗Fexmol，置换氢气消耗 Fex/7mol，因此共消耗 Fe8x/7mol，即1/7mol , 8g。注 意，过量的Fe不影响等式的成立，因此只要m8g即可之所以标题为完美解析，在于然而很多参考书，甚至真题的标准答案，忽略了硫酸过量的情况。硫酸过量(即 m( CuO a(CO3)= 1 L2x 1.964= 22g 设盐眠中HCI的
8、质卑沖心HC1CO336 544x 2236.5 AA- x 22解得，x=18.2Sg；1 2QmL58 5gw lOOnL45 gUcojjn.aKi i= 13 44Lt (w)=4Sxl.4=63g若 x63g11.2k45若工A於爭，ijy=lt.2xl 4 = 15 tS8L答;送埜憩中HC】杓审量沟 门2羽产iCQa的体积13 44U若疋们申丿吕若龙昭劈ylS.fiSL- 解析：（1）无论是NaHCO或KHCO ImolHCI与其反应均生成 ImoICQ,因此计算 HCI的量只需知道CQ的量；（2）由图可以看出，100ml稀盐酸时，粉末质量大于 45.0g时，生成CQ的量不再增加
9、，说明HCI已经反应完全。因此，我们可以判断出当稀盐酸为120ml时，最多可以消耗 54g，加入58.5g时，将有粉末剩余。因此，可以根据HCI的比例求算CQ的生成量。（3）同样，当粉末质量/HCI体积w 45.0g/100ml时，HCI过量，所得CQ的质量应根据粉末 质量计算，即y=xX 11.2/45 ;当粉末质量/HCI体积45.0g/100ml时，则粉末过量，所得 CQ的质量由盐酸决定，不随粉末质量的增加而增加。【总结】：一、当遇到混合物关于化学方程式的计算时：1、若混合物存在相似的性质，要善于寻找混合物组分之间的共同点，计算时采取物质的量可以避免式量不同带来的麻烦。如第一问，则无需区
10、分碳酸氢钠和碳酸氢钾；2、能够把混合物看成一个整体时尽量看成一个整体，混合物均匀混合后，无论取得量的多少，其组成是一定的，因此可以看成两种不同性质的物质形成的一种新的物质，虽然性质 是分离的。此题第二问和第三问利用的都是这个思维。关于化学方程式的计算，原理简单，但题目可以多变，要善于分析，注意总结。2007年天原杯计算压轴题(关于化学式的计算)精析2007年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第十九届天原杯)复赛试题这是2007年天原杯计算题的最后一题，是有关化学方程式以及化学式的计算问题。题目为:合成氨工业生产中所用的 a-Fe催化剂的主要成分是 FeO FeO。(1) 当催化剂中FeO与Fe2
11、Q的质量之比为9 : 20时，其催化活性最高，此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为多少？(用小数表示，保留2位小数)(2) 以Fe2O为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量碳，发生如下反应：2Fe2Q+C 咼温FeO+CO 2 To为制得这种活性最高的催化剂，应向480gF&O粉末中加入碳多少克？解析：(1)当组成固定时，质量分数与总量无关我们假定有 9gFeO,则有 20g FaQ, 9gFeO 中，m( Fe) =9*56/ (56+16) =7g； 20g FezQ 中, m( Fe) =20*56*2/(56*2+16*3 ) =14g；因此总 m( Fe)为 21g 即 29g 催化
12、剂中含 Fe21g,因此铁的质量分数为 0.72(2)要制得活性最高的催化剂，则FeO与Fe2C3的质量之比要为9 : 20设反应后FeO质量为x,贝U Fe2O3的质量为20x/9,根据方程式，要制得 x 的 FeO,需消耗 Fe2C3 (56*2+16*3 ) x/ (2* (56+16) =10x/9则 Fe2Q 的总质量应为 20x/9+10x/9=10x/3=480g ，因此，x=144g然后再根据化学方程式计算出应加入碳144/ ( 4* (56+16) *12=6 (g)【总结】一、当混合物组成固定时，元素或物质的质量分数不随混合物的总量而改变，因此,为便于计算，我们可以直接具体
13、设为多少克，而不用设未知数；二、此题的易错点是容易直接通过质量比求算生成的氧化亚铁的质量，从而计算应加入碳的量。注意：480g氧化铁在被铁还原后氧化铁和氧化亚铁的总质量并不是480g,而应该小于480g。2006年天原杯计算最难题分析已知CuO被 C还原的产物是 80（红色）。现有 CuO和木炭粉组成的混合物4.24g，在高温下充分反应后，得到红色固体产物。反应后产生的气体能全部被过量的澄清的石灰水吸 收，得沉淀2.00g。试计算所得红色固体产物质量。【解析】反应后产生的气体全部被澄清石灰水吸收，说明反应全部产生二氧化碳，并且二氧化碳的质量可以通过沉淀碳酸钙的质量来求得，为2.00*44/100=0.88g 。二氧化碳必定是由C反应生
