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1、知识导学 - 有关化学方程式的计算一、有一种反应物过量的计算课本例题： 8mol H2与 6mol O2充分反应，求生成水的质量。此题给出了在化学反应中两种反应物的量，计算时应以哪种为标准呢？下面是两位同学的不同解法：解法 1：2H2+O22H2O 12 6moln(H2O) n(H2O)=12mol，m(H2O)=n(H2O) M(H2O)=12mol 18g/mol=216g。答：可生成 216g 水。解法 2：2H2+O22H2O 22 8moln(H2O) n(H2O)=8mol。m(H2O)= n(H2O) M(H2O)=8mol 18g/mol=144g 。答：可生成 144g 水
2、。上述两种解法，结果各不相同，至少有一种结果错误的。对于解法 1，我们可以作如下分析：根据题意， H2的物质的量为8mol，可知反应物中H2的质量为 16g，而上述计算所得216g H2O 中 H 的质量为 24g（即） ，明显大于题中所给反应物H2的质量，这显然是不合理的。可见，本题中O2是过量的，不应以过量的O2的量来计算生成物H2O 的量，而应以H2的量来计算。所以，当两种反应物的量都给出时，就 必须考虑谁过量的问题，并以 不过量 的物质为依据进行计算。如果直接采用解法2 所示的方法也有不妥之处，就是没有确定或难以确定计算结果的正确性。那么，对于过量问题究竟应该怎样进行化学计算呢？实际上
3、，广义地讲，任何化学计算都涉及到过量问题，都必须以完全反应的 物质为依据进行计算，如精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页通常说的 “ 一定量的物质X 和过量的 Y 充分反应 ” 这就明示了Y 过量，应以X 为依据进行化学计算。当两种反应物的量都给出时，就必须亲自判断哪种反应物过量或哪种反应物完全反应。再用不过量的那种反应物的量来进行计算，如上例的 正确解法 如下：解：设恰好跟 8mol H2反应的 O2的物质的量为x。2H2+O2 2H2O 212 8molxn(H2O) x=4mol，题目给出的反应物O2为 6mo
4、l，所以 O2是过量的，应以H2的量来计算。n(H2O)=8mol，m(H2O)=n(H2O) M(H2O)=8mol 18g/mol=144g。答：可生成 144g 水。问题讨论 过量计算的一般步骤有哪些？过量计算通常分为两大步：a判断哪种反应物过量，判断时要以化学方程式为依据，根据两种已知物质的数量，运用比较的方法进行判断，所以这一步又可以分为设定未知数、写化学方程式、比较判断三个小步骤。正确判断哪种物质过量是计算的关键。b根据不过量（完全反应的）物质的数量进行计算，计算时仍要以化学方程式为依据，通过比例关系求出最终结果。什么情况下需考虑过量问题？a题目给了两种反应物的量需考虑过量问题。b
5、题目给出了一种反应物的量和一种生成物的量，需考虑过量问题（使所给反应物完全消耗掉）。c如果原题中某反应物的量以字母代替，则很多时候要通过分段讨论，进行计算。d如果原题给出的是两种反应物的总量，一般要通过极端假设法，进行讨论并计算。怎样判断反应物中哪一种过量？判断过量物质的方法有多种，这里介绍两种最基本的方法：a设未知数法。基本思路是设一反应物A 的量为未知数x，由另一种反应物B 的量为已知量求出x。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页将 x 值与题中所给出的反应物A 的量比较大小， 若计算的 x 值比题中给出的量小，
6、表明另一种反应物B 完全反应；若计算出来的x 值大于题中给出的已知量，表明反应物A 完全反应。这种方法思路清晰，易于理解，为初学者必须掌握的基本方法。如：将 1.62g 铝粉放入 30mL 2.5mol/L 的稀硫酸中，标准状况下生成氢气多少升？解：n(Al)=0.06mol，n(H2SO4)=2.5mol/L0.03L=0.075mol ，设 0.06mol Al 可消耗 H2SO4的物质的量为x。生成 H2的体积为 y。2Al + 3H2SO4=Al2(SO4)3+3H22mol3mol3 22.4L 0.06mol xy x=0.09mol0.075mol 。Al 过量，应以H2SO4的
7、量进行计算。y=1.68L 答：生成标准状况下的氢气1.68L。b比值比较法。基本思路是写出化学方程式，在有关物质的化学式下面写出化学关系量，在化学关系量的下面列出题目中给出的反应物的已知量，将各反应物的化学关系量与已知量相比，求比值。比较两个比值的大小，比值小者，该反应物过量。该方法形式简单，为许多学生所采用。只是要注意理解过程，培养思维。如：把 3.0g NaI 固体溶于水，通入标准状况下Cl2 0.28L ，充分反应后生成I2多少克？解：n(NaI)=0.020mol，n(Cl2)=0.0125mol ，2NaI+Cl2=2NaCl+I221 0.020mol0.0125mol ，0.2
8、8L Cl2过量，以 NaI 的量进行计算。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页2NaI + Cl2 = 2NaCl+I22mol254g 0.020molm(I2) m(I2)=2.54g。答：生成 I2 2.54g。高考试题分析1、 （04 天津、 29） （14 分）将 32.64g 铜与 140mL 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO 和 NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答：（1）NO 的体积为 _L，NO2的体积为 _L。（2）待产生的气体全部释放后，向溶液加入的 NaOH 溶液，恰
9、好使溶液中的全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_mol/L 。（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中全部转化为，至少需要30%的双氧水_g。答案：（1）5.8；5.4 （2）（3）57.8 解析：本题是利用化学方程式的计算，但又应用电子得失守恒原理来巧解。设 NO 的体积为 xL，NO2的体积为 yL ，则x+y=11.2 （体积守恒） （电子得失守恒）联立解得：x=5.8y=5.4 根据整个反应历程，最终溶液中溶质为NaNO3，硝酸中的氮元素部分转化为氮氧化物，部分转化为硝酸盐。所以n(HNO3)=n(NaOH) n(NOx)=aV 103mol+=(0.5+aV 103)mol 原硝酸
10、的物质的量浓度c(HNO3)=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页由 4NO+3O2+2H2O=4HNO3n1(O2)=mol 由 4NO2+O2+2H2O=4HNO3n2(O2)=由 2H2O2=2H2O+O2n(H2O2)=2n(O2)=2 （0.1942+0.06）mol0.509mol mH2O2(aq)=点评：本题较好的考查了物质质量、物质的量、物质的量的浓度、气体体积等基本量间的换算和利用化学方程式的计算，是一道既注意基础又强调综合应用的好计算题。2、 （04 北京、 29） （12 分）有三种不同质量比
11、的氧化铜与炭粉的混合物样品、。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。（1）甲取样品强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L 气体（标准状况） ，则样品中氧化铜的质量为_g。（2）乙取样品 ag 强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热， 充分反应后， 有 bg 固体剩余， 该剩余固体的化学式为_。样品中氧化铜质量为_g（以含 a、b 的代数式表示）（3）丙称量样品强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，若该固体为金属铜，则样品中氧化铜物质的量（ n）的取值范围为 _。答案：（1）6.0（2）C ；
12、（3）解析：考查的知识点为 “ 无机反应计算 ” 。比较简单3CuO 3Cu 8HNO3 2NO 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页3 802 22.4 利用关系法：x=6.0g1.12 设 CuO 为 xg，C 为 a-x，则参加反应碳的质量为a-b-x，生成 CO 为重要信息不能忽视。丙中的反应：两个反应，耗碳量相同，但耗CuO 的量不同，则生成Cu 的量不同。但要认真审题，要求算氧化铜的物质的量；反应后固体质量全为铜，说明反应物均恰好反应完全。若按反应发生若按反应进行丙中氧化铜的取值范围为本题首先需要想到Cu
13、O+C 的反应情况有2 种，否则无法进行讨论。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页二、多步反应的计算如：工业上制硫酸的主要反应如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4煅烧 2.5t 含 FeS285%的黄铁矿石（杂质不参加反应）时，FeS2中的 S 有 5.0%损失而混入炉渣，计算可制得 98%硫酸的质量。【分析】这是一道关于工业生产的多步反应的计算题，其中涉及到最初反应物FeS2，中介物质 SO2、SO3，最终产物 H2SO4等多种物质间的数量关系：FeS2S
14、 O2SO3H2SO4。如果我们按照反应过程，依如下流程计算：m(FeS2)m(SO2)m(SO3)m(H2SO4)其过程将是相当繁杂的。那么，有没有比较简洁的 解决问题的方法呢？答案是肯定的。首先，我们可以根据三个化学方程式，找出下列关系式：FeS22SO22SO32H2SO4显然有： FeS22H2SO4这样，就找出了从 初始原料到最终产物间的关系式，变多步为一步，大大简化了计算过程。解本题时，还可以根据硫元素的转化关系直接列出上面的关系式：FeS22H2SO4，并且可再简化为SH2SO4。解：由于有 5.0%的 S 损失， 2.5t 含 FeS2 85%的黄铁矿石中参加反应的S 的质量为
15、：m(S)=m(FeS2) (S)=2.5t85% 95%=1.08t。设可制得 98%硫酸的质量为x。S H2SO43298 1.08tx 98% ，x=3.38t。答：可制得 98%硫酸 3.38t。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页【注意】必须用 纯净物 的质量建立比例关系进行计算。过程中的损失相当于原料损失。高考试题分析（04 上海、 31）黄铜矿 (主要成分 CuFeS2)是提取铜的主要原料。(1)取 12.5g 黄铜矿样品，经测定含3.60 g 硫(杂质不含硫 )，矿样中 CuFeS2含量为 _。(2)
16、已知 2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣 )产物 Cu2S 在 1200高温下继续反应：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2假定各步反应都完全，完成下列计算：由 6molCuFeS2生成 6molCu，求消耗 O2的物质的量。6molCuFeS2和 14.25molO2反应，理论上可得到多少摩尔铜。6molCuFeS2和 15.75molO2反应，理论上可得到多少摩尔铜。解析：根据原子守恒及利用化学方程式的计算，题目反映了过量问题的思想。对于： CuFeS22S 184g64g m(CuFeS2) 3.6g m(CuFeS2)=10.35g
17、w(m(CuFeS2)=的解法见答案。答案：(1)82.8(2)CuFeS2CuFeO2SO2O2不足量由 800反应完成时耗O2 12 mol，余 O2 2.25 mol，生成 Cu2S 3 mol；再由Cu2SO2 2CuSO2知 O2不足， n(Cu)2n(O2)=2 2.25mol=4.5mol 由知完成生成6 mol Cu 时过量 O2 0.75 mol。由4Cu+O22Cu2O 知 0.75 mol O2耗 Cu 0.75 mol 43 mol；由铜守恒有最终得到Cu：6 mol3 mol3 mol 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
18、 - -第 8 页，共 12 页点评：本题对计算能力提出了较高的要求，考查了质量分数、利用化学方程式及多步反应的计算，体现了计算的综合应用，较好的体现了考纲的要求，题目设置由浅入深，试题具有较好的区分度。问题讨论 多步反应的计算一般有哪些步骤？在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为：a写出各步反应的化学方程式（计算的基础）；b根据化学方程式找出可作为中介的物质，并确定最初反应物、中介物质、最终生成物之间的量的关系（计算的关键） ；c确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系；d根据所确定的最初反应物和最终生成物之间的量的关系和已知条件进行计算。简单地讲，就是写方程式、找关系式、具体计算三大步骤
19、。如：向溶解有 90g NaI 的溶液中加入40g Br2，再向溶液中通入适量的Cl2，充分反应后， 反应过程中被还原的 Cl2的质量是多少？【分析】此反应过程可表示为：可见， NaI 跟 Br2反应时，无论Br2过量与否，最终还原的Cl2与 NaI 之间总有关系：2NaICl2。解：设被还原的 Cl2的质量是 x，根据化学反应方程式：2NaI+Br2=2NaBr+I22NaBr+Cl2=2NaCl+Br22NaI+Cl=2NaCl+I2得关系式：2NaI Cl230071 90gx x=21.3g。答：有 21.3gCl2被还原。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
20、 - - - - - - -第 9 页，共 12 页什么叫转化率？什么叫产率？运用这两个概念时应注意哪些问题？a 化学反应中某反应物的实际反应量与实际投入量之比（通常用百分数表示）叫做该反应物的转化率。即：某反应物的转化率= 100% 涉及转化率的计算时，要注意以下几点：某种反应物的转化率等于该物质中某种元素的转化率。例如：化学反应 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2中，投入 FeS2 5t，实际反应的FeS2为 4.8t，则：FeS2的转化率 = 100%=96%，S 的转化率 = 100%=96%. 在相关联的多步反应中，保持元素质量守恒关系的几种中间物质，其转化率的乘积等于原料的
21、总转化率。例如：4NH3+5O2 4NO+6H2O， NH3的转化率为95%，2NO+O2=2NO2，NO 的转化率为96%，4NO2+O2+2H2O=4HNO3，NO2的转化率为80%，则 NH3的总转化率 =95% 96% 80%=73%。某反应物的转化率与该反应物的损失率之和等于1。在相关联的多步反应中，保持元素质量守恒关系的几种反应物，其损失率的乘积等于原料的损失率。在化学计算时，也可以根据损失率求出转化率再进行计算。化学反应中某生成物的实际生成量与理论生成量之比（通常用百分数表示），叫做该生成物的产率 。即：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
22、- - - -第 10 页，共 12 页某生成物的产率 = 100% 涉及产率的计算时要注意：生成物的产率等于与该生成物保持元素质量守恒的反应物的转化率。例如：化学反应 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2中，实际投入FeS2 1.5t，实际反应的FeS2为 1.2t，实际生成SO2 5.12t，理论上生成SO2 6.4t，则：FeS2的转化率 = 100%=80% SO2的产率 = 100%=80% 在多步反应的计算中应怎样建立关系式？在多步反应的计算中，建立关系式通常有三种方法。a方程式的加合法：方程式加合法通常是将各步反应方程式乘以适当的系数后加合起来，消去“ 中间 ”物质，得到
23、原料与产物之间的数量关系式。如：已知反应式： C+2H2OCO2+2H2N2+3H22NH3要找出 C 与 NH3之间的关系式， 须消去其 “ 中间 ” 物质 H2。首先要使 H2的计量数相等， 然后加合即可。 3+ 2 得 C 与 NH3的关系式为： 3C4NH3。b元素质量守恒法：当反应物和产物中都含有某一相关元素时，可以根据元素质量守恒（即原子个数相等）直接建立关系式。如：已知反应式： 4NH3+5O2 4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+ H2O=2HNO3+NO虽然式中 NO2只有转化为 HNO3，但是由于生成的NO 还可与过量的O2反应并溶于水生成硝酸，根据 N 元素质
24、量守恒有关系式：NH3HNO3. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页c电子转移守恒法：在某些氧化还原反应中，根据氧化剂和还原剂得失电子数相等的原则，可以很方便地求出氧化剂和还原剂的关系式。如：已知反应： 2NH2OH+2Fe3+=2Fe2+N2+2H2O+2H+5Fe2+MnO+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O最初反应中的还原剂为NH2OH，最终反应中的氧化剂为MnO，所以有关系式： 5NH2OH2MnO精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页
