专题五 化学方程式综合计算
化学计算题通常以文字叙述、表格、坐标图像、实验过程等形式给出信息,考查质量守恒定律、溶液及化学方程式的相关计算。
类型文字叙述类
技巧点拨 文字叙述类计算题一般以文字叙述的形式给出发生的反应及反应物、生成物的质量等信息,答题时应注意读取、理解题目叙述中隐含的信息,找出反应物、生成物之间的质量关系,然后按步骤答题。
例1 造纸术是我国古代四大发明之一,它极大地推动了人类文明的发展。现代造纸工业中会产生大量含NaOH的废水,某造纸厂废水中NaOH的质量分数为1.6%。回答下列问题:
(1)下列有关NaOH的说法错误的是 (填序号)。
A.俗称烧碱 B.有强烈的腐蚀性
C.固体可用于干燥二氧化碳气体 D.可用于制取肥皂、炉具清洁剂等
(2)用 测得该废水的pH=11,可用硫酸处理后排放,该过程主要利用了 反应原理。
(3)现有废硫酸9.8吨(硫酸的质量分数为20%,其他成分不参与反应),可以处理该废水多少吨?(写出计算过程,相对原子质量:H-1 O-16 Na-23 S-32)
例2 医用酒精、84消毒液[有效成分为次氯酸钠(NaClO)]等消毒液常用于对环境进行杀菌消毒。
(1)医用酒精(酒精的体积分数为75%)中溶质的化学式为 。
(2)学校现有的84消毒液(原液)中有效氯浓度为50 g/L,兴趣小组用该原液配制了1 L有效氯浓度为
0.5 g/L的消毒液。
①所需原液的体积为 mL。
②配制过程中,需要的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 。
(3)洁厕灵(有效成分为盐酸)与84消毒液混合使用会产生氯气,反应原理为NaClO+2HCl=== NaCl+Cl2↑+H2O。氯气有毒,不同浓度的氯气对人体的影响如下表所示。通过计算分析,在20 m3的密闭空间内,若含2.98 g次氯酸钠的84消毒液与洁厕灵混合后完全反应,产生的氯气会对人体造成怎样的影响?(写出计算过程,相对原子质量:H-1 O-16 Na-23 Cl-35.5)
浓度(mg/m3) 对人体的影响
3 000 可立即麻痹呼吸中枢,导致瞬间死亡
120~170 极为危险,会引起急性肺水肿及肺炎
40~60 在1小时内便可导致严重中毒
类型表格数据类
技巧点拨 表格数据类计算题一般有三种形式:①给出随着时间的推移,某一反应物(或生成物)的质量变化情况,通常反应物(或生成物)的质量不再改变表示完全反应,并以此为依据进行计算。②给出随着某一反应物的加入,另一反应物(或某种生成物)的质量变化情况,答题时要找出表示恰好完全反应的点,判断反应物的过量情况或加入一定量的某一反应物消耗另一种反应物的量。③给出几种不同的反应情况,答题时,先找出恰好完全反应时的一组数据,然后再进行计算。
例3 某工厂生产的NaCl产品中含有杂质MgCl2,化学兴趣小组为测定该产品中NaCl的质量分数并确定除杂方案,取100 g样品完全溶解于水中,向该溶液中分5次加入一定浓度的NaOH溶液,充分反应。测得实验数据如下表所示:
第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
加入NaOH溶液的质量/g 30 30 30 30 30
累计生成沉淀的质量/g 2.9 m 8.7 11.6 11.6
(1)表中m= ;第 次恰好完全反应。
(2)计算该产品中NaCl的质量分数。(写出计算过程,相对原子质量:H-1 O-16 Mg-24 Cl-35.5)
(3)反应过程中,溶液中氯元素的质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)将恰好完全反应后的混合物过滤,要从滤液中得到纯净的NaCl固体,应进行的操作是 。
例4 某糕点脱氧剂的成分有铁粉、NaCl、活性炭(主要成分为C)等。
(1)该脱氧剂在脱氧的过程中发生了复杂的化学反应,其中一个反应为氢氧化亚铁与水、氧气反应生成氢氧化铁,则该反应的化学方程式为 。
(2)为了探究该脱氧剂中NaCl、活性炭的作用,某小组进行如图实验,一周后,记录现象如下表:
实验序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
实验现象 锈蚀较严重 几乎没有锈蚀 锈蚀非常严重
①比较实验Ⅰ和 (填序号),可以得出铁钉中含碳更容易锈蚀。
②比较实验Ⅰ和Ⅲ,可以得出食盐水能 (填“加快”或“减慢”)铁钉锈蚀。
(3)为测定该脱氧剂中铁粉的质量分数,小圳分别进行以下三组实验。测得部分数据如下表,请回答:
组别 第一组 第二组 第三组
样品质量/g 20 10 10
加入稀硫酸质量/g 50 50 100
产生气体质量/g 0.2 0.2 0.2
①其中恰好完全反应的是第 组实验。
②计算该脱氧剂中铁粉的质量分数。(写出计算过程,相对原子质量:H-1 Fe-56)
1.(1)化合物可以分为酸、碱、盐及氧化物。在右图中填写不同类别的物质(写化学式)实现Ca(OH)2一步转化为CaCO3。
(2)某Ca(OH)2样品部分变质为CaCO3(假设其成分均匀)。化学兴趣小组按以下步骤测定该样品中Ca(OH)2的质量分数。
①配制盐酸:配制500 g质量分数为6%的盐酸,需要质量分数为30%的盐酸 g。
②实验测定:称取10.0 g样品置于烧杯中,加入足量稀盐酸充分反应,烧杯总质量与反应时间的关系如下表所示:
反应时间/min 0 t1 t2 t3
烧杯总质量/g 280.0 278.9 277.8 277.8
完全反应后,生成的CO2气体的质量为 g。
③数据处理:计算该样品中Ca(OH)2的质量分数。(写出计算过程,相对原子质量:C-12 O-16 Ca-40)
类型图像分析类
技巧点拨 图像分析类计算题的主要特点是要经过分析坐标图像后才能获得数据。解题时要理清题目中涉及的化学反应,可能还需要判断所涉及反应的先后顺序,再结合图像分析每段曲线对应的化学反应,明确“起点”“转折点”“终点”的化学含义,确定相关物质的质量。
例5 实验室有一瓶久置的氢氧化钠固体,兴趣小组同学猜测该固体已部分变质。
(1)甲同学取少量该固体样品进行如下实验,最终证明猜想正确。
①操作1的名称为 ;X为 (填序号)。
A.Ba(OH)2 B.BaCl2 C.KCl
②“无色溶液”中除了X外,还含有的溶质为 (填化学式);现象a为 。
(2)乙同学为测定该固体中氢氧化钠的质量分数,称取该固体样品6.5 g放入锥形瓶中,加水溶解,配成50 g溶液,再向锥形瓶中不断滴加稀盐酸,反应过程中锥形瓶中溶液质量的变化如图所示。
①6.5 g样品与稀盐酸完全反应产生气体的质量是 g。
②计算该固体中氢氧化钠的质量分数。(写出计算过程,结果精确到0.1%,相对原子质量:C-12 O-16 Na-23 Cl-35.5)
例6 现有CuSO4和H2SO4的混合溶液,向其中加入一定溶质质量分数的NaOH溶液。实验过程中,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的质量关系如图所示。
(1)恰好完全反应时,生成沉淀的质量是 g。
(2)a点溶液中的溶质是 (填化学式)。
(3)求该NaOH溶液的溶质质量分数。(写出计算过程,相对原子质量:H-1 O-16 Na-23 Cu-64)
(4)欲配制200 g该NaOH溶液,操作步骤为计算、称量、量取、 、装瓶贴标签,其中需要称量NaOH固体的质量为 g。
2.已知NaHCO3固体受热分解:2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O;Na2CO3受热不分解。回答下列问题:
(1)关于NaHCO3固体的叙述错误的是 (填序号)。
A.俗称小苏打 B.难溶于水
C.可与稀盐酸发生反应 D.是发酵粉的主要成分之一
(2)欲测定某 NaHCO3固体样品(只含Na2CO3杂质且分布均匀)中NaHCO3的质量分数,将5.0 g该样品加热至质量不再改变,测得剩余固体的质量、产生CO2的质量随时间变化如图所示。
①NaOH溶液的pH 7(填“>”“=”或“<”),用该溶液将生成的CO2完全吸收,发生反应的化学方程式为 。
②由图中数据可知,上述5.0 g NaHCO3样品完全分解产生CO2的质量为 g,产生H2O的质量为 g。
③计算该样品中NaHCO3的质量分数。(写出计算过程,相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23)
类型图表结合类)
技巧点拨 图表结合类计算题的主要特点是表格和图像分别给出部分信息,答题时需将两者提供的信息结合起来,找出表示恰好完全反应的点对应的数据,从而分析不同反应物或某一反应物与某一生成物之间的质量关系,进而利用化学方程式进行相关计算。
例7 盐酸和硫酸都具有非常广泛的用途,请回答下列问题:
(1)下列有关盐酸和硫酸的说法错误的是 (填序号)。
A.稀盐酸和稀硫酸都可以用来除铁锈
B.打开盛有浓盐酸或浓硫酸的试剂瓶瓶塞,瓶口都会出现白雾
C.稀盐酸和稀硫酸化学性质相似的原因是其溶液中都有H+
D.将浓盐酸和浓硫酸敞口放置,溶液的溶质质量分数均减小
(2)为测定某硫酸和盐酸的混合溶液中HCl的质量分数,兴趣小组取20 g该混合溶液于烧杯中,不断滴加溶质质量分数为17.1%的氢氧化钡溶液,反应过程中烧杯中产生沉淀的质量和溶液pH变化的部分数据分别如下所示(已知BaCl2溶液显中性):
滴加氢氧化钡溶液的质量/g 5 10 25
烧杯中产生沉淀的质量/g 1.165 2.33 4.66
①完全反应后产生沉淀的质量为 g。
②与混合溶液中的HCl反应的Ba(OH)2的质量为 g。
③该混合溶液中HCl的质量分数为多少?(写出计算过程,相对原子质量:H-1 O-16 Cl-35.5 Ba-137)
④要除去该混合溶液中的H2SO4,应选用的试剂为 。
类型综合分析类
技巧点拨 近几年中考化学计算题有向综合类发展的趋势,题目不再仅涉及有关化学方程式计算的内容,而是与其他化学知识相结合进行考查,题目涉及面广,解题时需要注意知识的综合运用。
例8 铁是生产、生活中应用最广泛的金属。铁及其化合物的价类二维图如图:
(1)A的化学式为 。Fe2O3中铁元素的质量分数为 。写出一个能实现Fe→FeCl2转化的反应: (用化学方程式表示)。
(2)铁制品易与空气中的 (填名称)、水蒸气发生反应而锈蚀,生成铁锈(Fe2O3·xH2O),日常生活中防止铁制品生锈的具体措施有 (写一条)。
(3)如图为CO还原Fe2O3的装置图。用酒精灯加热时,装置甲中发生的反应为CO+Fe2O3 2FeO+CO2。加热一段时间后,冷却,称量。反应前后装置甲内固体、装置乙内物质的质量如下表(假设生成的CO2全部被NaOH溶液吸收),计算生成的FeO的质量。(写出计算过程,相对原子质量:C-12 O-16 Fe-56)
反应前 反应后
装置甲内固体的质量/g 6 5.6
装置乙内物质的质量/g 100 101.1
3.氧气是人类生产活动的重要资源。
(1)下列属于O2的化学性质的是 (填序号)。
A.O2能支持燃烧 B.O2的密度比空气的密度略大
C.O2在低温、高压时能变为液体或固体
(2)小圳同学进行实验室制备O2的相关探究。
【查阅】他得知在KClO3分解制O2的反应中,Fe2O3可作催化剂。
【实验】他用电子天平称取0.49 g Fe2O3和一定量的KClO3,充分混合后加热至KClO3完全分解,冷却至室温,称得剩余固体的质量为1.98 g。
【计算】①剩余固体中KCl的质量是 g。
②该反应生成O2的质量。(写出计算过程,相对原子质量:O-16 Cl-35.5 K-39)
【思考】他发现制备O2速率较慢,猜测KClO3和Fe2O3的质量比可能会影响反应的快慢。
【探究】③他调节KClO3和Fe2O3的质量比制备O2,整理数据绘制出右图,从图中得出KClO3和Fe2O3的最佳质量比是 。
【结论】④根据质量守恒定律,请你计算出小圳同学在【实验】中称取的KClO3的质量为 g,KClO3和Fe2O3的质量比是 (填最简比),不是最佳质量比。
参考答案
例1 (1)C (2)pH试纸 中和
(3)解:设可以处理该废水的质量为x。
2NaOH+H2SO4=== Na2SO4+2H2O
80 98
1.6%x 9.8 t×20%
=,x=100 t
答:可以处理该废水100吨。
例2 (1)C2H5OH (2)①10 ②量筒
(3)解:设2.98 g次氯酸钠完全反应产生氯气的质量为x。
NaClO+2HCl=== NaCl+Cl2↑+H2O
74.5 71
2.98 g x
=,x=2.84 g
在20 m3的密闭空间内,氯气的浓度==0.142 g/m3=142 mg/m3
答:产生的氯气对人体极为危险,会引起急性肺水肿及肺炎。
例3 (1)5.8 4
(2)解:设100 g该样品中MgCl2的质量为x。
MgCl2+2NaOH=== Mg(OH)2↓+2NaCl
95 58
x 11.6 g
=,x=19 g
该产品中NaCl的质量分数=×100%=81%
答:该产品中NaCl的质量分数为19%。
(3)不变 (4)蒸发结晶
例4 (1)4Fe(OH)2+2H2O+O2=== 4Fe(OH)3
(2)①Ⅱ ②加快
(3)①二 【解析】对比第一、二组实验,说明向第二组实验中继续加入脱氧剂样品时,不再发生反应,即证明稀硫酸没有剩余;对比第二、三组实验,说明向第二组实验中继续加入稀硫酸时,也不再发生反应,即证明脱氧剂样品也没有剩余,从而可知第二组实验中脱氧剂与稀硫酸恰好完全反应。
②解:设10 g该脱氧剂中铁粉的质量为x。
Fe+H2SO4=== FeSO4+H2↑
56 2
x 0.2 g
=,x=5.6 g
该脱氧剂中铁粉的质量分数=×100%=56%
答:该脱氧剂中铁粉的质量分数为56%。
真题再现 1.(1)①CO2 ②Na2CO3(或K2CO3)
(2)①100 ②2.2
③解:设10.0 g该样品中CaCO3的质量为x。
CaCO3+2HCl=== CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 2.2 g
=,x=5.0 g
该样品中Ca(OH)2的质量分数=×100%=50%
答:该样品中Ca(OH)2的质量分数为50%。
例5 (1)①过滤 B ②NaOH、NaCl 溶液变红
(2)①2.2
②解:设6.5 g该固体样品中碳酸钠的质量为x。
Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 2.2 g
=,x=5.3 g
该固体中氢氧化钠的质量分数=×100%≈18.5%
答:该固体中氢氧化钠的质量分数为18.5%。
例6 (1)9.8
(2)Na2SO4、CuSO4
(3)解:设与CuSO4反应的NaOH的质量为x。
CuSO4+2NaOH=== Na2SO4+Cu(OH)2↓
80 98
x 9.8 g
=,x=8 g
该NaOH溶液的溶质质量分数=×100%=10%
答:该NaOH溶液的溶质质量分数为10%。
(4)溶解 20
真题再现 2.(1)B
(2)①> CO2+2NaOH=== Na2CO3+H2O ②1.1 0.45
③解:设5.0 g该样品中NaHCO3的质量为x。
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
168 44
x 1.1 g
=,x=4.2 g
该样品中NaHCO3的质量分数=×100%=84%
答:该样品中NaHCO3的质量分数为84%。
例7 (1)B
(2)①4.66 ②6.84
③解:设20 g该混合溶液中HCl的质量为x。
Ba(OH)2+2HCl=== BaCl2+2H2O
171 73
6.84 g x
=,x=2.92 g
该混合溶液中HCl的质量分数=×100%=14.6%
答:该混合溶液中HCl的质量分数为14.6%。
④BaCl2溶液
例8 (1)Fe(OH)2 70%
Fe+2HCl=== FeCl2+H2↑(或Fe+CuCl2=== FeCl2+Cu)
(2)氧气 刷油漆(或涂油等)
(3)解:设生成的FeO的质量为x。
CO+Fe2O3 2FeO+CO2
144 44
x (101.1-100) g
=,x=3.6 g
答:生成的FeO的质量为3.6 g。
真题再现 3.(1)A
(2)①1.49
②解:设该反应生成O2的质量为x。
2KClO3 2KCl + 3O2↑
149 96
1.49 g x
=,x=0.96 g
答:该反应生成O2的质量为0.96 g。
③5∶4 ④2.45 5∶1