5.3 利用化学方程式的简单计算 分层综合练
知识点1 利用化学方程式计算的依据和步骤
1.根据质量守恒定律及化学方程式2Mg+O22MgO，判断下列各组数据正确的是 （ ）
A.镁的质量为5 g，氧气的质量为3 g，氧化镁的质量为8 g
B.镁的质量为4.8 g，氧气的质量为3.2 g，氧化镁的质量为8 g
C.镁的质量为3 g，氧气的质量为5 g，氧化镁的质量为8 g
D.镁的质量为3.2 g，氧气的质量为4.8 g，氧化镁的质量为8 g
【答案】B
【解析】根据化学方程式可知，48份质量的镁和32份质量的氧气在点燃的条件下反应生成80份质量的氧化镁，即参加反应的镁、氧气和生成的氧化镁的质量之比=3：2：5。
2. 31 g红磷与50 g氧气充分反应，生成五氧化二磷的质量是 （ ）
A.一定等于81 g B.一定小于81 g
C.一定大于81 g D.不能确定
【答案】B
【解析】根据红磷燃烧的化学方程式可知，与31 g红磷完全反应的氧气的质量为40 g，则生成五氧化二磷的质量为31 g+40 g=71 g，小于81 g。
易错总结：误认为反应前各物质的质量总和一定等于反应后生成的各物质的质量总和。在化学方程式中，各物质之间的质量比是定值，在数值上等于相对分子质量与其化学计量数的乘积之比，这样才符合质量守恒定律中“质量总和”守恒的含义。另外，必须保证是参加反应的各物质的质量，未参加反应的物质，或过量的反应物不能计算在内。
3.有反应2A+B=2C，现有6 gA与8 gB恰好完全反应后生成14 gC，已知B的相对分子质量为32，则C的相对分子质量为 （ ）
A.7 B.14
C.28 D.56
【答案】C
【解析】设C的相对分子质量为x
2A+B＝2C
32 2x
8 g 14 g
＝，解得x=28
知识点2 直接利用化学方程式进行的计算
4.空运观赏鱼必须密封，为了解决鱼的吸氧问题，可在水中加入过氧化钙（CaO2），其与水反应的化学方程式为2CaO2+2H2=2Ca（OH）2+O2↑。若要产生3.2 g氧气，应向水中投入过氧化钙的质量为 （ ）
A.14.4 g B.7.2 g
C.2 g D.18.2 g
【答案】A
【解析】设投入的过氧化钙的质量为x。
2CaO2+2H2O＝2Ca（OH）2+O2↑
144 32
x 3.2 g
＝，解得x=14.4 g
5.科学家正致力于研究光催化分解水制氢气，反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑，用该方法制取12 kg氢气至少需要分解多少千克的水？
【答案】
解：设制取12 kg氢气至少需要分解水的质量为x。
2H2O2H2↑+O2↑
36 4
x 12 kg
x＝108 kg
答：制取12 kg氢气至少需要分解108 kg的水。
6.在进行“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”前，化学老师预计本次实验共需要收集45瓶氧气，通过计算得知：这些氧气的总质量约是16 g。请计算要想制取足够的氧气，至少需要准备多少克高锰酸钾？
【答案】
解：设至少需要高锰酸钾的质量为x。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 16 g
= x=158 g
答：至少需要158 g高锰酸钾。
知识点3 结合质量守恒定律进行的计算
7.实验室用15.8 g高锰酸钾制取氧气，反应一段时间后，称得剩余固体的质量是
14.8 g，则剩余物是（ ）
A.K2MnO4 B.mnO2、K2mnO4和KMnO4
C.kmnO4和K2MnO4 D.mnO2和K2MnO4
【答案】B
【解析】根据质量守恒定律可知，反应生成氧气的质量为15.8 g－14.8 g=1 g
设参加反应的高锰酸钾的质量为x。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 1 g
＝x=9.875 g
通过计算可知高锰酸钾部分反应，则剩余物是剩余的高锰酸钾、生成的锰酸钾和二氧化锰。
8.为了测量某石灰石矿中碳酸钙的含量，进行了如下实验：称取10 g石灰石样品，反复灼烧至其质量不再改变，称量剩余固体的质量为6.7 g（反应的化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑，假设杂质不参与反应）。请计算：
（1）反应生成的CO2的质量为________g。
（2）该石灰石样品中碳酸钙的质量分数（写出计算过程）。
【答案】（1）3.3
（2）解：设该石灰石样品中碳酸钙的质量为x
CaCO3CaO+CO2↑
100 44
x 3.3 g
＝ x=7.5 g
该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为×100%=75%
答：该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为75%。
【解析】根据质量守恒定律可知，反应生成的CO2的质量为10 g-6.7 g=3.3 g
（2）根据碳酸钙高温分解的化学方程式，由二氧化碳的质量可以计算出碳酸钙的质量，从而可以计算出石灰石样品中碳酸钙的质量分数。
9.实验室有一瓶含杂质的氯酸钾。某兴趣小组利用该药品和二氧化锰制取氧气（杂质不参加反应）。实验数据记录如下图：
请回答下列问题：
（1）a=________。
（2）计算受热分解的氯酸钾的质量（精确到0.1 g）。
【答案】（1）4.5
（2）解：设原固体混合物中氯酸钾的质量为x
2KClO32KCl+3O2↑
＝= x≈12.3 g
答：原固体混合物中氯酸钾的质量为12.3 g。
【解析】根据质量守恒定律可知，二氧化锰的质量为18.2 g+4.8 g-185 g=4.5 g。由于是充分反应，所以氯酸钾完全分解，根据氯酸钾分解的化学方程式，由氧气的质量可以计算出原固体混合物中氯酸钾的质量。
1.取20.0 gKMnO4固体制氧气，加热一段时间后，固体质量减少1.6 g。已分解KMnO4的质量占取用KMnO4总质量的百分率为（ ）
A.8% B.39.5%
C.79% D.92%
【答案】C
【解析】设生成1.6 g氧气需要高锰酸钾的质量为x。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 1.6 g
＝ x=15.8g
已分解KMnO4的质量占取用KMnO4总质量的百分率为×1000=7990。
2.某简易制氧装置的示意图如图，其原理是通过撞击火帽触发启动装置产生热量，使产氧药块分解而持续释放氧气。
（1）装置中过滤层的作用是____________________。
（2）若产氧药块由氯酸钾（KClO3）和二氧化锰等组成，为得到一个人呼吸2小时所需氧气的量（折算后质量为48 g），计算产氧药块中至少含氯酸钾的质量（写出计算过程）。
【答案】（1）净化氧气
（2）解：设需要氯酸钾的质量为x。
2KClO32KCl+3O2↑
245 96
x 48 g
＝
x=122.5 g
答：产氧药块中含氯酸钾的质量为122.5 g。
【解析】（1）装置中过滤层能除去产生的氧气中的杂质，起到净化氧气的作用。
3.取氯酸钾和二氧化锰的混合物共8.0 g放入大试管中加热，并在不同时刻测定试管内剩余固体物质的质量（见下表）。分析表中数据，回答下列问题：
反应时间/min 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
剩余固体质量/g 7.35 6.75 6.3 6.08 6.08 a
（1）a的值为____________________。
（2）完全反应后，生成氧气的质量为________g。
（3）原混合物中氯酸钾的质量是多少克？（写出计算过程）
【答案】（1）6.08（2）1.92
（3）解：设原混合物中氯酸钾的质量为x。
2KClO32KCl+3O2↑
245 96
x 1.92 g
＝
x=4.9 g
答：原混合物中氯酸钾的质量为4.9 g。
【解析】（1）从表中的数据可以看出，2.5 min后固体的质量不再变化，说明氯酸钾完全反应，因此a=6.08。
（2）根据质量守恒定律可知，生成氧气的质量为8.0 g－6.08 g=1.92 g。
4.有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。
I.取样品20 g，倒入容积为200 mL的锥形瓶中，然后在分流漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m1。
Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。
Ⅲ.实验数据见下表：
反应前总质量m1 反应后总质量m2
371.84 g 371.24 g
回答下列问题：
（1）配平化学方程式：
2Al+2NaOH+2H2O＝___ NaAlO2+3H2↑
（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。
（3）导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有________。
A.向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末
B.在反应过程中有水蒸气逸出
C.没有等装置中氢气全部排尽就称量
【答案】（1）2
（2）解：反应产生的氢气的质量为371.84 g－371.24 g=0.6 g，设参加反应的铝的质量为x。
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.6 g
＝ x=5.4 g
样品中铝的质量分数为×100%=27%
答：样品中铝的质量分数为27%。
（3）B
【解析】（3）向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末，导致产生气体的量偏少，使铝的质量分数测定结果偏低；在反应过程中有水蒸气逸出，会使测定的氢气的质量偏大，使铝的质量分数测定结果偏高；没有等装置中氢气全部排尽就称量，会使测定的氢气的质量偏小，使铝的质量分数测定结果偏低。
1.有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。
Ⅰ.取样品20 g，倒入容积为200 mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m1。
Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。
Ⅲ.实验数据如下表：
回答下列问题：
（1）配平化学方程式：2Al+2NaOH+2H2O＝________NaAlO2+3H2↑。
（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。
（3）以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的有________。
A.向锥形瓶中倒入样品时，洒出了部分粉末
B.在反应过程中有水蒸气逸出
C.没有等装置中氢气全部排尽就称量
【答案】（1）2
（2）解：由质量守恒定律可知，反应产生的氢气的质量为371.84 g－371.24 g=0.6 g
设参加反应的铝的质量为x。
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
54 6
x 0.6 g
＝
x=5.4 g
样品中铝的质量分数为×100%=27%
答：样品中铝的质量分数为27%。
（3）B
【解析】
（1）反应前铝的原子个数是2，根据化学反应前后原子的种类与各原子的数目不变可知，NaAlO2前面的化学计量数应为2。
（2）由质量守恒定律可知，反应产生的氢气的质量为371.84 g-371.24 g=0.6 g；根据配平后的化学方程式，由氢气的质量可以计算出参加反应的铝的质量，从而可以计算出样品中铝的质量分数。
（3）向锥形瓶中倒入样品时，洒出了部分粉末，导致产生的气体减少，而计算时样品的质量依旧按照20 g计算，所以测量结果会偏小；在反应过程中有水蒸气逸出，会使测定的氢气的质量偏大，求出的铝的质量偏大，使测量结果偏高；没有等装置中的氢气全部排尽就称量，装置的质量偏大，会使测定的氢气的质量偏小，求出铝的质量偏小，会使测量结果偏小。
【核心素养解读】本题借助对疏通剂中铝的质量分数的测定，体现了“科学探究与创新意识”的学科素养。考查发现和提出有探究价值的问题，从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究的能力，在面对“异常”的现象时敢于提出自己的见解。
1.（2022·河北）2021年12月9日，中国空间站“天宫课堂”中航天员介绍，他们所需的部分水是由呼吸产生的二氧化碳通过化学反应生成的，实现了循环利用，如图是该反应的示意图。下列说法正确的是（ ）
乙和丁中氢元素的化合价相同
B.参加反应的甲和乙分子个数比为1：3
C.丁可电解生成供航天员呼吸的氧气
D.参加反应的甲和生成的丙质量比为1：1
【答案】C
【解析】A.乙是氢气化合价为0，丁是水，氢元素化合价为+1，乙和丁中氢元素的化合价不相同，不符合题意；
B.根据化学方程式可知参加反应的甲和乙分子个数比为1：4，不符合题意；
C.丁是水，电解时可生成氧气供给呼吸，符合题意；
D.参加反应的甲和生成的丙质量比为44：16=11:4，不符合题意。
故选C。
2.（2022·湖北随州）在反应X+2Y═2Q+R中，1.6 gX与足量的Y完全反，生成4.4 gR，则a：b等于（ ）
项目 物质 X Y Q R
相对分子质量 18 44
参加反应或生成的物质的质量（g） 1.6 a b 4.4
A.23：9 B.46：9 C.32：9 D.16：9
【答案】D
【解析】
设X的相对分子质量为
则Y的相对分子质量是
故选：D。
3.（2022·天津）在的反应中，下列说法不正确的是（ ）
A.NO2为空气污染物 B.该反应为化合反应
C.在NO中N的化合价为+2价 D.参加反应的NO和O2的质量比为15∶16
【答案】D
【解析】A.排放到空气中的NO2溶于雨水会形成酸雨，为空气污染物，选项A正确；
B.该反应中，反应物是两种，生成物是一种，符合化合反应的特征，选项B正确；
C.在NO中，O显-2价，根据化合物中元素化合价的代数和为0，N的化合价为+2价，选项C正确；
D.根据，参加反应的NO和O2的质量比为：［2×(14+16)］∶(16×2)=15∶8，选项D不正确。
故选D。
4.（2022·黑龙江）碳酸钙和氧化钙组成的混合物中钙元素的质量分数为 60%，将 20 g 该混合物高温煅烧固体质量不再改变，生成二氧化碳的质量是（ ）
A.12 g B.4.8 g C.3.2 g D.4.4 g
【答案】C
【解析】该混合物中钙元素的质量为：20 g×60%=12 g，碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，最后剩余固体为氧化钙，则剩余固体中钙元素的质量与原混合物中钙元素的质量相同，则剩余固体的质量为：，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故生成二氧化碳的质量为：20 g-16.8 g=3.2 g。故选C。
5.（2022·新疆）一定浓度的次氯酸钠（NaClO）溶液能有效杀灭“新冠”病毒。利用次氯酸钠发生器，通过电解食盐水能够制得次氯酸钠溶液，该反应方程式为：。要制取7.45 gNaClO，理论上需要NaCl的质量是____？
【答案】5.85 g。
【解析】解：设理论上需要NaCl的质量是，
答：理论上需要NaCl的质量是5.85 g。
6. （2022·浙江杭州）某火力发电厂用石灰石为原料吸收废气中的二氧化硫，以防止污染环境，发生反应的化学方程式为：2CaCO3+2SO2+O2═2CaSO4+2CO2。若每天需要吸收0.64吨二氧化硫，则该发电厂每个月（按30天计）需要含碳酸钙为90%的石灰石多少吨？（杂质不参与反应）
【答案】33.4 t
【解答】解：设每天需要消耗CaCO3的质量为x。
2CaCO8+O2+2SO6═2CaSO4+4CO2，
200 128
x 0.64
＝
x＝7 t
则每个月需要石灰石的质量为×30＝33.3 t
答：该发电厂每个月需要含碳酸钙为90%的石灰石33.3 t。5.3 利用化学方程式的简单计算 分层综合练
知识点1 利用化学方程式计算的依据和步骤
1.根据质量守恒定律及化学方程式2Mg+O22MgO，判断下列各组数据正确的是 （ ）
A.镁的质量为5 g，氧气的质量为3 g，氧化镁的质量为8 g
B.镁的质量为4.8 g，氧气的质量为3.2 g，氧化镁的质量为8 g
C.镁的质量为3 g，氧气的质量为5 g，氧化镁的质量为8 g
D.镁的质量为3.2 g，氧气的质量为4.8 g，氧化镁的质量为8 g
2. 31 g红磷与50 g氧气充分反应，生成五氧化二磷的质量是 （ ）
A.一定等于81 g B.一定小于81 g
C.一定大于81 g D.不能确定
3.有反应2A+B=2C，现有6 gA与8 gB恰好完全反应后生成14 gC，已知B的相对分子质量为32，则C的相对分子质量为 （ ）
A.7 B.14
C.28 D.56
知识点2 直接利用化学方程式进行的计算
4.空运观赏鱼必须密封，为了解决鱼的吸氧问题，可在水中加入过氧化钙（CaO2），其与水反应的化学方程式为2CaO2+2H2=2Ca（OH）2+O2↑。若要产生3.2 g氧气，应向水中投入过氧化钙的质量为 （ ）
A.14.4 g B.7.2 g
C.2 g D.18.2 g
5.科学家正致力于研究光催化分解水制氢气，反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑，用该方法制取12 kg氢气至少需要分解多少千克的水？
6.在进行“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”前，化学老师预计本次实验共需要收集45瓶氧气，通过计算得知：这些氧气的总质量约是16 g。请计算要想制取足够的氧气，至少需要准备多少克高锰酸钾？
知识点3 结合质量守恒定律进行的计算
7.实验室用15.8 g高锰酸钾制取氧气，反应一段时间后，称得剩余固体的质量是
14.8 g，则剩余物是（ ）
A.K2MnO4 B.mnO2、K2mnO4和KMnO4
C.kmnO4和K2MnO4 D.mnO2和K2MnO4
8.为了测量某石灰石矿中碳酸钙的含量，进行了如下实验：称取10 g石灰石样品，反复灼烧至其质量不再改变，称量剩余固体的质量为6.7 g（反应的化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑，假设杂质不参与反应）。请计算：
（1）反应生成的CO2的质量为________g。
（2）该石灰石样品中碳酸钙的质量分数（写出计算过程）。
9.实验室有一瓶含杂质的氯酸钾。某兴趣小组利用该药品和二氧化锰制取氧气（杂质不参加反应）。实验数据记录如下图：
请回答下列问题：
（1）a=________。
（2）计算受热分解的氯酸钾的质量（精确到0.1 g）。
1.取20.0 gKMnO4固体制氧气，加热一段时间后，固体质量减少1.6 g。已分解KMnO4的质量占取用KMnO4总质量的百分率为（ ）
A.8% B.39.5%
C.79% D.92%
2.某简易制氧装置的示意图如图，其原理是通过撞击火帽触发启动装置产生热量，使产氧药块分解而持续释放氧气。
（1）装置中过滤层的作用是____________________。
（2）若产氧药块由氯酸钾（KClO3）和二氧化锰等组成，为得到一个人呼吸2小时所需氧气的量（折算后质量为48 g），计算产氧药块中至少含氯酸钾的质量（写出计算过程）。
3.取氯酸钾和二氧化锰的混合物共8.0 g放入大试管中加热，并在不同时刻测定试管内剩余固体物质的质量（见下表）。分析表中数据，回答下列问题：
反应时间/min 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
剩余固体质量/g 7.35 6.75 6.3 6.08 6.08 a
（1）a的值为____________________。
（2）完全反应后，生成氧气的质量为________g。
（3）原混合物中氯酸钾的质量是多少克？（写出计算过程）
4.有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。
I.取样品20 g，倒入容积为200 mL的锥形瓶中，然后在分流漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m1。
Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。
Ⅲ.实验数据见下表：
反应前总质量m1 反应后总质量m2
371.84 g 371.24 g
回答下列问题：
（1）配平化学方程式：
2Al+2NaOH+2H2O＝___ NaAlO2+3H2↑
（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。
（3）导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有________。
A.向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末
B.在反应过程中有水蒸气逸出
C.没有等装置中氢气全部排尽就称量
1.有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。
Ⅰ.取样品20 g，倒入容积为200 mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m1。
Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。
Ⅲ.实验数据如下表：
回答下列问题：
（1）配平化学方程式：2Al+2NaOH+2H2O＝________NaAlO2+3H2↑。
（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。
（3）以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的有________。
A.向锥形瓶中倒入样品时，洒出了部分粉末
B.在反应过程中有水蒸气逸出
C.没有等装置中氢气全部排尽就称量
1.（2022·河北）2021年12月9日，中国空间站“天宫课堂”中航天员介绍，他们所需的部分水是由呼吸产生的二氧化碳通过化学反应生成的，实现了循环利用，如图是该反应的示意图。下列说法正确的是（ ）
乙和丁中氢元素的化合价相同
B.参加反应的甲和乙分子个数比为1：3
C.丁可电解生成供航天员呼吸的氧气
D.参加反应的甲和生成的丙质量比为1：1
2.（2022·湖北随州）在反应X+2Y═2Q+R中，1.6 gX与足量的Y完全反，生成4.4 gR，则a：b等于（ ）
项目 物质 X Y Q R
相对分子质量 18 44
参加反应或生成的物质的质量（g） 1.6 a b 4.4
A.23：9 B.46：9 C.32：9 D.16：9
3.（2022·天津）在的反应中，下列说法不正确的是（ ）
A.NO2为空气污染物 B.该反应为化合反应
C.在NO中N的化合价为+2价 D.参加反应的NO和O2的质量比为15∶16
4.（2022·黑龙江）碳酸钙和氧化钙组成的混合物中钙元素的质量分数为 60%，将 20 g 该混合物高温煅烧固体质量不再改变，生成二氧化碳的质量是（ ）
A.12 g B.4.8 g C.3.2 g D.4.4 g
5.（2022·新疆）一定浓度的次氯酸钠（NaClO）溶液能有效杀灭“新冠”病毒。利用次氯酸钠发生器，通过电解食盐水能够制得次氯酸钠溶液，该反应方程式为：。要制取7.45 gNaClO，理论上需要NaCl的质量是____？
6. （2022·浙江杭州）某火力发电厂用石灰石为原料吸收废气中的二氧化硫，以防止污染环境，发生反应的化学方程式为：2CaCO3+2SO2+O2═2CaSO4+2CO2。若每天需要吸收0.64吨二氧化硫，则该发电厂每个月（按30天计）需要含碳酸钙为90%的石灰石多少吨？（杂质不参与反应）
