【2010届高三化学140分突破精品资料】第10讲：化学式计算

2010届高三化学140分突破精品资料第17讲
化学式计算
【知能整合】
1．质量守恒定律
(1)定义：参加反应的各物质总质量等于反应后生成物各物质的总质量。
(2)原因：化学反应是原子的重组过程，反应前后原子的种类和数量都不发生变化。故反应前后的质量不会变化。
(3)拓展：
①反应元素前后种类不会变化。②反应前后各元素原子的数量不发生变化。③反应前后各元素原子的物质的量不发生变化。
(4)应用：①配平方程式的依据；②计算；③推断物质组成。
2．阿伏加德罗定律
(1)内容：在相同温度、压强下，相同体积的任何气体都具有相同数目的分子。
(2)推论：
条件 结论 语言表达
Ｔ、Ｐ相同 同温同压下，气体的分子数与其体积成正比
Ｔ、V相同 温度、体积相同的气体，压强与其分子数成正比
n、p相同 分子数相等、压强相同的气体，体积与其温度成正比
n、T相同 分子数相等、温度相同的气体，压强与其体积成反比
Ｔ、Ｐ相同 同温同压下，气体的密度与其相对分子质量(摩尔质量，下同)成正比
Ｔ、Ｐ、V相同 同温同压下，相同体积的气体，质量与其相对分子质量成正比
Ｔ、Ｐ、m相同 同温同压下，等质量的气体，相对分子质量与其体积成反比。
3．化合价的实质
(1)在离子化合物里，元素化合价的数值，就是这种元素的一个原子得失电子的数目。失去电子的原子带正电荷，这种元素的化合价就是正价，且一个原子失去几个电子就是几价；得到电子的原子带负电荷，这种元素的化合价就是负价，且一个原子得几个电子就是负几价。
(2)在共价化合物里，元素化合价的数值，就是这种元素的一个原子跟其他元素的原子所形成的共用电子对的数目。共用电子对偏离哪种元素的原子，哪种元素就为正价；共用电子对偏向哪种元素的原子，哪种元素就显负价。
(3)由于化合价是元素的原子形成化合物时体现出的一种性质，因此单质的化合价为零。
4．化合价规则及其应用
(1)规则：不论在离子化合物里还是共价化合物里，化合价都有正价和负价，而且正、负化合价的代数和都等于零。也就是正价总数等于负价总数。在阴、阳离子中，各元素化合价等于该离子所带电荷数。
(2)应用：化合价反映了形成物质的不同元素的原子间的个数关系，它与化学式之间有着密切的内在联系。联系的桥梁就是化合物分子里各元素正、负化合价的代数和等于零这一原则。这个原则是应用化合价写出物质化学式的准则；是通过化学式计算化合价从而判断某元素的准则；是检查或判断物质化学式正误的准则。
5．确定化学式的计算：确定复杂化学式的计算特点——常给出一种成分复杂的化合物及发生化学反应的过程，通过分析、推理、计算确定化学式。此类题目将计算、推断融为一体，能力层次高，在综合计算中多有出现。解这类题的方法：一是根据题目所给化学反应过程，分析判断化合物的成分；二是通过计算确定各成分之间量的关系。
【典型例析】
例1：某含氧酸的化学式是HnRO3n－2，该酸的酸酐可能是
A．Cl2O B．N2O5 C．SO3 D．CO2
变式训练：随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。已知钒的原子序数是23，回答下列问题：
(1)钒被认为是一种稀土元素，广泛存在于各种矿物中。钾钒铀矿中的钒原子最外层已达8电子稳定结构，其化学式为K2H6U2V2O15，若用氧化物的形式表示，该化合物的化学式为_____________。
(2)测定钒含量的方法是先把钒转化成V2O5，V2O5在酸性溶液里转变成VO2+，再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒。总反应可表示为：
VO2++H2C2O4 VO++CO2+H2O(未配平)
其中还原剂是__________。若消耗0.9 g草酸，所对应钒元素质量是_____________ g。
例2：R为元素周期表中不超过20号元素中的金属元素，取16.15gR的氯化物和溴化物的混合物，使之与足量的AgNO3溶液反应，共生成32.30g卤化银沉淀。试通过计算确定R元素的名称。
变式训练：现有0.1mol某有机物在8.96 LO2中充分燃烧，气体体积变为6.72 L，通过足量碱石灰吸收后剩余2.24 L(气体体积均在标准状态下测定)
(1)燃烧后所得混合气体中CO2的物质的量为__________，2.24L剩余气体可能是______或__________；
(2)若A是烃，其化学式可能是__________或_________；若A是烃的衍生物 ，其化学式可能是____________或______________。
(3)若A是由丁醛(C4H8O)与气体B等物质的量混合得到，试求气体B的化学式。
例3：某盐的化学式为AxB(EO4)y·zH2O，其中A、B均为金属元素， x、y、z均为正整数，且x+y+z=10。(1)称40.2g上述该盐的晶体，加热，使之失水，至质量恒定时固体的质量减少10.8g；
(2)将所得固体溶于水，配成200mL溶液，从中取出20mL，向其中加入过量的Ba(OH)2溶液，EO4离子和B离子全部沉淀。经过滤、洗涤、干燥后得5.24g固体；
(3)向5.24g固体中加入过量的盐酸，固体的质量减少了0.58g。请确定该晶体的化学式。
变式训练：水合碳酸铵(NH4)2CO3·H2O是一种白色晶体，在空气中能逐渐发生变化并生成碳酸氢铵；在58℃时可分解为氨、二氧化碳和水。现有一包样品，为确定它的成分，进行以下实验：
①取样品27.2g，加热，样品全部分解成气体A；
②将气体A通过盛有100mL浓硫酸(足量)的洗气瓶，由洗气瓶导出的气体再通过装有足量Na2O2的干燥管，从干燥管导出的气体体积为3.36L(标准状况)；
③取洗气瓶中溶液的1/10，与足量浓NaOH溶液混合并加热，产生的气体经干燥后测得体积为0.896L(标准状况)。
试根据上述实验结果，分析、计算、推断，
(1)样品的成分是什么
(2)求样品中含氮的质量分数。
【当堂反馈】
1．甲、乙两种化合物都只含X、Y 两种元素，甲、乙中 X 元素的百分含量分别为 30.4% 和 25.9%。若已知甲的分子式是 XY2，则乙的分子式只可能是
A．XY B．X2Y C．X2Y3 D．X2Y5
2．某金属元素 R 最高价氟化物的相对分子质量为M1，其最高价硫酸盐的相对分子质量为 M2。设此元素最高正价为 n，则 n 与 M1、M2 的关系可能是
A．n=(M2－2M1)/58 B．n=(M2－M1)/29
C．n=(2M2－M1)/58 D．n=(M2－M1)/58
3．实验测得气态无水氯化铝在1.01×105Pa、不同温度(t3>t2>t1)时的密度(ρ)和气体摩尔体积(Vm)为
t/℃ t 1 t2 t3
ρ/g·L—1 5.00 2.67 1.48
Vm/L·mol—1 53.4 70.0 90.0
可见，t2℃时无水氯化铝存在形式的化学式为
A．AlCl3 B．AlCl3和Al2Cl6 C．Al3Cl9 D．Al2Cl6
4．向盐A2B溶液中加入CD2溶液，有沉淀生成，为研究这一化学反应，将两种盐分别配成0.1mol·L－1溶液进行实验。其有关数据如下表(化学式中A、B、C、D分别表示原子或原子团。其式量分别是：A—23，B—96，C—137，D—35.5)
试回答：
(1)用化学方程式(用A、B、C、D代码表示)表示其反应_______；理由是_______________；
(2)沉淀的化学式为_______，理由是________________
_______________________________________________；
(3)3号实验中沉淀的质量为_______，7号实验中沉淀的质量为_______。
5．NaHCO3在潮湿的空气中会缓慢分解，Na2CO3会吸收空气中的水分：Na2CO3＋nH2O＝Na2CO3·nH2O(n为平均值，n≤10)。取没有妥善保管的NaHCO3样品9.16g，溶于水制成溶液，慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌，加入盐酸的体积与生成的CO2的体积(标准状况)如下表。(溶于水的CO2不计)
盐酸的体积(mL) 4 8 15 20 50 120 150
生成CO2的体积(mL) 0 0 112 224 896 2240 2240
求：(1)稀盐酸的物质的量浓度 (2)样品中的成分及成分的物质的量
6．现有A、B两种链状饱和一元醇的混合物0.3 mol，其质量为13.8 g。已知A和B碳原子数均不大于4，且A(1)混合物中A可能的分子式________________；B可能的分子式___。
(2)若n(A)∶n(B)=1∶1时，A的名称_________，B的名称_________。
(3)若n(A)∶n(B)≠1∶1时，A的结构简式为__________，B的结构简式为__________。则n(A)∶n(B)=_________。
【课后巩固】
1．已知一个SO2分子的质量为n kg，一个SO3分子的质量为m kg（设二种分子中S、O原子分别具有相同的中子数），若以硫原子质量的作标准，SO2的式量为
A． B．
C． D．
2．某非金属单质A和氧气发生化合反应生成B。B为气体，其体积是反应掉氧气体积的两倍（同温同压）。以下对B分子组成的推测一定正确的是
A．有1个氧原子 B．有2个氧原子
C．有1个A原子 D．有2个A原子
3．化合物AB中B的质量分数为33.3%，化合物BC2中B的质量分数为50%，则化合物ABC4中B的质量分数为
A．20% B．25% C．40% D．12.5%
4．将5g某金属加入到 100 mL 4mol/L 的稀硫酸溶液中，当硫酸的浓度降为原来的一半时（设溶液的体积不变），金属还没有完全溶解，则该金属可能是
A．Al B．Na C．Fe D．Mg
5．V2O3和V2O5按不同的物质的量之比混合按计量发生完全反应，今欲制备V8O17，则V2O3和V2O5的物质的量之比应为
A．1:2 B．2:1 C．3:5 D．5:3
6．将烃的含氧衍生物加热分解，全部转化为气体（120℃），若将气体通过浓H2SO4，气体体积缩小1/3，若将剩余气体通过NaOH溶液，剩余气体体积减少1/2，则原有机物的分子式可能是
A．HCOOH B．H2C2O4
C．H2C2O4·2H2O D．CH3COOH
7．下图表示1 g O2与1 g X气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系，则X气体可能是
A．C2H4 B．CH4 C．CO2 D．NO
8．工业上以CaO和HNO3为原料制备Ca(NO3)2·4H2O晶体。为确保制备过程中既不补充水分，也无多余的水分，所用硝酸溶液中溶质的质量分数应为
A．70.0% B．69.5% C．63.6% D．53.8%
9．U常见化合价有＋4和＋6，硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生如下分解。UO2(NO3)2――UxOy＋NO2↑＋O2↑，在600K时，将气体产物集于试管并倒扣水中，水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是
A．UO2 B．UO3 C．2UO2·UO3 D．UO2·2UO3
10．有一氧化铁样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，亚铁离子全部转变为铁离子，则该氧化物可能的化学式为
A．Fe2O3 B． Fe3O4 C．Fe4 O5 D．Fe5O7
11．目前，化学家们已经找到十余种富勒烯家族的Cx，它们分子结构中都由正五边形和正六边形构成的封闭的凸多面体，C60就是其中的一种富勒烯，其结构见右图。18世纪俄罗斯数学家莱昂哈德 欧拉通过理论论证，明确指出任何一个这样的多面体都必须恰好具有12个五边形方能闭合成多面体，试问答：
(1)C80也是其中一种富勒烯。则问C80结构中五边形和六边形的个数分别是______和______。
(2)下列物质不属于富勒烯家族的有___________。
A．C18 B．C44 C．C70 D．C83
12．在加热条件下发生某一化学反应，现对反应体系内的X、Y、Z、Q四种物质进行测定，测得如下数据：
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 40.0 4.6 37.8 0.0
反应后质量/g 43.6 待测数据 12.6 3.2
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 40.0 4.6 37.8 0.0
反应后质量/g 43.6 待测数据 12.6 3.2
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 40.0 4.6 37.8 0.0
反应后质量/g 43.6 待测数据 12.6 3.2
请回答下列问题：
(1)上表中“待测数据”的数值是_______________，此密闭容器内反应类型属于_________________(填基本反应类型)。
(2)若X是水，Y是氮的氧化物，且反应式的计量系数比是n(X)：n(Y)：n(Z)：n(Q)=2：4：4：1，写出化学反应方程式____________________________________。
(3)反应结束后若将反应体系内的Y物质取出，在标准状况下测定其体积小于11.2L，其原因是______________。
13．由A、B两种物质组成的混合气体，其平均相对分子质量随A的物质的量分数变化关系如右图所示。
(1)A的相对分子质量为__________。
(2)若测得混合气体中仅含两种元素，A、B都是无机物时，化学式分别为_________、________，A、B都是有机物时，化学式分别为_________、________。
(3)某混合气由A、B等体积混合而成，将其与适量氧气混合，引燃后反应物均无剩余，将产物依次通过足量浓H2SO4（减少的体积恰好等于消耗氧气的体积）、足量碱石灰（体积减半），又知通过浓H2SO4与通过碱石灰所减少的气体体积之比为5∶2。气体体积均在105℃和1.01×105Pa条件下测定的，据此确定混合气体的组成。
14．铜是人类最早知道的金属之一，实验室可用H2还原CuO制取少量的Cu，工业上主要用火法从黄铜矿中提炼Cu。
Ⅰ.实验表明，CuO被H2还原时也有Cu2O生成。将一定量的H2缓慢通过灼热的CuO粉末，得到固体混合物且混合物中m(Cu)∶m(O)=8∶a。当a有不同的取值时，固体混合物成分不同。请分析a的取值范围和固体混合物成分的关系并填入下表(不一定填满，表格不够也可自行增加)：
a的取值范围 反应后固体的成分(用化学式表示)
Ⅱ.黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐，其中Cu、Fe两种元素的质量比为8∶7；将m g X粉末全部溶于200 mL的浓HNO3，反应后的溶液加水稀释至2.12 L时测得其pH为0；将稀释后的溶液分为两等份，向其中一份溶液中滴加6.05 mol·L-1的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0.600 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液，两溶液中均生成沉淀，且沉淀的质量随所加溶液的体积变化如下图所示：
(1)请通过计算确定m值。
(2)X的摩尔质量为368 g·mol-1，请确定X的化学式。
15．现有某纯净气体A，取标准状况下体积均为2.24L的两份样品，一份与过量的O2混合，燃烧后无固体物质生成，气体生成物均被过量的澄清石灰水吸收，得到13.90g沉淀。另一份在标准状况下与一定质量的SO2气体混合，测得混合气体对H2的相对密度为20。试推测A是什么？并写出A完全燃烧反应方程式。
16．常温下，A和B两种气体混合而成的混合气体（A的相对分子质量大于B的相对分子质量），经分析知只含有碳和氧两种元素，而且无论A和B的分子个数以何种比例混合，氧元素和碳元素的质量比总大于8:3，由此确定A(化学式)_______，B(化学式)_______。若上述混合气体中，氧、碳质量之比为8:1，则在混合气体中A和B的分子个数之比是_________。
17．某一含结晶水的有机羧酸的铜盐，由化学分析知其最简式为C4H8O5Cu，通过对该晶体的结构分析，测得立体构型如右图(每个黑点表示一个原子，但不包括氢原子)，
则此化合物的化学式是_________，结构简式为___________。
18．由A、D、E、G四种常见元素组成的化合物的化学式AxDy(E2G4)z。已知：
①x、y、z均为正整数，且x+y+z＝7
②取8.74g该化合物溶于水，加入强酸和强氧化剂。化合物中的E、G元素完全转化为气体化合物EG22.688L（标准状况），其密度为1.965g/L，EG2能使澄清石灰水变浑浊。
③发生上述反应后，A、D以阳离子存在于溶液中。往溶液里加入过量的铁粉，其中使D离子全部还原所消耗的铁粉的质量为0.560g。
④化合物中D元素的质量分数为12.81%。
试通过计算和推理确定该化合物的化学式。
2010届高三化学140分突破精品资料第3讲
参考答案
例1：思路点拨：利用化合价代数和等于0的规则求解。
疑难辨析：不能灵活运用讨论法求解而导致漏解。
解题过程：设含氧酸HnRO3n－2里R元素的化合价为x价。(+1)·n+x+〔(－2)×(3n－2)〕=0，则有5n=4+x，若n=1，则x=1，含氧酸为HRO，它可为HClO，酸酐Cl2O，
若n=2，则x=6,含氧酸为H2RO4，它可为H2SO4，酸酐是SO3
若n=3，则x=11(不合理，舍去)
若n=4(只有H4SiO4，酸酐为SiO2)。应选 AC。
变式训练：(1)K2O·2UO3·V2O5·3H2O (2)H2C2O4 0.51
解析：(1)解题的关键在于确定矾和铀的化合价，23号金属元素钒失电子达8e－稳定状态时结构为： ，矾的化合价为+5；设U的化合价为x，则2×1+6+2x+2×5=15×2,x=6。根据硅酸盐的书写方法不难类推得该化合物的化学式为：K2O·2UO3·V2O5·3H2O。(2)由题中所给总反应式知，钒元素由VO2+中的+5价变为生成物VO+中+3价，VO2+作氧化剂，故H2C2O4作还原剂。设对应钒元素质量为x，则根据电子得失守恒有：×(5－3)=×(4－3)×2 ，x=0.51 g。
例2：思路点拨：本题应用极值法求解。极值法解题的思路为：把可逆反应假设成为向左或向右进行完全的反应，把混合物假设成纯净物，把平行反应分别假设成单一反应；然后紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的落点。
疑难辨析：若按常规解法，则既繁杂又费时，若运用极限思想，则很容易得出答案。
解题过程：(1)假设16.15g全部是R的氯化物RCln，则32.30g沉淀全部为AgCl。依Cl-守恒有。解之得M=36.25n。(2)假设16.15g全部是R的溴化物RBrn，则32.30g沉淀全部为AgBr。依Br-守恒有。解之得M=14n。即M的取值范围为14n变式训练： (1)0.2 mol O2或CO (2)C2H4或C3H6 C2H6O或C3H8O (3)H2或C2H6
解析：由于是在标准状况下，水为液态，碱石灰吸收的4.48L气体是CO2，燃烧后剩余的6.72L气体可能是CO2和CO，也可能是CO2与CO或CO2和O2。若燃烧后剩余气体是CO2与O2，则A是C2H4或C2H6O(C2H4·H2O)，或平均分子组成为C2H5O0.5；若燃烧后剩余气体是CO2与CO，则A是C3H6或C3H8O(C3H6·H2O)，或平均分子组成为C3H7O0.5。
若平均分子组成为C2H5O0.5，则可能是C4H8与H2等物质的量混合；或平均分子组成为C3H7O0.5，则可能是C4H8O与C2H6等物质的量混合。
例3：思路点拨：“推理型”综合计算主要是考查学生确定复杂化学式的能力，其特点是：常给出一种成分较为复杂的化合物及其发生某些化学反应时产生的现象，通过分析、推理、计算，确定其化学式。此类题目将计算、推断融为一体，计算类型灵活多变，具有较高的综合性，在能力层次上要求较高。解此类题目的方法思路：一是依据题目所给化学事实，分析判断化合物的成分；二是通过计算确定各成分的物质的量之比。
疑难辨析：对信息的筛选能力不强导致思维紊乱。
解题过程：结晶水的质量为10.8g，其物质的量为。该盐与过量的Ba(OH)2反应生成5.24g固体，向此沉淀中加入了盐酸后溶解了0.58g，未溶解的沉淀为BaSO4，其质量为5.24g-0.58g=4.66g。这是从200mL溶液中取20mL所得BaSO4的质量，所以在200mL溶液里所得BaSO4的质量为46.6g，同时有5.8g B的氢氧化物能溶于盐酸中。设40.2g晶体中含SO42-的的物质的量为amol，则依
Ba2++SO42-===BaSO4
1 mol 233g
a 46.6g
列式后可解得a=0.2mol。进而知SO42-与结晶水物质的量之比为y ：z=0.2 ：0.6=2 ：6，因x+y+z=10，而y ：z=2 ：6 ，故当y=1，z=3时x=6，又因SO42-为-2价离子，故A6BSO4·3H2O的化学式不合理，应舍去。当y=2，z=6时，x=2，即此盐的化学式可表示为A2B(SO4)2·6H2O，且A为+1价，B为+2价金属元素。B2+与过量的Ba(OH)2反应可生成B(OH)2沉淀。因B2+与SO42-在化合物中的物质的量之比为1：2，故生成46.6g(0.2mol)BaSO4的同时生成了0.1mol的B(OH)2。此0.1molB(OH)2的质量为5.8g，可见，B(OH)2的相对分子质量为58，B的相对原子质量为58-2 (16+1) =24，即B为Mg。至此，知该盐的化学式为A2Mg(SO4)2·6H2O，含0.6mol结晶水时其质量为40.2g，可见，此盐的相对分子质量应为402，A的相对原子质量为。即A为K元素，该盐的化学式为K2Mg(SO4)2·6H2O。
变式训练：
(1)该样品中含(NH4)2CO3·H2O和NH4HCO3。(2)样品含氮量为20.6%。
解析：据题意可知，气体A中含NH3、H2O(g)和CO2，经浓硫酸洗气后，逸出的气体为CO2，CO2再跟Na2O2(足量）充分反应，生成O2，其体积为3.36L（标准状况）。设A中有CO2xmol，则根据方程式2 Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可得：x=0.3mol。据题意可知NH3共有0.896×10/22.4=0.4mol。则样品分解产物中n(NH3)：n(CO2)=4：3，碳酸铵晶体在空气中可转化生成NH4HCO3，(NH4)2CO3分解生成的NH3和CO2的物质的量之比为2:1，NH4HCO3分解生成的NH3和CO2的物质的量之比为1:1，由此可判断原样品中含有(NH4)2CO3·H2O和NH4HCO3。样品中含氮的质量分数为。
【当堂反馈】
1．D 2．A 3．B 4．(1)A2B+CD2=2AD+CB 4号实验后沉淀的量稳定，反应完全，可知反应中n(CD2)∶n(A2B)=1∶1
(2)CB 若为AD，则沉淀的质量=2×0.1 mol·L－1×0.06 L×58.5 g·mol－1=0.702 g，与实验结果不符(3)0.932 g
1.398g 5．(1) 稀盐酸的物质的量浓度1.0mol/L (2) 样品中的成分及成分的物质的量NaHCO3 0.090mol；Na2CO3·3H2O 0.010mol 6．(1)CH4O C3H8O或C4H10O (2)甲醇 1—丙醇或2—丙醇
(3)CH3OH CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH 1∶2
【课后巩固】
1．D2．A3．A4．AD5．C6．B7．C8．A9．B10．D11．(1)12 30 (2)AD 12．(1)21.4，分解 (2)4HNO3=4NO2↑+O2↑+2H2O (3)因为平衡2NO2N2O4的存在，有部分NO2转化为N2O4使气体体积缩少。13．(1)44 (2)N2O NO C3H8 C2H6 (3) C3H8和CH2O(甲醛)或C2H4O(乙醛)和C2H6。14．Ⅰ.
a的取值范围 混合物组成(用化学式表示)
1＜a＜2 CuO、Cu2O
0＜a＜2 CuO、Cu2O、Cu
0＜a＜1 Cu2O、Cu
Ⅱ.(1)m的值为11.04 (2)X的化学式为Cu2Fe2S4
15．A为CH3F，完全燃烧时的反应方程式为2CH3F+3O22CO2+2H2O+2HF
16．(1)当A是CO2，B是O2时，A和B的分子个数之比为1:2；(2)当A是O3，B是CO2时，A和B的分子个数之比为4:3。17．Cu2C8H16O10 Cu2(CH3COO)4·2H2O 17．K3Fe(C2O4)3
H+
20070515