5.3 利用化学方程式的简单计算 学案（含答案）

课题3　利用化学方程式的简单计算
　　　　　　　　　　　　　　　　
1．利用化学方程式计算的依据。
根据质量守恒定律中各物质的质量比等于它们的________与________的乘积之比。即化学方程式中各反应物和生成物间的质量都是成正比例关系。
2．利用化学方程式进行简单计算的步骤和方法：
(1)设____________。
(2)写出反应的________________，一定要配平。
(3)写出相关物质的相对分子质量与________的乘积以及已知量、未知量。
(4)列出____________，求解。
(5)简明地写出答案。
3．在电解水的化学反应中，H2O、H2、O2的质量比为(　　)。
A．9∶1∶16B．9∶1∶8
C．9∶2∶8D．10∶1∶9
4．根据化学方程式进行计算的依据是(　　)。
A．化学方程式表示了一种化学反应的过程
B．化学方程式表示了反应物和生成物各是什么物质
C．化学方程式反映了反应物和生成物各物质之间的质量比
D．化学方程式反映了质量守恒定律
利用化学方程式的简单计算
[例1] 3克镁在氧气中充分燃烧，可以生成多少克氧化镁？
解：设可生成氧化镁的质量为x。
2Mg　＋　O22MgO
24×2　　　　2×(24＋16)
3g　　　　　　　x
＝
x＝＝5g
答：3克镁在氧气中充分燃烧可生成氧化镁5克。
【触类旁通】
1．实验室制取少量氧气的反应方程式：2H2O22H2O＋O2↑，试计算当收集到13.6g氧气时，反应生成了多少克的水？
2．镁和氧气、氮气在点燃的条件下会发生反应，已知反应方程式：3Mg＋N2Mg3N2；2Mg＋O22MgO。通过计算，比较36g镁分别在纯氮气和纯氧气中燃烧所得产物的质量哪个大？
培优角度：反应物的质量分数计算
[例2] 石灰石(主要成分为CaCO3)能与稀盐酸反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。为测定某石灰石样品中CaCO3的含量，取10.0g样品于烧杯中再加入稀盐酸50.0g，恰好完全反应(杂质不反应)，反应后烧杯中物质总质量为56.7g。求石灰石样品中CaCO3的质量分数？(写出计算过程)
解析：根据化学反应前后质量守恒，可以得出生成的CO2气体的质量等于(10.0g＋50.0g)－56.7g＝3.3g。再根据反应方程式中CaCO3和CO2的质量关系，可以求出参加反应的CaCO3的质量。石灰石样品中CaCO3的质量分数等于×100%。
解：设样品中碳酸钙的质量为x。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
100　　　　　　　　　　　　　44
　x　　　　　　　　(10.0g＋50.0g)－56.7g
＝
x＝7.5g
样品中CaCO3的质量分数：×100%＝75%
答：石灰石样品中CaCO3的质量分数为75%。
【方法技巧】
1．化学方程式都是关于纯净物的计算，要把不纯的物质换算成纯净物。因此，不要把不纯净的物质的质量直接代入化学方程式中计算。
2．化学方程式是关于质量的计算，不要把体积直接代入比例式进行计算，利用密度、体积公式换算成质量后再进行计算。
一、单项选择题
1．铝在氧气中燃烧生成氧化铝。在这个反应中，铝、氧气、氧化铝的质量比是(　　)。
A．27∶32∶102B．27∶24∶43
C．4∶3∶2D．27∶24∶51
2．制取4.8g氧气，需要氯酸钾的质量为(　　)。
A．12.25gB．24.5g
C．2gD．3g
3．在化学反应A＋2B===3C＋D中，6gA与8gB恰好完全反应，生成9gD。若反应生成了15gC，则参加反应的B的质量为(　　)。
A．8gB．12gC．16gD．24g
4．某班在计算10g镁条完全燃烧可以得到的氧化镁的质量(设为x)时，出现了以下几种算式，其中正确的是(　　)。
A.＝B.＝
C.＝D.＝
5．在3A＋B===2C＋D的反应中已知15gA和10gB恰好完全反应，生成5gD且已知C的相对分子质量为40，则A的相对分子质量是(　　)。
A．40B．26C．20D．60
6．镁在空气中燃烧时，发生如下两个反应：3Mg＋N2Mg3N2，2Mg＋O22MgO。已知24g镁在纯氧中完全燃烧可得40g产物，那么24g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量(　　)。
A．等于40gB．小于40g
C．大于40gD．无法确定
二、计算题
7．已知一种反应物的质量,求生成物的质量.实验室用6.5g锌与足量稀硫酸反应,可制得氢气的质量是多少?(反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑)
8．已知生成物的质量,求参加反应的某一反应物的质量.CO是大气污染物之一.用氯化钯(PdCl2)可以测定微量CO的存在,该反应的化学方程式为PdCl2+CO+H2O=Pd↓+2HCl+CO2.若反应后得到Pd的质量为1.06g,则测得CO的质量为多少克?(已知Pd的相对原子质量为106)
9．发射通讯卫星的火箭用联氨(N2H4)作燃料，用四氧化二氮(N2O4)助燃，生成物不会对大气造成污染。
(1)反应的化学方程式为：2N2H4＋N2O43________＋4H2O，请在横线上填写化学式以完成该化学方程式。
(2)请计算9.6kgN2H4完全燃烧需要助燃物N2O4的质量。
10．乙醇俗称酒精，可用于医用消毒，也常作燃料。其完全燃烧的化学方程式可表示为：C2H6O＋3O22CO2＋3H2O。
(1)23g乙醇完全燃烧需消耗氧气的质量是多少？
(2)乙醇不完全燃烧会产生一氧化碳，某实验测得反应前后各物质的质量如下表：
物质
乙醇
氧气
二氧化碳
水
一氧化碳
反应前
质量/g
4.6
8.8
0
0
0
反应后
质量/g
0
0
6.6
5.4
a
①表中a的值为________。
②该实验发生反应的化学方程式为：4C2H6O＋11O2______CO2＋______H2O＋______CO。
题型　化学方程式简单计算的应用
1．小明在实验室里加热31.6g高锰酸钾制取氧气，完全反应后剩余固体质量为28.4g。将剩余固体溶解(K2MnO4溶于水，MnO2不溶于水)、过滤、烘干，回收二氧化锰。请计算：
(1)生成氧气的质量为________g。
(2)回收二氧化锰的质量。
2．二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]来固定和利用CO2，该反应的化学方程式为：CO2＋2NH3===CO(NH2)2＋H2O。请计算：
(1)尿素中C、O、N、H四种元素的质量比(直接写出答案)。
(2)若按上述方法生产60t尿素，可固定的CO2的质量为多少。
热点一　质量守恒定律的综合运用
[例1] 地质考察人员发现一种带螺纹的矿石，研究时发现该矿石能在氧气中燃烧，其化学反应方程式为：4X＋11O22Fe2O3＋8SO2。下列有关说法错误的是(　　)。
A．X的化学式是FeS2
B．SO2中的硫、氧元素的个数比为1∶2
C．反应前后氧元素的化合价发生改变
D．Fe2O3中铁元素的质量分数为70%
解析：根据质量守恒可以推出X的化学式为FeS2；SO2中的硫、氧原子的个数比为1∶2，元素只有种类，不能用个数来表达；反应前氧元素的化合价为0，反应后为－2；Fe2O3中铁的质量分数等于铁的相对原子质量乘以2除以Fe2O3的相对分子质量再乘以100%。答案为B。
[例2] 把一定质量的a，b，c，d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下，下列说法中正确的是(　　)。
物质
a
b
c
d
反应前的质量(g)
6.4
3.2
4.0
2.8
反应后的质量(g)
5.2
x
7.2
2.8
A.a和c是反应物B．d一定是催化剂
C．x＝2.0gD．该反应是化合反应
解析：根据质量守恒定律，可得出x＝1.2g；反应前后只有a和b的质量减少，c的质量增加，d的质量不变，因此可以推出a和b是反应物，c为生成物，该反应是化合反应，d可能是催化剂也可能与反应无关。答案为D。
热点二　利用化学方程式的综合计算
[例3] 加热分解某高锰酸钾样品(其他成分不分解)10.0g，分解完全后得到0.8g氧气，求高锰酸钾样品中高锰酸钾的质量分数是多少？
解：设样品中高锰酸钾的质量为x。
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
2×(39＋55＋4×16)　　　　　　　2×16
　x　　　　　　　　　　　　0.8g
＝
x＝7.9g
样品中高锰酸钾的质量分数＝×100%＝79%
答：高锰酸钾样品中高锰酸钾的质量分数是79%。
【规律方法】
　利用化学方程式的综合计算步骤：
(1)审题：找出已知条件和所求问题，写出正确的发生反应的化学方程式。
(2)分析：找出物质间的关系，将相对分子质量依次写在对应的化学式下面。
(3)解题：设未知量，利用化学方程式中各物质的质量比解出未知量(不纯的物质必须换算成纯净物的质量)。
(4)检查：检查结果和所求问题是否符合题意。
【综合练习】
1．物质X是一种可再生绿色能源，其燃烧的化学方程式为X＋3O22CO2＋3H2O，则X的化学式为(　　)。
A．C2H4B．CH3OH
C．C2H5OHD．C2H6
2．一氧化碳与氢气在一定条件下发生反应的化学方程式是2CO＋4H2===X＋H2O。下列分析正确的是(　　)。
A．X与CO的相对分子质量之差为16
B．X中只含C、H元素
C．该反应的基本类型是置换反应
D．X中C、H元素质量比为4∶1
3．为测定丙烷(C3H8)在氧气不足时的燃烧产物，将一定量的丙烷和氧气置于一个封闭的容器中引燃，测得反应前后各物质的质量如下表，下列说法正确的是(　　)。
物质
丙烷
氧气
水
二氧化碳
X
反应前质量/g
4.4
12.8
0
0
0
反应后质量/g
0
0
7.2
4.4
a
A．表中a的值为5.6
B．X可能是该反应的催化剂
C．X可能含有氮元素
D．X只含碳元素
4．下图为某反应的微观示意图。图中两种不同的小圆圈分别代表不同种元素的原子。请你依据图示回答以下问题：
(1)该反应属于____________(填基本反应类型)。
写一个与图示相符的化学方程式：__________________________________。
(2)由该图示获得的信息还有：__________________________________________________________(写一条即可)。
5．某兴趣小组用下图所示装置制取氧气，试管中固体的质量随时间变化的数据见下表。制取结束后，将剩余固体用适量水充分溶解后，过滤，回收二氧化锰固体，并得到氯化钾溶液100g。
加热时间/min
0
t1
t2
t3
固体质量/g
28.0
23.2
18.4
18.4
(1)共制得氧气________g。
(2)计算生成氯化钾的质量。

课题3　利用化学方程式的简单计算
【课前自主学】
1．相对分子质量　化学计量数
2．(1)未知量　(2)化学方程式
(3)化学计量数　(4)比例式
3．B　解析：电解水的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，m(H2O)∶m(H2)∶m(O2)＝9∶1∶8。
4．C　解析：根据化学方程式的计算理论依据是化学方程式的量的意义(质量比、粒子数目比)。
【课堂互动学】
[触类旁通]
1．解：设可生成水的质量为x。
2H2O22H2O　＋　O2↑
　　　　　　2×18　　　32
　　　　　x　　　13.6g
＝
x＝15.3g
答：当收集到13.6g氧气时，反应生成了15.3g的水。
2．解：设在纯氮气中生成的产物质量为x。
3Mg　＋　N2Mg3N2
3×24　　　　　3×24＋2×14
36g　　　　　　　　x
＝
x＝50g
设在纯氧气中生成的产物质量为y。
2Mg　＋　O22MgO
2×24　　　　　2×(24＋16)
36g　　　　　　　y
＝
y＝60g
60g>50g
答：36g镁在纯氧气中燃烧所得产物的质量大。
【课后高效练】
1．D　解析：铝在氧气中燃烧的化学方程式为：4Al＋3O22Al2O3。
2．A　解析：设需要氯酸钾的质量为x。
2KClO32KCl＋3O2↑
2×122.5　　　　　　3×32
　x　　　　　　　　4.8g
＝
x＝12.25g
3．D　解析：A　＋2B===　3C　＋　D
6g　　8g　　　　　　9g
根据质量守恒定律，生成C：6g＋8g－9g＝5g。
若反应生成15gC，则参加反应的B的质量为：
×8g＝24g
4．B　5.C
6．B　解析：极端假设法。设24g镁在纯氮气中完全燃烧可得Mg3N2为x。
3Mg　＋　N2Mg3N2
3×24　　　　3×24＋2×14
24g　　　　　　　x
＝
x＝33.3g
现24g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量一定介于33.3g和40g之间。所以选B。
9．(1)N2
(2)解：设需要助燃物N2O4的质量为x。
2N2H4　＋　N2O43N2＋4H2O
　64　　　　92
9．6kg　　　x
＝
x＝13.8kg
答：需要助燃物N2O4的质量为13.8kg。
10．(1)解：设23g乙醇完全燃烧需消耗氧气的质量为x。
C2H6O＋3O22CO2＋3H2O
　46　　96
23g　x
＝
x＝48g
答：23g乙醇完全燃烧需消耗48g氧气。
(2)①1.4　②6　12　2
【综合题型练】
1．(1)3.2
(2)解：设反应生成二氧化锰的质量为x。
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
　　　　　　　　　87　　32
　　　　　　　　　x　　3.2g
＝
x＝8.7g
答：回收二氧化锰的质量为8.7g。
【热点链接】
1．C　2.D　3.A
4．(1)分解反应　2H2O22H2O＋O2↑
(2)化学反应前后原子的数目不发生变化