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专题五 定量分析
1.化学式的有关计算
计算公式:①相对分子质量=化学式中各原子的相对原子质量与原子个数乘积之和
②化合物中各原子个数比=化学式中各原子右下角的数字之比
③化合物中组成元素的质量比=各原子的相对原子质量与其原子个数的乘积之比
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④化合物中某元素的质量分数=
×100%
⑤化合物中某元素的质量=化合物的质量×该元素的质量分数
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示例1:(2024·齐齐哈尔改编)蔗糖(化学式为C12H22O11)是红糖、白糖和冰糖的主要成分,是生活中常用的甜味剂。请根据蔗糖的化学式进行计算:
①蔗糖的相对分子质量是_____。
②蔗糖分子中碳原子、氢原子的个数比是_______(写出最简整数比)。
③蔗糖中氢元素和氧元素的质量比是______(写出最简整数比)。
④蔗糖中氢元素的质量分数是_______(精确到0.1%)。
⑤34.2 g蔗糖中含有______g碳元素。
342
6∶11
1∶8
6.4%
14.4
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2.写出相关的化学方程式,寻找代入化学方程式的已知量
注意:该已知量必须是________的质量。
(1)直接读出已知量
示例2:(2024·贵州改编)2024年,我国首个重载铁路加氢站投入了商业运营。机车加注80 kg氢气作燃料,若用电解水的方法制取这些氢气,理论上需要水的质量是多少?相关的化学方程式为_____________________,计算该题时需要代入的纯净物为______,质量为_______。
纯净物
氢气
80 kg
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(2)用质量差求出已知量
计算公式:生成沉淀或气体的质量=反应前物质质量总和-反应后物质(除沉淀或气体以外)质量总和
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示例3:(2024·云南改编)化学兴趣小组的同学们在实验室用过氧化氢溶液制取氧气,实验过程中记录的相关数据如下。实验所用过氧化氢溶液中溶质的质量分数是多少?相关的化学方程式为_____________________,计算该题时需要代入的纯净物为______,质量为_______。
反应前物质的质量 完全反应后物质的质量
过氧化氢溶液的质量 二氧化锰的质量 固体与液体混合物的质量 氧气的质量
34.0 g 0.1 g 33.3 g g
氧气
0.8 g
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示例4:小晋在实验室发现一瓶碳酸钾溶液的标签损坏,从该溶液中取样20 g,加入11.1 g溶质质量分数为10%的氯化钙溶液,二者恰好完全反应。请计算该碳酸钾样品中溶质的质量分数。相关的化学方程式为____________________________________,计算该题时需要代入的纯净物为________,质量为________。
K2CO3+CaCl2=== CaCO3↓+2KCl
氯化钙
1.11 g
(3)用公式求出已知量
①计算公式:溶液中溶质的质量=溶液的质量×溶质质量分数
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②计算公式:纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数
示例5:(2024·广东改编)科研人员提出一种回收利用冶炼铝产生的废渣赤泥(含Fe2O3)的新方法,助力产业逐“绿”前行。应用该方法从赤泥中提取铁时发生反应的化学方程式为3H2+Fe2O3 3H2O+2Fe。我国每年产生赤泥约9 000万吨,假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30%,用该方法处理9 000万吨赤泥,理论上可提取铁的质量是多少?计算该题时需要代入的纯净物为________,质量为___________。
氧化铁
2 700万吨
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3.熟记有关化学方程式简单计算的规范答题步骤(设、写、找、列、答)
以“实验室制取3.2 g氧气,需要高锰酸钾的质量是多少?”为例。
答题步骤 答题模板 注意事项
设:设未知量 解:设制取3.2 g氧气需要高锰酸钾的质量为x 设未知量时不带单位,且要指明未知量表示的含义
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答题步骤 答题模板 注意事项
写:写出反应的化学方程式 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ a.反应物、生成物的化学式要写对;
b.化学方程式要配平;
c.气体、沉淀符号不能丢;
d.注明反应条件
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答题步骤 答题模板 注意事项
找:找出比例关系,写出相关物质的化学计量数与相对分子质量的乘积以及已知量、未知量 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 3.2 g a.准确计算相关物质的相对分子质量;
b.代入计算的已知量是纯净物的质量且带单位,代入计算的未知量是纯净物的质量且不带单位;
c.相关物质的化学计量数与相对分子质量的乘积写在第一行,已知量和未知量写在第二行,不可错位
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答题步骤 答题模板 注意事项
列:列出比例式,求解
x=31.6 g a.等式两边化学意义相同;
b.已知量带单位
c.计算结果带单位;
d.若除不尽,则计算结果按要求进行保留
答:简明地写出答案 答:制取3.2 g氧气需要31.6 g的高锰酸钾 不要漏写答案
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4.计算质量分数
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例1 (2024·吉林节选)1839年,林则徐在虎门海滩主持销烟,显示了中华民族反抗外来侵略的坚强意志。这次销烟过程利用了生石灰(CaO)与水反应的原理。请计算:56 g的CaO与H2O恰好完全反应生成Ca(OH)2时,参加反应的H2O的质量。
类型1 简单计算
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解:设参加反应的H2O的质量是x。
CaO+H2O=== Ca(OH)2
56 18
56 g x
x=18 g
答:参加反应的H2O的质量是18 g。
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例2 (2024·省适应性测试二)一次实验课上,同学们在老师的指导下,尝试完成了电解水的实验。为增强水的导电性,各小组向水中滴加了少量的Na2SO4溶液。通电后,很快观察到明显的实验现象。
分析过程,解答问题:
(1)向水中加入Na2SO4溶液后导电性增强,原因是_____________________
_______________。
增加了自由移动的钠离
子和硫酸根离子
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(2)通电分解54 g水,理论上最多能得到O2的质量为多少?
解:设理论上最多能得到O2的质量为x。
36 32
54 g x
x=48 g
答:理论上最多能得到O2的质量为48 g。
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例3 (2024·山西)根据情景要求,完成“一定溶质质量分数的碳酸钠溶液的配制”和化学方程式的计算。
(1)配制如图所示的100 g 10%的碳酸钠溶液,应该怎样操作?
类型2 有关质量分数的计算
【温馨提示】①计算要写出过程。
②实验要写出具体操作步骤。
③语言描述要简练规范。
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碳酸钠的质量为100 g×10%=10 g,水的质量为100 g-10 g=90 g。
称取10 g碳酸钠,用量筒量取90 mL水,分别加入烧杯中,用玻璃棒搅拌溶解(合理即可)。
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(2)若取配制好的碳酸钠溶液5.3 g与一定质量的澄清石灰水恰好完全反应,理论上可生成沉淀的质量是多少?
解:5.3 g配制好的碳酸钠溶液中,碳酸钠的质量为5.3 g×10%=0.53 g。
设理论上可生成沉淀的质量为x。
Na2CO3+Ca(OH)2=== CaCO3↓+2NaOH
106 100
0.53 g x
x=0.5 g
答:理论上可生成沉淀的质量为0.5 g。
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例4 世界首条以氢能为动力的空轨在太原清徐成功试跑。空轨的制造需要大量钢铁。现有含氧化铁1 600 t的赤铁矿石,理论上可炼制含铁96%的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)?
解:设理论上可炼制铁的质量为x。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
160 112
1 600 t x
x=1 120 t
理论上可炼制含铁96%的生铁的质量为 ≈1 166.7 t。
答:理论上可炼制含铁96%的生铁的质量为1 166.7 t。
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例5 欲测定一瓶标签破损的稀硫酸的溶质质量分数,现取30 g稀硫酸样品于烧杯中,将15%的NaOH溶液逐滴加入烧杯中,边加边搅拌,随着NaOH溶液的不断加入,溶液pH的变化如下图所示。
(1)a点溶液中的溶质是
___________________
(填化学式)。
类型3 有关坐标曲线的计算
Na2SO4、H2SO4
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(2)计算该稀硫酸中溶质的质量分数。
解:当pH为7时,消耗的NaOH溶液的质量为8 g,则消耗NaOH溶液中NaOH的质量=8 g×15%=1.2 g。
设1.2 g NaOH完全反应时消耗硫酸的质量为x。
2NaOH+H2SO4=== Na2SO4+2H2O
80 98
1.2 g x
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x=1.47 g
该稀硫酸中溶质的质量分数为 ×100%=4.9%。
答:该稀硫酸中溶质的质量分数为4.9%。
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例6 (2022·晋中)某创新小组的同学们,在用H2O2溶液制取O2的实验过程中,将反应变化曲线绘制在黑板上,小华代表小组同学将分析过程分享给大家。
(1)观点分享:曲线上ab段表示的含义是____________________________
______。
反应已结束(或过氧化氢已完全
反应)
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(2)展示交流:结合黑板上的试题要求,请在答题卡上写出解题过程。
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解:设消耗过氧化氢的质量为x。
2H2O2 2H2O+O2↑
68 32
x 0.8 g
x=1.7 g
消耗过氧化氢溶液的质量为 = 34 g。
答:消耗过氧化氢溶液的质量为34 g。
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例7 (2023·山西)“侯氏制碱法”是我国著名制碱专家侯德榜经过多年研究作出的杰出贡献,其最大的优点是降低了成本,大大提高了NaCl的利用率。
(1)“侯氏制碱法”的原理可表示为:X+NaCl+NaHCO3=== NH4Cl+Na2CO3,X的化学式是_______,X中一种元素的质量分数为__________
________________(精确到0.1%)。
类型4 综合考查
NH3
N-82.4%
(或H-17.6%)
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(2)用58.5 t NaCl(其利用率在96%以上)制碱,至少能生成Na2CO3的质量是多少?
解:设至少能生成Na2CO3的质量为x。
NH3+NaCl+NaHCO3=== NH4Cl+Na2CO3
58.5 106
58.5 t×96% x
x=101.76 t
答:至少能生成Na2CO3的质量为101.76 t。
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例8 (2024·省适应性测试一)工业上通常把氯气通入烧碱溶液中制取漂白液,漂白液的有效成分是次氯酸钠(NaClO),化学反应原理为:Cl2+2NaOH=== NaCl+NaClO+H2O。
(1)次氯酸钠的相对分子质量为______,其中氯元素的质量分数为_______ (计算结果保留到0.1%)。
74.5
47.7%
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(2)向40 kg 20%的烧碱溶液中通入足量的氯气,理论上可制得次氯酸钠的质量是多少?
解:设理论上可制得NaClO的质量为x。
Cl2+2NaOH=== NaCl+NaClO+H2O
80 74.5
40 kg×20% x
x=7.45 kg
答:理论上可制得次氯酸钠的质量为7.45 kg。
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2H2O 2H2↑+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
=
(1) 溶液中溶质质量分数=×100%=
×100%
(2)固体混合物中某物质的质量分数=×100%
2H2O 2H2↑+O2↑
=
=
$$