内容正文:
专题七 分析与计算题
1.根据化学方程式进行计算时,首先要明确以下两点:
(1)计算时,带入的质量必须是参加反应的纯净物的质量。因此,需要先求出实际参与反应的物质的质量。
如:①用含杂质的赤铁矿炼铁时,参与反应的是Fe2O3,杂质不参与反应。
②酸碱中和反应时,参与反应的是溶液中的溶质,水是溶剂,不参与反应。
(2)当题目中没有给出参与反应的物质的质量,只有反应前后的质量差(以表格、图像或者实验流程等体现),根据质量守恒定律,质量变化量可能是产生的气体或沉淀的质量。
3.反应后溶液的质量=反应前各物质的质量总和—生成沉淀的质量—生成气体的质量—反应物中不溶性固体杂质的质量。
4.生成沉淀(或气体)的质量=反应前物质的总质量—反应后剩余物质的总质量。
类型1 文字描述类计算
1.[2025·泸州] 实验小组利用甲烷、氧气和氢氧化钠溶液组
成的燃料电池进行模拟实验。一定条件下发生反应的化学方程
式为CH4+2O2+2NaOH Na2CO3+3H2O,理论上若所有反
应物刚好完全反应,恰好消耗100 g 4%的NaOH溶液。试计算:
(1)Na2CO3中碳元素与氧元素的质量比为_____。
(2)所得溶液中溶质的质量分数(结果精确到0.1%)。
1∶4
2.[2025·威海]利用电解饱和食盐水的方法制得的氢氧化钠样品中含有一定量的氯化钠。要测定其中氢氧化钠的质量分数,进行如下实验:取5 g样品,加水使其完全溶解,再向其中滴加氯化镁溶液至不再产生沉淀,经过滤、洗涤、干燥后,称得沉淀的质量为2.9 g,试计算该样品中氢氧化钠的质量分数。
3.[2025·深圳]生活污水任意排放会导致环境污染,需经过处理,符合我国相应的国家标准后才可以排放或者循环使用,调查后发现某污水厂处理污水流程如下。
(1)格栅分离的原理类似于在实验室中_____操作。
(2)上述处理过程中,有化学反应的是_________________池
(任写一个)。
(3)二级处理前一般不加消毒剂,原因是?
过滤
消毒(或活性污泥)
答案:消毒剂会影响微生物的分解作用
(4)用三级处理之后的“中水”(里面含有少量氯气)养鱼,为
了养观赏鱼,会使用鱼乐宝净化水,鱼乐宝主要成分Na2S2O3,
用Na2S2O3消除氯气,假设每片药丸含有Na2S2O331.6 mg,请问
平均每片鱼乐宝能消除多少氯气?Na2S2O3+4Cl2+5H2O===
2NaHSO4+8HCl(Na2S2O3相对分子质量为158)
(5)为什么鱼乐宝使用中有安全隐患?请根据反应原理说明理
由___________________________________________________
_____。
鱼乐宝反应生成的HCl和NaHSO4会污染水质,影响水中生物
生长
类型2 坐标曲线类计算
1.[2025·黑龙江]向15 g Na2CO3和NaCl的混合物中加入167 g
水充分溶解,再逐滴加入一定溶质质量分数的CaCl2溶液。实验
过程中,生成沉淀质量与加入CaCl2溶液的质量关系如图所示。
请计算下列问题:
(1)恰好完全反应时,生成沉淀的质量为___g。
(2)恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数。
10
2.[2025·威海三模改编]取100 g含CaCl2和HCl的混合溶液,
向其中逐滴滴入溶质质量分数为5.3%的碳酸钠溶液,同时充
分搅拌,测得生成的气体和沉淀的质量与加入的碳酸钠溶液的
质量关系如图所示
(1)图中0-a段的化学方程式为___________________________
_____。
(2)c点溶液中的溶质是____________(写化学式)。
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+
CO2↑
NaCl、Na2CO3
(3)请求出图中m的值是多少?(写出具体的计算过程)
3.[2025·日照三模]为确定碱石灰干燥剂(CaO和NaOH的混合物)的干燥效果,测定其中CaO与NaOH的质量比。实验如下:
步骤1:取11.2 g样品于锥形瓶中,向其中滴加过量的
210.8 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸,样品完全溶解,无气泡产生。
步骤2:向步骤1的锥形瓶中滴加溶质质量分数为30%的Na2CO3溶液,Na2CO3溶液的体积与生成沉淀的质量变化曲线如图。
(1)步骤1所得溶液中的溶质有__(填数字)种。
(2)该样品中CaO与NaOH的质量比为_____。
(3)求步骤1所得溶液中氯化钙的质量分数(写出计算过程)。
3
1∶1
4.[2025·滨州模拟]工业锅炉内壁常有水垢生成,水垢的主
要成分为碳酸钙,为测定水垢中碳酸钙的质量分数,某同学取
一定质量的水垢放入烧杯中,逐滴加入稀盐酸(水垢中其他物
质的反应可忽略),反应关系如图所示。试计算:
(1)反应生成气体的质量为_____g。
(2)水垢中碳酸钙的质量分数是多少?
(结果精确至0.1%)
8.8
5.[2024·滨州]黄铜(铜和锌的合金)是一种重要的金属材料,常用于制造轴承、齿轮等机器零件。为回收黄铜中的铜,某化学兴趣小组的同学取黄铜样品粉末
32.5 g,放入烧杯中,然后逐渐加入
稀硫酸至过量。所加稀硫酸的质量与剩
余固体的质量关系如图所示。
试计算:(1)黄铜样品中铜的质量为___g。
(2)恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是多少?
26
类型3 表格数据类计算
1.[2024·潍坊]“金粉”(Cu—Zn合金)是一种金属颜料,可用于文物修复。某化学兴趣小组通过实验测定“金粉”中铜的含量:称取25 g“金粉”样品放入锥形
瓶中,将100 g稀硫酸分5次加入,记录
每次反应后锥形瓶内物质的总质量。实
验过程和数据如下。
回答下列问题。
(1)a的数值为_______;第4次反应结束后,溶液中溶质的成分
为____________(用化学式表示)。
(2)计算样品中铜的质量分数(写出计算过程)。
104.8
ZnSO4、H2SO4
(3)测定实验中,若将稀硫酸改为浓盐酸,则铜的质量分数___
___(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
偏
小
解析:根据质量守恒定律,生成氢气的总质量为25 g+20 g×5-124.8 g=0.2 g,第1次加入20 g稀硫酸,锥形瓶内减少的质量为20 g+25 g-44.94 g=0.06 g,第2次加入20 g稀硫酸,锥形瓶内减少的质量为20 g+44.94 g-64.88 g=0.06 g,第3次加入20 g稀硫酸,锥形瓶内减少的质量为64.88 g+20 g-84.82 g=0.06 g,说明每20 g稀硫酸完全反应,产生氢气的质量为0.06 g,第4次加入20 g稀硫酸,
产生氢气的质量为0.2 g-0.06 g×3=0.02 g<0.06 g,则反应后锥形瓶内物质的总质量应该为20 g+84.82 g-0.02 g=104.8 g,则a的数值为104.8,第5次加入20 g稀硫酸,锥形瓶内物质的总质量为104.8 g+20 g=124.8 g,没有产生氢气,综上说明第4次加入20 g稀硫酸时,锌反应完全,且硫酸有剩余,故第4次反应结束后,溶液中溶质的成分为ZnSO4、H2SO4。
2.[2025·黑龙江]碳酸钾(K2CO3)俗称钾碱,主要用于印染、玻璃的生产等。为测定某钾碱样品中碳酸钾的质量分数,化学兴趣小组同学称取28.0 g钾碱样品于烧杯中,将200.0 g一定溶质质量分数的稀硫酸平均分成五份,依次加入上述烧杯中,充分反应,测得实验数据如下表。
(1)m的值为_______,完全反应后生成二氧化碳的总质量为
_____g。
(2)计算该钾碱样品中碳酸钾的质量分数(写出计算过程,结果
精确到0.1%)。
1 2 3 4 5
加入稀硫酸的质量/g 40 40 40 40 40
烧杯中剩余物质的质量/g 65.8 103.6 141.4 m 219.2
179.2
8.8
(3)第5次加入稀硫酸后所得溶液中K+和SO 的个数比__(填
“>”“<”或“=”)2∶1。
<
类型4 实验操作类计算
1.[2025·甘肃]“金粉”(Cu-Zn合金)是一种金属颜料,可用于文物修复。某化学兴趣小组为测定“金粉”中铜的含量,进行了如图所示的实验。请根据图示数据计算:
(1)生成氢气的质量为______。
(2)该“金粉”中铜的质量分数(写出计算过程)。
0.2g
(3)所用稀硫酸中溶质的质量分数(写出计算过程)。
2.[2025·黑龙江]化学兴趣小组用某碳酸氢钠样品(杂质只含氯化钠)进行下图所示实验:
请计算:
(1)恰好完全反应时,生成气体的质量是_____g。
(2)加入15.3 g水后,所得不饱和溶液中溶质的质量分数是多少?
8.8
类型5 综合类计算
1.[2025·日照一模] 小明为了测定某硫酸溶液中溶质的质量分数,如图甲,向60 g硫酸溶液中缓缓注入质量分数为10%的氢氧化钠溶液,测得溶液的pH与氢氧化钠溶液的质量对应关系如图乙。请回答下列问题:
(1)配制质量分数为10%的氢氧化钠溶液,若量筒量取水时俯视
读数,会导致所配氢氧化钠溶液的溶质质量分数_____(填“偏
大”“偏小”或“不变”)。
(2)图乙中a点溶液含有的溶质是_________________。
(3)请计算硫酸溶液中溶质的质量分数(写出计算过程,结果保
留至0.1%)。
偏大
氢氧化钠、硫酸钠
2.[2025·东营一模]下图是碳酸钙D3片标签的部分信息。化学社团为测定该药片中碳酸钙的量是否与标签相符,进行实验:取8片药片研碎后,分6次加入质量分数为 7.3%的稀盐酸溶液150 g, 充分反应。实验相关数据如表格所示(假设其他成分不参加反应)。
(1)恰好完全反应时消耗稀盐酸的质量为____g。
(2)计算每片药片中碳酸钙的质量并判断是否与标签相符。(写
出计算过程)
盐酸质量(g) 25 50 75 100 125 150
CO2 的质量(g) 1.1 2.2 3.3 4.4 4.4 4.4
100
3.[2025·济宁三模]为测定鸡蛋壳中碳酸钙(杂质既不溶于水也不与稀盐酸反应)的质量分数,将一定量的样品放入烧杯中,另取100 g稀盐酸分4次加入烧杯中,每次均充分反应,实验过程及数据记录如下:
(1)m=_______。
(2)生成二氧化碳的总质量为_____g。
(3)第3次实验后溶液中溶质的成分为__________。
(4)该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为多少(写出计算结果,结果
精确到0.1%)。
次数 1 2 3 4
加入稀盐酸的质量/g 25 25 25 25
反应后天平示数/g 137.8 160.6 m 209.5
184.5
5.5
CaCl2和HCl
2.计算题中涉及的相关公式归纳如下:
(1)溶液的相关计算公式
①溶质质量分数=eq \f(溶质质量,溶液质量)×100%=eq \f(溶质质量,溶质质量+溶剂质量)×100%
②溶质质量=溶液质量×溶质质量分数
(2)不纯物质的相关计算
①纯净物的质量=混合物的质量×纯度
②固体混合物中某物质的纯度=eq \f(纯净物的质量,样品的总质量)×100%=eq \f(纯净物的质量,纯净物的质量+杂质的质量)×100%
eq \o(========,\s\up16(一定条件))
解:设参与反应的CH4、O2的质量为x、y,反应生成的Na2CO3的质量为z。
CH4+2O2+2NaOHeq \o(=========,\s\up17(一定条件))Na2CO3+3H2O
16 64 80 106
x y 100 g×4% z
eq \f(16,80)=eq \f(x,100 g×4%) x=0.8 g
eq \f(64,80)=eq \f(y,100 g×4%) y=3.2 g
eq \f(80,106)=eq \f(100 g×4%,z) z=5.3 g
则溶液的质量分数为:w=eq \f(5.3 g,100 g+3.2 g+0.8 g)×100%≈5.1%
答:所得溶液的质量分数为5.1%。
解:设样品中氢氧化钠的质量为x。
2NaOH+MgCl2===Mg(OH)2↓+2NaCl
80 58
x 2.9 g
eq \f(80,58)=eq \f(x,2.9 g)
x=4 g
则该样品中氢氧化钠的质量分数为eq \f(4 g,5 g)×100%=80%
答:样品中氢氧化钠的质量为80%。
解:设平均每片鱼乐宝能消除氯气的质量为x。
Na2S2O3+4Cl2+5H2O===2NaHSO4+8HCl
158 284
31.6 mg x
eq \f(158,284)=eq \f(31.6 mg,x)
x=56.8 mg
答:平均每片鱼乐宝能消除氯气的质量为56.8 mg。
解:设固体混合物中碳酸钠的质量为x,恰好完全反应时生成氯化钠的质量为y。
CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
106 100 117
x 10 g y
eq \f(106,100)=eq \f(x,10 g) x=10.6 g
eq \f(100,117)=eq \f(10 g,y) y=11.7 g
恰好完全反应后所得溶液溶质质量分数为:eq \f(15 g-10.6 g+11.7 g,15 g+167 g+150 g-10 g)×100%=5%
答:恰好完全反应时所得溶液溶质质量分数为5%。
解:设与氯化钙反应的碳酸钠的质量为x,
CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
106 100
x 5.0 g
eq \f(106,100)=eq \f(x,5.0 g) x=5.3 g
则与氯化钙反应的碳酸钠溶液的质量为:5.3 g÷5.3%=100 g
故m的值是100+100=200
答:图中m的值是200。
解:设步骤1所得溶液中氯化钙的质量为x,
CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
111 100
x 10 g
eq \f(111,100)=eq \f(x,10 g)
x=11.1 g
步骤1所得溶液中氯化钙的质量分数为:eq \f(11.1 g,11.2 g+210.8 g)×100%=5%
答:步骤1所得溶液中氯化钙的质量分数为5%。
解:设22 g水垢中碳酸钙的质量为x,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 8.8 g
eq \f(100,44)=eq \f(x,8.8 g) x=20 g
水垢中碳酸钙的质量分数为:eq \f(20 g,22 g)×100%≈90.9%
答:水垢中碳酸钙的质量分数为90.9%。
解:锌质量是32.5 g-26 g=6.5 g。
设反应生成硫酸锌的质量是x,反应生成氢气的质量是y。
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 161 2
6.5 g x y
eq \f(65,161)=eq \f(6.5 g,x) x=16.1 g
eq \f(65,2)=eq \f(6.5 g,y) y=0.2 g
恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是eq \f(16.1 g,6.5 g+93.7 g-0.2 g)×100%=16.1%
答:硫酸锌质量分数是16.1%。
解:根据质量守恒定律,生成氢气的总质量为25 g+20 g×5-124.8 g=0.2 g;
设样品中锌的质量为x,
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.2 g
eq \f(65,2)=eq \f(x,0.2 g)
x=6.5 g
即样品中锌的质量为6.5 g,则样品中铜的质量为25 g-6.5 g=18.5 g,故样品中铜的质量分数为eq \f(18.5 g,25 g)×100%=74%,
答:样品中铜的质量分数为74%。
解:设参加反应的K2CO3的质量为x,
K2CO3+H2SO4===K2SO4+H2O+CO2↑
138 44
x 8. 8 g
eq \f(138,44)=eq \f(x,8.8 g)
x=27.6 g
则该钾碱样品中碳酸钾的质量分数为eq \f(27.6 g,28.0 g)×100%≈98.6%
答:该钾碱样品中碳酸钾的质量分数是98.6%。
eq \o\al(2-,4)
解:设该“金粉”中锌的质量为x,
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.2 g
eq \f(65,2)=eq \f(x,0.2 g) x=6.5 g
则该“金粉”中铜的质量分数为:eq \f(25 g-6.5 g,25 g)×100%=74%
答:该“金粉”中铜的质量分数为74%。
解:设所用稀硫酸中溶质的质量分数为y,
Zn + H2SO4===ZnSO4+H2↑
98 2
100 g×y 0.2 g
eq \f(98,2)=eq \f(100 g×y,0.2 g) y=9.8%
答:所用稀硫酸中溶质的质量分数为9.8%。
解:设样品中碳酸氢钠的质量为x,生成氯化钠的质量为y。
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
84 58.5 44
x y 8.8 g
eq \f(84,44)=eq \f(x,8.8 g) x=16.8 g
eq \f(58.5,44)=eq \f(y,8.8 g) y=11.7 g
方法一:eq \f(11.7 g+17.5 g-16.8 g,108.7 g+15.3 g)×100%=10%
方法二:
eq \f(11.7 g+17.5 g-16.8 g,17.5 g+100 g-8.8 g+15.3 g)×100%=10%
答:所得不饱和溶液中溶质的质量分数是10%。
由图可知,加入氢氧化钠溶液的质量为20 g时,pH=7,此时氢氧化钠和稀硫酸恰好完全反应
解:设硫酸溶液中溶质的质量分数为x,
H2SO4 + 2NaOH===Na2SO4+2H2O
98 80
60 g×x 20 g×10%
eq \f(98,80)=eq \f(60 g×x,20 g×10%) x≈4.1%
答:硫酸溶液中溶质的质量分数为4.1%。
解:设 8 片药片中碳酸钙的总质量为x,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 4.4 g
eq \f(100,44)=eq \f(x,4.4 g)
x=10 g
则每片药片中碳酸钙的质量为 10 g÷8=1.25 g
答:每片药片中碳酸钙的质量与标签相符。
解:设该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为x,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
15 g×x 5.5 g
eq \f(100,44)=eq \f(15 g×x, 5.5 g)
x≈83.3%
答:该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为83.3%。
$