溶質質量分數與化學方程式的綜合計算
根據化學方程式進行的溶液濃度計算
1. 利用化學方程式計算的依據是利用化學反應中純淨物間的質量關係。由於溶液是混合物,在根據化學方程式列出有關反應物、生成物的質量比時,要將溶質的質量列比例式,而不能用溶液的質量或體積。
2. 對於反應後所得溶液的質量,有兩種求法:
(1)溶液組成法:溶液質量=溶質質量+溶劑質量,其中溶質一定是溶解的,若生成物中有水,溶劑中還要加上生成水的質量。
(2)質量守恆法:溶液質量=m(反應物)-m(沉澱)-m(氣體),其中m(反應物)代表反應前物質質量總和,m(沉澱)表示生成沉澱的質量,m(氣體)表示生成氣體的質量。
溫馨提示
對於與化學方程式相結合求有關溶液中溶質的質量分數的計算題,解答時要明確以下幾點:
(1)明確題目涉及的化學反應,並能正確地書寫化學方程式。
(2)準確確定解題所需的已知量,參加反應的是反應物溶液中的溶質。
(3)如果涉及反應後所得溶液中溶質質量分數的計算,還應該注意反應過程中是否有氣體、沉澱生成或反應物中是否有不參加反應的雜質等。
(4)如果一種反應物不純,加入另一種反應物後的生成物恰好是原有雜質時,所得溶液中的溶質質量應為反應生成物質的質量與原雜質的質量之和。
技巧提升
表格數據分析題的解法
(1)正確解讀表格中的數據和條件,挖掘出數字中隱藏的規律,通過比較、對照的方法,尋找出系列數據中的特殊數據,分析特殊數據的特點,從特點著手設計解題方案。
(2)計算反應後溶質的質量分數時,一定要仔細分析反應的過程。根據反應的生成物分析出溶質的成分,然後再利用已知條件計算出溶質的質量。
(3)計算反應後溶液的質量時一定要注意,如果反應中生成了氣體或生成了沉澱,或者使用的樣品中有不溶於水的雜質,計算溶液質量時,一定要將這部分氣體、沉澱和雜質的質量排除。
考例精析
【例1】
取25 g某石灰石樣品於一隻燒杯中,並向燒杯中加入146 g稀鹽酸,充分反應後測得燒杯內剩餘物質的質量為162.2 g。(已知石灰石中的雜質不與稀鹽酸發生反應)
(1)反應中生成二氧化碳的質量為 ;
(2)計算所加稀鹽酸中溶質質量分數。
【答案】(1)8.8 g
(2)解:設參加反應的鹽酸溶質的質量為x。
[來源:學科網]
x=14.6 g
稀鹽酸中溶質質量分數為:×100%=10%。
答:稀鹽酸中溶質質量分數為10%。
【解析】(1)根據質量守恆定律,反應生成二氧化碳的質量為25 g+146 g-162.2 g=8.8 g。(2)將二氧化碳的質量代入化學方程式可求得鹽酸溶質的質量,進而求得稀鹽酸的溶質質量分數。
【例2】[來源:學,科,網]
某校學習小組的同學為了測定某石灰石中碳酸鈣的質量分數,他們取該石灰石樣品10 g加入燒杯中,再把10 g稀鹽酸分四次加入,實驗過程所得數據如下表(已知石灰石樣品中含有的雜質既不溶於水,也不與稀鹽酸反應):
分析表中數據,完成下列問題:
實驗次數
第1次
第2次
第3次
第4次
加入稀鹽酸的質量/g
20
20
20
20
剩餘固體的質量/g
7
4
2.6
m
(1)表中m的數值為 ;
(2)該石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為 ;
(3)計算第一次實驗反應結束後所得溶液中溶質質量分數(計算結果精確到0.1%)。
【答案】(1)2.6
(2)74%
(3)解:設生成氯化鈣的質量為x,生成二氧化碳的質量為y。
解得x=3.33 g,y=1.32 g。
所以第一次實驗反應結束後所得溶液中溶質質量分數為×100%≈15.4%。
答:第一次實驗反應結束後所得溶液中溶質質量分數為15.4%。
【解析】(1)第1、2次加入鹽酸後,固體質量都減少3 g,第三次加入鹽酸後固體質量減少1.4 g,所以碳酸鈣與鹽酸已經完全反應,所以m的數值是2.6 g。
(2)石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為×100%=74%。
(3)第一次實驗反應掉碳酸鈣的質量為3 g,代入化學方程式可求得生成的氯化鈣及二氧化碳的質量,進而求出所得溶液的溶質質量分數。