化學計算題是中考必考題型之一,其中有關化學式的計算是三大計算內容之一。由於中考常出現有關化學方程式的綜合計算,現將有關化學式的計算從基本題型和延伸題型兩方面總結如下。
一、基本題型:
1.計算相對分子質量
規律:相對分子質量=化學式中各原子的相對原子質量×原子個數之和
注意:(1)同種元素的原子個數可以合併計算。
(2)當分子中含有多個原子團時,可先將原子團的相對分子質量計算出來,再乘以原子團的個數。
例:計算碳酸銨[(NH4)2CO3]的相對分子質量。
分析:在化學式中,有兩個銨根(NH4)原子團,先算原子團的相對分子質量,再乘以2。
解:碳酸銨[(NH4)2CO3]的相對分子質量=(14+1×4)× 2+14+16×3=96。
2.計算化合物中各元素的質量比
規律:化合物中各元素的質量比=化學式中各元素原子的相對原子質量×原子個數之比
注意:根據化學式先計算出物質中所含元素各自的相對原子質量總和,依據相對原子質量總和列出比例式,再化簡成整數比值。
例:計算NH4NO3中所含各元素的質量比
分析:從NH4NO3的化學式可知:組成硝酸銨的三種元素是N、H、O,再分別計算各元素的相對質量,然後再計算硝酸銨中各元素的質量比。
解:NH4NO3中,氮、氫、氧三種元素質量比=(14×2):(1×4):(16×3)=7:1:12。
3.計算化合物中各元素的質量分數
規律:某元素的質量分數=某原子的相對原子質量×該原子的個數/該化合物的相對分子質量×100%。
注意:1.求誰的質量分數,就用誰的量除以化合物的相對分子質量,再乘以100%。
2.注意寫公式,不要忘記百分號。
例:計算(NH4)2SO4中氮元素的質量分數。
解:(NH4)2SO4中氮元素的質量分數=N的相對原子質量×2/(NH4)2SO4的相對分子質量×100%=14×2/[(14+1×4)×2+32+16×4]×100%=21.2%。
4.化合物的質量與某元素的質量的相互換算
注意:1.注意單位參與運算,綜合計算質量分數不用寫公式。
2.要用已知量直接乘以或除以該元素質量分數的原表達式,便於約分,求解簡便,結果準確。
例:多少g尿素CO(NH2)2的含氮量與80g硝酸銨NH4NO3的含氮量相當?
解:80kg硝酸銨中氮元素的質量=80g×(14×2/80)× 100%=28g。
尿素的質量=28g÷(14×2/60)×100%=60g。
二、延伸題型
學生在學完化學式的計算後,只能做幾種簡單的基本計算,對於知識延伸所涉及的計算無從下手,現對幾種延伸題型作以下總結:
1.根據物質相對分子質量、各元素的質量比或各元素的質量分數,求化學式
例:已知由N、O兩元素組成的化合物中,N、O兩元素的質量比為7:12,求該化合物的化學式。
分析:此類題的解題思路一般為:先設出此化合物的化學式,然後利用物質中兩元素的質量比和相對原子質量之比的計算關係式,求出原子個數比,寫出化學式。
解:設此化合物的化學式為NxOy。
2.有關純度的計算
例:某同學發現他家菜園中的蔬菜生長遲緩,便施用了一種氮肥,根據氮肥包裝標籤上的部分文字。求其純度。
標籤的內容:硝酸銨(NH4NO3)
淨重: 50kg 含氮量:34.3%
分析:純度是指不純物質中含純物質的質量分數。解此類題可用以下三種解法:
(1)先求不純氮肥中氮元素的質量,再求純硝酸銨的質量,最後求純度。
(2)設純度為x,根據50kg不純氮肥與純硝酸銨的含氮元素質量相等列方程,解出x。
(3)用公式,由方法2可得公式:純度=不純物質中某元素的質量分數/純物質中該元素的質量分數。
(4)用關係式法,設純度為x,根據關係式列出方程,解出x。
解法一:
氮元素的質量=50kg×34.3%=17.15kg,
硝酸銨的質量=17.15kg÷14×2/80×100%=49kg,
純度=49kg÷50kg×100%=98%。
解法二:設純度為x。
50kg×x×14×2/80×100%=50kg×34.3%(此式把兩邊的50kg約掉即可得方法三的公式),x=98%。
解法三:純度=34.3%/35%=98%。
解法四:設純度為x。
由化學式得關係式如下:
總結:四種方法相比較,第三種方法更簡單,但必須記住公式,而方法一、二更好理解,方法四也經常用到,應該掌握。
3.已知樣品中某元素的含量,求可能含有的雜質
例:有一不純的硝酸銨化肥樣品經測其氮元素的質量分數為38%,且只含有下列物質中的一種雜質,則可能混入了( )。
A. NH4Cl B. CO(NH2)2
C.(NH4)2SO4D. NH4HCO3
解析:此題需用「平均值法」解決,先計算NH4NO3、NH4Cl、CO(NH2)2、(NH4)2SO4、NH4HCO3五種物質中含氮量分別為:35%、26.2%、46.7%、21.2%、17.7%,樣品中含氮量平均值為38%,高於純淨的NH4NO3的含氮量35%,所以應含有雜質的含氮量應高於38%,才有可能混合成此題的樣品。故答案為B。
總結:NH4NO3、NH4Cl、CO(NH2)2、(NH4)2SO4、NH4HCO3五種物質中含氮量分別為:35%、26.2%、46.7%、21.2%、17.7%,這些計算結果以後還會經常用到,為了減少計算,以便直接運用,可讓學生記牢。
4.已知混合物中各成分化學式及某元素的質量分數,求另一種元素的質量分數
例:已知在NaHS、MgSO4、NaHSO3組成的混合物中,含硫a%,則含氧元素的質量分數為多少?
分析:仔細觀察,會發現鈉與氫相對原子質量相加正好等於鎂的相對原子質量,所以可看成MgS、MgSO4、Mg SO3三種物質的混合物,再把MgS看成一體,問題就好解決了。
解:由三種物質的化學式可知如下關係
則含氧元素的質量分數為1-a%-3/4 a%=1-1.75a%。
5.已知混合物中兩種元素原子個數比或兩元素的質量比,求物質的質量比,或由物質的質量比,求兩元素的原子個數比或兩元素的質量比
例:(1)質量相等的CO和CO2中
①兩種物質的分子個數比是______。
②氧原子的個數比是______。
③氧元素的質量比是______。
④碳元素的質量比是______。
解析:兩種物質的相對分子質量比為28:44=7:11,要使兩物質質量相等,則分子數之比為11:7(相對分子質量之比倒過來即可),氧原子的個數比可用分子數乘以一個分子中含有的氧原子數之比,即11×1:7×2=11: 14,氧元素的質量比與氧原子的個數比相等,同理可求碳元素的質量比為11:7。此類題還可反過來問,如含氧元素質量相等的CO和CO2中兩物質的質量比、分子個數比等。
答案:①11:7,②11:14,③11:14,④11:7。
6.已知物中某元素的質量或質量分數,求含某物質的質量或質量分數
例:24g的木炭在盛氧氣的混合氣體的密閉容器中燃燒後全部生成CO和CO2,則生成CO和CO2的質量可能為()。
A. 30g B. 50g C. 70g D. 90g
解析:此題可用「極值法」來解。極值法是假設所研究的問題無限接近極端情況,來簡化問題。若24g碳全部轉化為CO,質量為56g,若24g碳全部轉化為CO2,質量為88g,所以生成CO和CO2的質量在56g~88g之間,因此選C。
總之,教師要根據不同的題型引導學生的思路,這裡共總結了10種類型題,介紹了公式法,關係式法、平均值法,極值法、技巧計算法等解題方法。有關化學式計算的題型很多,這裡列舉的還算全面,但每年還會有新題出現,還須不斷總結完善。
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