初中化學常見計算及其解法

【摘 要】化學計算是初中化學的重要教學內容，是教學的重點和難點，也是初中階段學業水平考試的熱點、考點之一。筆者結合自己的教學經驗及對近幾年的化學試卷的分析，對如何學習和進行化學計算作了例析。發現化學計算主要有根據化學式的計算、有關溶液的計算、根據化學方程式的計算和綜合計算四大類型。并對四大類型的部分考點，各種題型的解題技巧、解題策略進行分析和說明。

【關鍵詞】化學計算 解法 技巧

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）34-0114-03

在初中化學教育教學過程中，除了讓學生掌握一些實驗基本操作，理解和掌握一些常見物質的組成、性質和變化規律等外，掌握常見的化學計算及其解法，掌握各類化學計算的解題技巧，也是初中化學教育教學需要達成的一個重要目標。學習化學的目的是能夠利用所學的化學知識去解決生活、生產中的一些實際問題。化學計算的作用之一是從理論上指導化學工業生產中原料與產品之間的質量關系，為化工生產提供真實的理論數據。初中化學計算主要有：根據化學式的計算、有關溶液的計算、根據化學方程式的計算和綜合計算四大類型，它們是學習化學的重點環節之一。

一 根據化學式的計算

1.計算物質的相對分子質量

相對分子質量等于物質化學式中各原子的相對原子質量之和。

在教學中發現學生往往把它變成了各種原子的相對原子質量之間積的形式，或是搞不清楚化學式前的系數、化學式中的下角標數字與各種原子的數目關系等。所以，在教學中要強調學生注意：（1）化學式前的系數與化學式中的各原子都是乘積的關系。（2）下角標數字也表示乘積關系。（3）如果化學式中含有括號，那么先要將括號里的各種元素的相對原子質量分別乘以下角標數字，然后再求原子的相對原子質量之和，或者先計算括號里面元素的相對原子質量之和，再乘以括號后面的下角標數字。

例1，計算2Ca（OH）2的相對分子質量。

解：2Ca（OH）2的相對分子質量=2×[40+（16+

1）×2]=2×74=148。

2.計算化合物中元素間的質量比

化合物中各元素的質量比等于化合物中各元素的相對原子質量之和之比，通常用最簡整數比。

應注意的是：（1）元素的順序與元素質量比值要對應。（2）要看清楚題目要求計算的元素種類；（3）元素質量比在書寫時可以用元素名稱表示，也可以用符號表示，但不能出現系數或下角標。

例2，計算硫酸鈉（Na2SO4）中鈉元素與氧元素的質量比。

解：鈉元素∶氧元素（Na∶O）=（23×2）∶（16×4）

=23∶32

例3，計算硝酸銨（NH4NO3）中各元素的質量比。

在NH4NO3中元素只有三種，所以計算書寫時不能是N∶H∶N∶O，正確的是N∶H∶O。

解：N∶H∶O=（14×2）∶（1×4）∶（16×3）

=7∶1∶12

3.計算化合物中某元素的質量分數

應注意的是：（1）在上述元素質量分數的表達式中，化合物化學式中的下角標原子數要寫出乘積的形式，不能寫出角標。（2）不要漏乘100%，否則它就不是質量分數，而是一個比值了。

例4，請計算硝酸銨（NH4NO3）中氮元素的質量分數。

答：硝酸銨中氮元素的質量分數是35%。

4.計算在一定質量的某化合物中某元素的質量

某元素的質量=化合物的質量×化合物中該元素的質量分數

例5，求88g CO2中含有的氧元素質量是多少g。

可先求出二氧化碳中氧元素的質量分數，再求氧元素的質量；也可以綜合列式計算。

氧元素質量=88g×72.7%≈64.0g

答：88g CO2中含有的氧元素質量是64.0g。

5.有關混合物中某元素的質量分數的計算

這類計算實際就是討論混合物中某元素的質量分數與某物質在混合物中的質量分數（物質的純度）、純凈物中某元素的質量分數之間的關系。

混合物中某元素的質量分數=某物質在混合物中的質量分數×純凈物中某元素的質量分數

例6，國家某部門規定，化肥尿素[CO（NH2）2]中的含氮量不能低于40%，否則為不合格產品。某工廠生產的某品牌尿素經檢測尿素含量為90%，問：該產品是否合格？

解：氮元素質量分數=尿素的純度×尿素中氮元素的質量分數

因為42.0%>40%，該產品合格。

6.根據化合物中元素的質量比推導物質的化學式

元素的質量比等于各元素的相對原子質量總和之比。

在推導中可先設該化合物的化學式，如A、B表示某兩種元素，x、y分別表示兩種元素的原子個數比，即AxBy。

例7，已知某種氮的氧化物中氮元素與氧元素的質量比為7∶20，請寫出該氧化物的化學式。

解：設該氧化物的化學式為NxOy

14x∶16y=7∶20

x∶y=2∶5

則該氧化物的化學式為N2O5。

二 根據化學方程式的有關計算

根據化學方程式的有關計算主要有：（1）已知反應物或生成物的質量，計算生成物或反應物的簡單計算；（2）含雜物質的計算；（3）涉及物質體積的化學方程式計算；（4）過量問題以及涉及多步化學反應的計算等形式。

根據化學方程式計算的主要步驟：（1）設未知數；（2）寫出相關的化學方程式；（3）找出反應中有關物質的量；（4）列比例式，求解；（5）答案。

1.已知反應物或生成物的質量，計算生成物或反應物的簡單計算

例8，實驗室用加熱氯酸鉀方法制取氧氣。如果要制取64g氧氣，需要多少克氯酸鉀分解？

解：設需要氯酸鉀的質量為x

x=163.3g

答：制取64g氧氣，需要163.3g氯酸鉀分解。

2.含雜物質的計算

根據化學方程式的計算中，只有用純凈物的質量才能進行計算。在已知的幾個量中，需要找出純凈物的質量或計算出純凈物的質量，再代入化學方程式中進行計算。

例9，實驗室要測定某石灰石的純度。現取該石灰石樣品10g與足量的稀鹽酸充分反應（雜質不反應），共產生二氧化碳氣體4.0g。求石灰石中碳酸鈣的含量。

分析：根據生成二氧化碳的質量求出參加反應的碳酸鈣質量，然后計算其純度。

解：設10g石灰石樣品中含有碳酸鈣的質量為x

CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑

= ×100%=91%

答：石灰石中碳酸鈣的含量為91%。

3.涉及氣體密度、體積的化學方程式計算

例10，如果使13g金屬鋅與足量的稀硫酸充分反應，問用250ml的集氣瓶大約可以收集幾瓶？（已知氫氣的密度為0.09g/L）

分析：根據純凈物鋅的質量計算出氫氣的質量，再將質量換算成氫氣的體積。

解：設13g金屬鋅與足量的稀硫酸充分反應，產生的氫氣質量為x。

Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑

生成H2的體積= ≈4.44L=4440ml

4440ml÷250ml/瓶≈18瓶

答：用250ml的集氣瓶大約可以收集18瓶。

三 有關溶液的計算

有關溶液計算的形式主要有：（1）已知溶液中溶質、溶劑和溶液質量，計算溶質的質量分數；（2）配制一定質量分數的某溶液，計算所需要的溶質質量或溶劑質量；（3）溶液的稀釋與濃縮（其中涉及溶液體積、溶液密度與溶液質量分數之間的轉變關系）的計算；（4）兩份同種溶質不同質量分數的溶液混合的溶液質量分數計算；（5）有關溶解度的計算等。

1.已知溶液中溶質、溶劑和溶液質量，計算溶質的質量分數

該形式的計算只需知道溶質、溶劑和溶液中任意兩個的質量，利用它們之間的關系式就能進行相應的計算。

溶液質量=溶質質量+溶劑質量

2.計算配制一定質量分數的某溶液，所需要的溶質質量或溶劑質量

溶質質量=溶液質量×溶質質量分數

溶劑質量=溶液質量-溶質質量

例11，農業中常用16%～20%的硫酸銅溶液做殺蟲劑。現需要配制2000g質量分數為18%的硫酸銅溶液，問需要硫酸銅和水各多少克？

解：硫酸銅的質量=2000g×18%=360g；

水的質量=2000g-360g=1640g。

3.溶液的稀釋與濃縮

稀釋的方法主要是增加溶劑質量，濃縮的方法有蒸發溶劑或增加溶質。

解決這類計算的根據是稀釋或濃縮前后溶液中的溶質質量不變。

例12，要將500g質量分數為15%的NaOH溶液轉變為20%的NaOH溶液。（1）需要蒸發多少克水？（2）如果加溶質，需要加入多少克的NaOH固體？

解：（1）設需要蒸發水的質量為x

500g×15%=（500g-x）×20%

x=125g

（2）需要加入NaOH固體的質量為y

500g×15%+y=500g×20%

y=25g

4.兩份同種溶質不同質量分數的溶液混合的溶液質量分數計算

解決這類計算的依據是混合前溶液中所含溶質的質量之和等于混合后溶液中溶質的質量。

即：W1a%+W2b%=（W1+W2）c%

例13，將100g質量分數為10%的NaCl溶液與200g質量分數為20%的NaCl溶液混合，求混合后所得溶液的質量分數。

解：混合后所得溶液的質量分數為x

（100g×10%+200g×20%）=（100g+200g）x

x=16.7%

四 綜合計算

化學綜合計算在近年學年水平考試中的主要考點有：化學式與化學方程式之間的計算；溶液質量分數與化學方程式間的綜合計算；坐標圖像、數據表格和物質標簽與化學方程式間的綜合計算等多種形式。

1.化學式與化學方程式之間的計算

利用化學反應中各物質的質量關系和質量守恒定律，有計算某幾種物質質量比、推斷某物質的化學式等考點。

例14，1.6g某物質R在氧氣中完全燃燒，生成4.4g的二氧化碳和3.6g的水。請推斷R中所含元素及化學式。

分析：（1）根據質量守恒定律先計算出參加反應的氧氣的質量，再計算出4.4g的二氧化碳和3.6g的水中氧元素的質量；（2）氧氣中氧元素質量——二氧化碳和水中氧元素的質量和，可知R中是否含氧元素及其質量；（3）化學反應中元素種類不變，可知R中的元素種類。（4）根據反應中物質質量關系，確定該反應中物質粒子（分子）的數量關系，寫出化學方程式便可推知物質R的化學式。

2.溶液質量分數與化學方程式間的綜合計算

解決這類計算的關鍵是：（1）寫出發生反應的化學方程式；（2）求出反應后所得溶液中溶質的質量（包括原來已存在的溶質的質量以及反應中生成的溶質質量）和溶液質量。

例15，現有含有少量雜質硝酸鈉的硝酸銀固體樣品40g，向其中滴加一定質量分數的氯化鈉溶液至完全反應，共消耗該溶液200g，所得沉淀經過濾、干燥后稱量質量為28.7g。求反應后所得溶液的質量分數。

解：設樣品中硝酸銀的質量為x，反應生成的硝酸鈉質量為y。

AgNO3+NaCl = AgCl↓+NaNO3

樣品中硝酸鈉的質量=40g-34g=6g

反應后溶液中硝酸鈉的總質量=6g+21.3g=27.3g

答：反應后所得溶液中NaNO3的質量分數為12.9%。

3.坐標圖像、數據表格和物質標簽與化學方程式間的綜合計算

第一，有關坐標圖像題：仔細分析坐標圖像，獲取有用信息。如坐標各軸表示的量、曲線上各點的意義等。

例16，為測定銅鋅混合物中鋅的純度，取該混合物樣品10g，向其中加入100g一定質量分數稀硫酸恰好完全反應（銅不參加反應）。反應時間t與產生氫氣質量a如下圖所示（橫坐標表示反應時間，縱坐標表示氫氣的質量），求該混合物樣品中鋅的純度。

分析：在題目和坐標中給出的幾種物質質量中，只有氫氣是純凈物，解題中只能用氫氣質量0.2g做已知量（計算量）。

解：設樣品中鋅的質量為x

Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑

答：該混合物樣品中鋅的純度是65%。

第二，通過對表格中所給數據的分析，找出解決問題的有用數據。如充分反應時或完全反應時物質的量的關系。

例17，某化學興趣小組用化學方法測定大理石樣品中碳酸鈣的含量。同學們稱取5g大理石樣品放入燒杯中（燒杯質量為30g），向燒杯中加入100g一定質量分數的稀鹽酸。在反應過程中對這個燒杯進行了四次稱量，記錄如下表：

反應時間t0t2t3t4

燒杯及藥品的總重量（g）135134.4133.2133.2

問：（1）反應中產生二氧化碳的質量是 g。（2）大理石樣品中碳酸鈣的含量是多少？

分析：第三次和第四次稱量的質量不變，說明第三次稱量時已完全反應。根據減少的量就是產生二氧化碳的質量，可知二氧化碳的質量是135g-133.2g=1.8g。

根據二氧化碳的質量求出碳酸鈣的質量后，便可計算出大理石樣品中碳酸鈣的含量。

〔責任編輯：龐遠燕〕