有關物質化學式的計算

穆玉鵬

(山東省博興縣第一中學,山東 濱州 256500)

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有關物質化學式的計算

穆玉鵬

(山東省博興縣第一中學,山東 濱州 256500)

我們學習了初步的化學基本概念和基本理論后，就進入化學計算的學習.化學計算是化學知識的重要組成部分，其中，有關化學式的計算，既是化學計算的起點，又對后繼的化學計算的學習起著至關重要的作用.如何快速解決有關化學式的計算題，閱讀此文后希望對你的學習有所幫助.

化學式;觀察法;變形法;轉化法;化合價法;整體法

本文列舉幾道典型的化學式計算題，供同學們借鑒使用.

一、觀察法

例1 已知由CuS、CuSO3、CuSO4組成的混合物中，硫元素的質量分數為x，則混合物中氧元素的質量分數為 ( ).

A.1-3xB.1-2xC.1-xD.無法計算

解析 通過對混合物中各成分化學式的觀察可以看出，三種化合物中Cu、S的原子個數比固定為1∶1，質量比固定為2∶1(銅的相對原子質量是硫的兩倍).由于混合物中硫元素的質量分數為x，因此，銅元素的質量分數為2x，氧元素的質量分數為1-x-2x=1-3x.符合題意的選項為A.

二、變形法

例2 在氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4)這三種鐵的氧化物中，鐵的質量分數由大到小的順序是( ).

A．Fe3O4、Fe2O3、FeO B．FeO、Fe3O4、Fe2O3

C．FeO、Fe2O3、Fe3O4D．Fe2O3、Fe3O4、FeO

解析 設鐵的氧化物通式為FeOx，則Fe的質量分數=56/(56+16x)×100%，顯然x值越小，鐵的質量分數越大.將FeO、Fe2O3、Fe3O4分別變形為FeO、FeO3/2、FeO4/3，因為1<4/3<3/2，故可推知答案選B.

例3 CH3OH、C2H5OH、C4H10O組成的混合物中，氧元素的質量分數為y，則碳的質量分數為多少？

解析 本題的隱含條件必須通過對化學式進行變式的方法，才能挖掘出來.混合物中三種成分化學式的變式結果分別是：CH2·H2O、(CH2)2·H2O、(CH2)4·H2O，由混合物中氧元素的質量分數為y，可得出混合物中“H2O”的質量分數為9y/8，“CH2”的質量分數為(1-9y/8)，將(1-9y/8)乘以C在“CH2”中的質量分數，便可得到混合物中碳的質量分數(1-9y/8)×12/14.

三、轉化法

例4 已知由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三種物質組成的混合物中，鈉元素的質量分數為46%，則氧元素的質量分數為( ).

A．46% B．22% C．32% D．64%

解析 從三種化合物的化學式Na2S、Na2SO3、 Na2SO4看，它們有共同的部分“Na2S”，并且都存在如下關系：

2Na—— S

46 32

設該混合物中硫元素的質量分數為x，則

2Na—— S

46 32

46%x

x=32%

所以該混合物中氧元素的質量分數為1-46%-32%=22%，答案選B.

例5 已知FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的混合物中，鐵與氧的質量比為21∶8，則混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4三種物質的質量比可能是( ).

A.9∶20∶5 B. 9∶20∶33 C. 2∶5∶3 D. 5∶6∶3

解析 本題已知的是混合物中鐵、氧兩種元素的質量比，要求的是混合物中三種物質的質量比，然而單純從質量關系的角度出發，卻很難找到一條順暢的答題思路.如果能抓住已知條件，將質量比轉化為原子個數比，問題的解答就會由“疑無路”進入“又一村”的境界：由鐵與氧的質量比為21∶8，可得出混合物中鐵與氧的原子個數比為21/56∶8/16=3∶4.由于混合物的成分之一Fe3O4中的鐵氧原子數比與這一比值一致，因此，混合物中Fe3O4的質量無論多少，都不會影響混合物中鐵原子與氧原子的個數比為3∶4.通過對FeO、Fe2O3組成特點的分析又可得出，FeO、Fe2O3必須按分子數1∶1的比例混合，才能保證混合物中鐵原子與氧原子的個數比為3：4.從而得到混合物中三種氧化物的分子個數比為1∶1∶任意數，三種物質的質量比為：(56+16)∶(56×2+16×3)∶任意值=9∶20∶任意值，符合題意的選項為A、B.

例6 已知乙炔(C2H2)、苯(C6H6)、乙醛(C2H4O)的混合氣體中含氧元素的質量分數為8%，則混合氣體中碳元素的質量分數為( ).

A．84% B．60% C．91% D．42%

提示 C2H4O→C2H2·H2O、C6H6→3C2H2即

C2H2、C6H6、C2H4O→C2H2、3C2H2、C2H2·H2O

四、化合價法

例7 Na2S、NaBr的混合物中，鈉的質量分數為37%，求Br的質量分數？

解析 該題的解答用上述幾種方法均難奏效，將混合物中各元素的化合價利用起來，然后用正負化合價代數和等于零的規律(化合價法則)去列式求解不失為一種巧妙方法.首先，設混合物的相對質量為100，Br的相對質量為x，則混合物中Na的相對質量為37，硫的相對質量為(100-x-37)，從而得出Na、S、Br三種原子的原子個數分別為：37/23、(100-x-37)/32、x/80；接著，利用化合價法則列出方程：37×1/23+(100-x-37)×(-2)/32+x(-1)×/80=0；最后，解此方程求出x的值為46.6 g，得出混合物中Br的質量分數為46.6%.

五、整體法

例8 已知在NaHS、MgSO4和NaHSO3組成的混合物中含硫a%，則氧元素的質量分數為____.

解析 由于Na和H的相對原子質量和等于Mg的相對原子質量，所以可以從質量角度將“NaH”視為一個與Mg等效的整體.根據Mg、S質量比為24∶32以及硫的質量分數為a%，可得出混合物中Mg(Na、H)的質量分數為3a/4%，氧的質量分數為1-a%-3a/4%=1-1.75a%.

[1]夏德威.有關化學式的計算類型與例析[J].中學生理科月刊：新中考,2015(6).

[責任編輯：季春陽]

2017-05-01

穆玉鵬(1976.2- )，男，山東濱州，一級教師，本科，從事高中化學教學研究.

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1008-0333(2017)16-0090-02