中考化學計算技法實例五則

陳繼清+葛德新

化學計算教學是初中化學教學中的一個重要組成部分，也是各地中考的重要內容，化學計算的學習是一個綜合應用和理解化學概念、原理的過程，并非單純的數學運算，也不是簡單的方法技能，學生在化學計算學習的過程中，中考能逐步培養思維能力以及分析問題、解決問題的能力.我在平時的化學計算教學中發現了一些化學計算方面的技巧，并在所教班級、年級及交流學校得到推廣使用，反響良好，也對學生進入高中階段的化學學習起到很好的促進作用.

實例一：離子所帶電荷與質子數、電子數的關系

在平時的教學中，多數教師對有關離子所帶電荷與質子數、電子數的關系思考不多，通常是教會學生原理，即陽離子中質子數多于電子數，兩者數值之差即為其所帶的正電荷數，而陰離子中質子數少于電子數，兩者數值之差即為其所帶的負電荷數，但是在遇到具體問題時，學生往往又容易搞錯，本人經過深入觀察和思考，發現離子所帶電荷與質子數、電子數存在巧妙關系，經過多年教學運用，發現學生掌握此關系后再去解題，則會事半功倍，效果很好！

如：鋁離子的結構示意圖為 Al3+，按此順序書寫，則有10+3=13，即電子數與陽離子所帶“正電荷”之和等于質子數！

同樣，硫離子的結構示意圖為 S2-，可見，按此順序書寫，則有18+（-2）=16，即電子數與陰離子所帶“負電荷”之和等于質子數！

兩者統一原理如下：若離子Xm±的質子數為a，電子數為p，則有p±m=a.

例1元素X的核電荷數為a，它的陽離子Xm+與元素Y的陰離子Yn-電子層結構相同，則元素Y的核電荷數是（）.

A.a+m+nB.a-m-nC.m+n-aD.m-n-a

解設Xm+的電子數p，則有p+m=a. 即p=a-m；而陰離子Yn-的電子數也為p，即a-m，故陰離子Yn-的質子數為a-m-n.答案選B.

例2X、Y、Z、Q四種元素的核電荷數分別為a、b、c、d，若它們的離子Xm+、Yn+、Zm-、Qn-的電子層數相同.下列關系正確的是（）

A.a-b=n-mB.b-d=2nC.c-d=m+nD.a-c=0

解據原理，可知離子Xm+、Yn+、Zm-、Qn-的核外電子數分別對應為 Xm+（a-m），Yn+（b-n），Zm-（c+m）、Qn-（d+n），括號內為電子數.

由于電子數相同，得a-m=b-n=c+m=d+n，整理得a-b=m-n，a-d=m+n，b-d=2n，c-d=n-m，a-c=2m，其中只有B選項正確.

實例二：分子個數比在化學式計算中的運用

有關化學式的計算是化學計算中的一個重點，也是難點，其中有這種類型：已知等質量的兩種物質（如CO和CO2或SO2和SO3），求其中某元素（如氧元素）的質量比，或已知兩種物質中某元素的質量相等，求兩種物質的質量比.學生在處理這類問題時比較困難，但在教學中我發現有學生給我啟發：若同種元素的質量相等，則他們的原子個數也一定相等！于是總結得出以下解題模式：

同種元素原子的個數比→兩物質分子個數比→兩物質質量比

例2已知CO和CO2氣體各一瓶，測得其中所含氧元素質量相等，則兩種物質的質量比為，碳元素質量比為.

解據題意，兩物質中氧元素質量相等，則氧原子個數相等，所以兩物質的分子個數比必為2∶1.

即2CO——CO2

質量比為56∶44等于14∶11

亦可得出兩物質中碳原子個數比為2∶1，即碳元素質量比為2∶1.

例2已知SO2和SO3各一份，測得其中所含氧元素質量相等，則兩種物質的質量比為，硫元素質量比為.

〗解：據題意，兩物質中氧元素質量相等，則氧原子個數相等，所以兩物質的分子個數比必為3：2.

即 3SO2——2SO3

質量比為192：160等于6：5

亦可得出兩物質中硫原子個數比為3：2，即硫元素質量比為3：2.

例3.已知CO和CO2氣體各一瓶，測得質量相等，則兩種物質中碳元素的質量比為 ，氧元素質量比為 .

解：設CO和CO2的分子個數比為a：b.

即aCO——bCO2

質量比為 28a：44b

由題意得 28a=44b 推出a：b=11：7

即11CO——7CO2

可得兩種物質中碳元素的質量比為11：7，氧元素質量比為11：14.

實例三：粒子個數比在有關化學方程式計算中的運用

在有關化學方程式計算的選擇題中，有一些是求物質元素組成和質量或是判斷物質之間化學計量數的，也是一些地區中考選擇題的壓軸題，既是重點也是難點，如果能通過數據計算求出已知物質之間的粒子個數比，則能很快解決問題.

例3地球大氣的演化經歷了原始大氣、次生大氣和現代大氣三個階段，次生大氣中部分成分的微觀示意圖如下：

一定條件下，3.4g甲物質和4.8g氧氣恰好完全反應，生成5.4g乙物質和另一種物質X，下列判斷不正確的是（ ）

A.物質甲的化學式是NH3

B.物質X的質量為2.8g

C.物質X中含兩種元素

D.該反應化學方程式中物質X與O2的化學計量數之比為2：3

解由圖示可知，甲為NH3，乙為H2O，丙為CO2；又據質量守恒定律可知生成的物質X應為（3.4g+4.8g-5.4g）為2.8g；而一個NH3分子、一個O2分子、一個H2O分子的相對質量分別為17、32、18；所以可得出這三種物質的粒子個數比為（3.4g/17）∶（4.8g/32）∶（5.4g/18）=4∶3∶6，可知此化學方程式大致為

4NH3+3O26H2O+，

據質量守恒可知，內只可填2N2，整個化學方程式為

4NH3+3O26H2O+2N2 本題應選C.

例2.將乙醇和氧氣置于密閉容器中引燃，測得反應前后各物質的質量如下：

物質乙醇氧氣二氧化碳水X反應前質量/g4.68000反應后質量/g004.45.4m

下列說法正確的是-----------------------（ ）

A.反應后X的質量為3.0 g

B.X中一定含有碳元素和氧元素

C.X中一定含有碳元素和氫元素

D.X中兩種元素的質量比為1：1

解：此題中由于一個乙醇分子、一個氧氣分子、一個二氧化碳分子、一個水分子的相對質量分別為46、32、44、18，所以可得出該反應中這四種物質的分子個數比為

（4.6g/46）：（8g/32）：（4.4g/44）：（5.4g/18）=2：5：2：6

可知此化學方程式大致為2C2H6O+5O2點燃2CO2+6H2O+，

據質量守恒可知，內只可填2CO，X為CO；

整個化學方程式為

2C2H6O+5O2點燃2CO2+6H2O+2CO本題應選B.

實例四：賦值法在化學式計算中的巧妙運用

在化學式的計算中，經常會涉及到兩種物質的質量關系，此時可將其中一種物質的質量設為定值（為便于后幾步計算，定值與其相對分子質量相等），而另一物質則設為未知數x，這樣就將難題轉化為求一個未知數x的問題了.

例4現有CO和CO2組成的混合氣體，測得其中碳元素的質量分數為36%，求CO和CO2的質量比.

解因為Mr（CO）=28，Mr（CO2）=44

故定CO2的質量為44g，而CO的質量則另設為x，（44gCO2中含碳元素恰好為12g，）

據題意得12g+x（12/28）=（44g+x）36%

解得x=56g，則m（CO）∶m（CO2）=56∶44=14∶11

例2.現有O2和CO2組成的混合氣體，測得其中碳元素的質量分數為20%，求混合氣體中O2和CO2的質量比.

解：因為Mr（CO2）=4444gCO2中含碳元素恰好為12g，

故可定混合氣體中碳元素的質量為12g，則其中CO2的質量為44g.

m（混合氣體）=12g/20%=60g

m（O2）=60g-44g=16g

混合氣體中m（O2）：m（CO2）=16：44=4：11

實例五：差量法在計算中的巧妙運用

化學計算中經常會涉及固體或氣體質量的變化，而如果能找出質量變化的原因，巧妙運用差量法來解決，則化難為易，效率大大提高.

例5某鋼鐵廠為分析赤鐵礦石中Fe2O3的質量分數，準確稱取20g樣品，在高溫條件下用足量的CO氣體來還原，充分反應（假設其他雜質不與CO反應）后冷卻、稱重，質量為15.2g，計算該赤鐵礦石中Fe2O3的質量分數

解根據化學方程式 3CO+ Fe2O3高溫2Fe+3CO2 可知，固體質量減少是由于Fe2O3轉化成了Fe.故設樣品中m（Fe2O3）=x

3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2固體質量減少量（Δm）

16011248

x（20g-15.2g）=4.8g

列式計算得x=16g.

所以赤鐵礦石中Fe2O3的質量分數=（16g/20g）×100%=80%

例2.已知：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2.在密閉容器中，將6.6gCO2與一定量的Na2O2固體充分反應后，氣體變為3.8g.下列說法正確的是（）

A.3.8g氣體全部是O2

B.3.8g氣體通過足量NaOH溶液后，氣體減少2.2g

C.反應后的固體是混合物

D.生成Na2CO3的質量為15.9g

解：根據化學方程式可知，氣體質量減少是由于CO2轉化成了O2.故設樣品中m（CO2）=x，m（Na2CO3）=y，m（O2）=z

2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2 氣體質量減少量（△m）

88212 3256

xyz （6.6g-3.8g）=2.8g

列式計算得x=4.4g y=10.6gz=1.6g

不難得出：生成O2 應為1.6g，CO2殘余2.2g，又由于CO2過量，則Na2O2完全反應，反應后的固體只是Na2CO3，質量為10.6g.故本題應選B.