专题十七 化学计算 守恒法 元素守恒 电荷守恒 电子转移守恒 组成推算 组成配比守恒 平衡量计算 平均组成法 化学计算 平均法 含量检测 平均式量法 样品量综算 质量差量 差量法 体积差量 物质的量差量 【备考策略】近三年的江苏高考题中，计算题主要出现在关NA的计算、有机物组成的定性分析、利用滴定法进行的样品中某物质含量测定、盖斯定律的运用。可以预见，2013年高考题中，有关NA的计算、盖斯定律的运用，仍然是高考的必考题，有关化学平衡、电离平衡为载体的计算，以化学实验为依托的关滴定法进行的某微粒含量的测定，在试题中出现的几率也很大。
类型一、基础计算
例1．将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100 mL4.40 mol/L盐酸中，充分反应后产生896 mL H2(标准状况)，残留固体1.28 g。过滤，滤液中无Cu2+。将滤液加水稀释到200 mL，测得其中c(H+)为0.400 mol/L。则原混合物中单质铁的质量是 A．2.4g B．3.36g C．5.60g D．10.08g 【考点透视】化学计算的常用方法和技巧 方法 规律与技巧
差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓“理论差量”，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，
差量法
也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。
化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、
守恒法
质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化—还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。
实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关
关系式法
系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。 所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算术平均值Mr，
平均值法 一定介于两者之间。所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr1和Mr2
的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。
“极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混
极端假设法 合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最
大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。
有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、
讨论法
讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围；4、讨论不定方程的解。
【变式训练1】（2012·金陵中学模拟）某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50 mL b mol·L－1的硝酸溶液中，加热使其充分反应（假设硝酸只被还原成NO）。下列说法正确的是 A．若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属不再溶解
B．若金属全部溶解后，再加入KSCN溶液，则溶液一定呈血红色 C．若金属全部溶解，且产生336 mL气体（标准状况），则b = 0.3 D．当溶液中金属离子只有Fe3＋、Cu2＋时，则a与b的关系为：b≥80y(1－
)
类型二、混合物含量计算
例2．四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域，实验室对四氧化三铁纳米微粒样品进行检测。 一、定性检测：产品中铁元素价态检测
试剂主要有：3mol/L硫酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液、20%硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水 （其它用品任选） （1）请选用上述试剂完成下表 步骤 操作 1 2 3 4 取一定量3mol/L硫酸于试管中，加热煮沸去除溶解氧 取少量产品于试管中加适量步骤1处理好溶液溶解，配成溶液 取少量步骤2配好溶液于试管中，滴加几滴20%硫氰化钾溶液，振荡 现象、结论 固体溶解，溶液呈浅黄色 ，产品含有Fe3+ ，产品含有Fe2+ 二、定量测定：
(2)称取23.2g样品于烧杯中，加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，待固
体完全溶解后，向所得溶液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。取滤液体积的1/10用浓度为0.200 mol·L－1的酸性KMnO4滴定，至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。样品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比为 。 三、结果讨论
（3）样品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比略大于2：1的可能原因是 。 【热点透视】定量实验中的分析处理 实验 测定方法
质量测定：固体和液体称量、气体增重（通过液体或固体吸收）称量
含量测定 体积测定：气体排液体（水、有机溶剂、溶液）测定
物质的量浓度测定：滴定法
有效数字：实际上能够测量到的数字，包括全部可靠数字及一位不确定数
数据处理 字在内。计算结果要与小数点后位数最少的数一致。
有效数据：定量实验中重复数据需要甄别，删除不合理数据。
【变式训练2】（2012·南京市二模）聚合硫酸铁的化学式可表示为[Fea(OH)b(SO4)c]m。取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，将所得溶液平均分为两等份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.7475g。另一份溶液，加热煮沸后，滴加稍过量SnCl2溶液，使Fe3+还原为Fe2+，用甲基橙除去过量SnCl2。然后用0.02000 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定，到达滴定终点时共用去K2Cr2O7标准溶液50.00mL。计算聚
合硫酸铁晶体中a、b、c的最简整数比。
（已知：Cr2O72—+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O） 类型三、流程题中的综合计算 例3．（2012·扬州市三模）黄色固体聚合硫酸铁（SPFS）是一种重要的无机高分子絮凝剂，极易溶于水，作为工业和生活污水处理等领域具有重要的应用。SPFS可表示成Fex(OH)y(SO4)z·nH2O。工业上常用的一种制备流程为：
水解、聚合 NaClO3 减压蒸发 SPFS 绿矾 酸性介质
在SPFS的多个质量指标中，盐基度是重要的质量指标之一，盐基度定义为：盐基度＝n(OH-)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH-)、n(Fe)分别表示固体聚合硫酸铁中OH－和Fe的物质的量。试回答下列问题。
（1）写出在酸性介质中用NaClO3氧化FeSO4·7H2O的离子方程式。
（2）取7.51 g某固体聚合硫酸铁溶解于水，向其中加入过量的BaCl2溶液到沉淀完全,经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀10.48 g,向上述滤液中加入NH3·H2O，调节溶液pH=6，经过滤、洗涤、干燥得Fe2O3固体2.80 g。试计算该固体聚合硫酸铁的盐基度。 （3）计算出该固体聚合硫酸铁样品的化学式。
【特别提醒】化学计算，需防下列错误出现：①分子式写错 ②化学方程式写错或不配平或配平错 ③用关系式计算时，物质的量关系式不对 ④相对分子质量算错 ⑤讨论题，缺讨论过程 ⑥给出两种反应的量，不考虑一反应物过量（要有判断过程） ⑦要求写出计算规范过程：解、设未知量、方程式或关系式，计算比例关系、比例式主要计算过程、答、单位、的题目还要写出推理过程，不要省略步骤，计算过程要带单位。注意题中对效数字的隐性要求，如所给数据都为位效数字，或都为含小数点后两位小数的数据。 【变式训练3】（2011·苏南四市二模）某工厂用CaSO4、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4，
其工艺流程如下：
提纯 (NH4)2S 滤过滤 足量NH3 适量CaSO4悬浊甲 乙 生石灰 煅烧 CaCO CO2（循环使用）
已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10―9 ，硫酸钙悬浊液中CaSO4136kg?m―3，生产过程中CO2的利用率为90%，并测得滤液中c(CO32―)为0.001 mol?L―1。
（1）甲中通入CO2后发生反应的方程式为： 。 （2）求Ksp(CaSO4) ＝ （忽略溶液体积变化）。 （3）若每天用1000 m3的悬浊液，试计算： ① 可生产纯度为95%的(NH4)2SO4多少吨？
② 还需要补充含90êCO3的大理石多少吨？（计算结果保留一位小数）
1．19.2 g Cu与适量浓HNO3反应，当铜全部反应后，共收集到标准状况下的气体11.2L(不考虑NO2转化为N2O4)，反应消耗的硝酸的物质的量可能是
A.1 mol B. 1.1 mol C．2.2 mol D.2.4mol 2．（2011·苏南四市二模）2.8gFe全部溶于一定浓度、200mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体1.12L，测得反应后溶液的pH为1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断正确的是
A．反应前HNO3溶液的浓度为1.0mol·L－1 B．1.12L气体是NO、NO2的混合气体 C．反应后溶液中c(NO3－)＝0.85mol·L－1 D．反应后的溶液最多还能溶解1.82gFe 3．(2012·南通一中模拟)联氨（N2H4）及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N2H4与N2O4反应能放出大量的热。
（1）25℃时，1.00 g N2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l)，放出19.14 kJ的热量。则反应2N2H4(l)+N2O4(l)＝3N2(g)+4H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1。 （2）17℃、1.01×105 Pa，密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.0300 mol·L-1、c(N2O4)=0.0120 mol·L-1。计算反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K。 （3）现用一定量的Cu与足量的浓HNO3反应，制得1.00 L已达到平衡的N2O4和NO2为混合气体（17℃、1.01×105 Pa）,理论上至少需消耗Cu多少克？ 4．（2011·徐州二模）工业上用含锌物料（含FeO、CuO等杂质）制取活性ZnO的流程如
H2SO4 含锌
物料
浸出 残渣 H2O2 氧化、过滤 Fe(OH)适量Zn 置换 残渣 NH4HCO 过滤、洗涤 沉淀 烘干、焙烧 CO2、H2O 活性ZnO
下：
（1）上述流程中，浸出时用的是60% H2SO4（密度是1.5 g/cm3），如配制100 mL这种H2SO4溶液，则需要18.4 mol·L－1的浓硫酸 mL（保留一位小数）。
（2）加入氧化剂H2O2后，有Fe(OH)3沉淀出现，没有Cu(OH)2沉淀出现，若溶液中c(Fe3+)=2.6×10－18 mol·L－1，则溶液中c(Cu2+)的取值范围是 mol·L－1。（已知
Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10－39，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10－20）
（3）加入NH4HCO3后生成的沉淀是形态均为Zna(OH)b(CO3)c的（a、b、c都是正整数）两种碱式碳酸锌A、B的混合物，若A中a=5、b=6，则生成碱式碳酸锌A的化学方程式为 ▲ 。
（4）取洗涤、烘干后的碱式碳酸锌A和B的混合物49.70 g（其物质的量为0.10 mol），高温焙烧完全分解得到37.26 g ZnO、3.584 L CO2（标准状况）和水，试通过计算求出碱式碳酸锌B的化学式。
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