重要概念的含义与应用

　　化学计算是借助于用数学计算的知识，从量的方面来对化学的概念或原理加深理解或通过计算进一步掌握物质的性质及其变化规律。另外，通过计算还能培养分析、推理、归纳等逻辑思维能力和解决实际问题的能力。

　　初中化学计算的主要内容如下：

　　(一)有关化学式的计算

　　用元素符合来表示物质组成的式子叫做化学式。本知识块的计算关键是抓住这一概念，理解概念的含义，并要深刻理解化学式中各符号及数字的意义，处理好部分与整体之间的算术关系。

　　1.计算相对分子质量。

　　相对分子质量是指化学式中各原子的相对原子质量的总和。通过化学式可以计算出该物质的相对分子质量，也可以通过相对分子质量，求某物质的化学式。在计算的过程中应注意化学式前面的数字(系数)与相对分子质量及元素符号右下角的数字与相对原子质量之间的关系是“相乘”不是“相加”；若计算结晶水合物的相对分子质量时，化学式中间的“·”与结晶水的相对分子质量之间是“相加”不是“相乘”。

　　例　计算5CuSO4·5H2O的相对分子质量总和。

　　5CuSO4·5H2O=5×[64+32+16×4+5×(1×2+16)]

　　=5×[160+5×18]

　　=1250

　　2.计算化合物中各元素的质量比

　　宏观上物质是由元素组成的，任何纯净的化合物都有固定的组成，这样可以计算化合物中所含元素的质量比。计算的依据是所含元素的质量比，等于微观上每个分子(即化学式)中各种原子的个数与其原子量的乘积之比。

　　例　计算氧化铁中铁元素和氧元素的质量比。

　　氧化物的化学式：Fe2O3，则

　　Fe∶O=56×2∶16×3=112∶48=7∶3

　　3.计算化合物中某元素的质量分数

　　宏观上化合物中某元素的质量分数等于微观上化合物的每个分子中，该元素的原子的相对原子质量总和与化合物的相对分子质量之比，即：

　　化合物中某元素质量比=×100%

　　例　计算硝酸铵(NH4NO3)中，含氮元素的质量分数。

　　w(N)=　　　　　　　　　　　　　　×100%=35%

　　(二)有关化学方程式的计算

　　化学方程式是用化学式表示化学反应的式子，这样，化学方程式不仅表达了物质在质的方面的变化关系，即什么是反应物质和什么是生成物质，而且还表达物质在量的方面的变化关系，即反应物质和生成物质的质量关系，同时包括反应物质和生成物质的微粒个数关系，这是有关化学方程式计算的理论依据。

　　1.有关反应物和生成物的计算

　　这是化学方程式计算中最基础的题型，要深刻理解化学方程式的含义，理解反应物质和生成物质在微观上和质量上的关系。例如将一氧化碳在空气中点燃后生成二氧化碳的化学反应中，它们的关系：

　　2CO　+　　O2　　　2CO2

　　微粒比：2　　　∶　　1　　　∶　　　　2

　　质量比：2×28　∶　　32　∶　　88(7∶4∶11)

　　*体积比：2　∶　　1　　　∶　　　　2

　　(同温、同压)

　　质量守恒：56+32=88

　　可以看出，化学方程式能表达出多种量的关系，这些关系都是解答有关化学方程中的已知和未知的隐含的已知条件，这些条件都可以应用于计算时的“桥梁”，是整个计算题的基础和依据。

　　2.不纯物的计算

　　化学方程式中所表示的反应物和生成物都是指纯净物，不纯物质不能代入方程式进行计算。遇到不纯物质时，需要将不纯物质换算成纯净物质的量，才能代入方程式，按质量比进行计算。计算关系为：

　　纯净物的质量=不纯物的质量×纯净物的质量分数

　　例　用含Fe2O3 75%的赤

　　解：20吨赤铁矿石中含纯Fe2O3的质量为：20吨×75%=15吨

　　设可炼出含杂质4%的生铁质量为x

　　Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

　　160　　　　　　112

　　15吨　　　　　(1-4%)x

　　x=　　　　　　　=12.5吨

　　3.选量(过量)计算

　　化学方程式计算的理论依据就是质量守恒定律。在质量守恒定律中，“参加反应的各物质的质量总和，等于反应生成的各物质的质量总和”。要着重理解“参加”两个字的含义，即没有“参加”反应的物质，就不应计算在内。在有些计算题中，给出了两种反应物的质量，求生成物，这时就必须考虑，给出的两种物质的质量是否都恰好参加了反应。这时思考的范围就应大一些。

　　例　今有氢气与氧气的混合气共20克，在密闭的容器中点燃，生成水18克，则下列分析正确的是()

　　(A)氢气10克，氧气10克　　(B)氢气2克，氧气18克

　　(C)氢气4克，氧气16克　(D)氢气1克，氧气19克

　　根据化学方程式，求出氢气在氧气里燃烧时氢气与氧气的质量比，然后进行比较。

　　2H2 + O2 2H2O

　　4 ∶ 32　∶ 36

　　1 ∶ 8∶ 　　9

　　氢气在氧气中燃烧时，氢气与氧气的质量比为1∶8，即若有1克氢气需要氧气8克；若有2克氢气需要氧气16克。本题中生成18克的水，则必然是氢气2克，氧气16克。故(B)、(C)选项都有可能。若按(B)选项会剩余2克，氧气没有参加反应；若按(C)选项会剩余2克氢气。故本题答案为(B)和(C)。这样会得出一个结论：若遇两个已知量，是按少的量(即不足的量)来进行计算。

　　4.多步反应的计算

　　从一个化学反应中求出的质量，用此量再进行另一个化学反应或几个化学反应的连续计算，求最后一个化学反应的量，一般称之为多步反应的计算。

　　例　计算用多少克的锌跟足量稀硫酸反应生成的氢气，能跟12.25克的氯酸钾完全分解后生成的氧气恰好完全反应生成水。

　　本题涉及三个化学反应：

　　Zn+H2SO4(稀)＝ZnSO4+H2↑

　　2KClO3 2KCl+3O2↑

　　2H2+O2 2H2O

　　可以用三个化学方程式中的微粒关系，找出它们的已知量与未知量的关系式：

　　2KClO3～3O2～6H2～6Zn　　即KClO3～3Zn

　　设需用锌的质量为x，根据上述关系式，

　　KClO3 ～ 3Zn

　　122.53×65

　　12.25克x

　　x=　　　　　　　　=19.5克

　　从以上的有关化学方程式的计算可以看出，在计算的过程中，主要应用的关系式是质量比，在一个题目中，最好用统一的单位，若试题中给出了两个量的单位不一样，可以换算成比较方便有利于计算的一个单位，这样可避免发生错误。关于化学方程式计算的解题要领可以归纳为：

　　化学方程式要配平，需将纯量代方程；

　　量的单位可直接用，上下单位应相同；

　　遇到有两个已知量，应找不足来进行；

　　遇到多步的反应时，关系式法有捷径。

　　(二)有关溶液的计算

　　溶液是一种或几种物质分散到另一种物质里形成均一、稳定的混合物，在有关溶液的计算中，要准确分析溶质、溶剂、溶液的质量，它们的最基本的质量关系是：

　　溶质质量+溶剂质量=溶液质量

　　应注意此关系中，溶质质量不包括在溶液中未溶解的溶质的质量。

　　1.溶解度的计算

　　固体物质溶解度的概念是：在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。

　　根据溶解度的概念和溶液中溶质、溶剂和溶液的量的关系，可进行如下的有关计算。

　　(1)根据在一定温度下，某物质饱和溶液里的溶质和溶剂的量，求这种物质的溶解度。

　　(2)根据某物质在某温度下的溶解度，求该温度下一定量的饱和溶液里含溶质和溶剂的质量。

　　(3)根据某物质在某温度下的溶解度，求如果溶剂质量减少(蒸发溶剂)时，能从饱和溶液里析出晶体的质量。

　　(4)根据某物质在某温度下的溶解度，求如果温度变化(降温或升温)时，能从饱和溶液里析出或需加入晶体的质量。

　　2.溶液中溶质质量分数的计算

　　溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。初中化学中常用百分数来表示。溶液中溶质质量分数的计算式如下：

　　溶质的质量分数=　　　　　　×100%

　　溶质质量分数的计算题可以有：

　　(1)已知溶质和溶剂的质量，求溶液的质量分数。

　　(2)已知溶液的质量和它的质量分数，求溶液里所含溶质和溶剂的质量。

　　(3)将一已知浓度的溶液加入一定量的水进行稀释，或加入固体溶质，求稀释后或加入固体后的溶液的质量分数。

　　3.溶液度与溶液质量分数之间的换算

　　在一定温度下，饱和溶液里溶质质量、溶剂质量、溶液质量之比，是一个固定的值，也就是说饱和溶液里溶质质量分数是恒定的。在计算中首先要明确溶液度与溶液质量分数两个概念的本质区别。其次是要注意条件，必须是在一定温度下的饱和溶液，才能进行换算。

　　溶解度与溶液中溶质质量分数的比较如下：

　　溶解度 质量分数

　　量的关系 　　表示溶质质量与溶剂质量之间的关系 　　表示溶质质量与溶液质量之间的关系

　　条件 　　①与温度有关(气体还跟压强有关)　　②一定是饱和溶液 　　①与温度、压强无关　　②不一定是饱和溶液，但溶解溶质的质量不能超过溶解度

　　表示方法 　　用克表示，即单位是克 　　用%表示，即是个比值，没有单位

　　运算公式 　　溶解度=　　　　　　×100 %=　　　　　　×100%

　　换算公式 饱和溶液中溶质质量分数=　　　　　　　　×100%

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