有关化学式计算的几种典型例题

有关化学式计算的几种典型例题初中化学教材中所涉及的计算主要有三大类，即溶液中有关溶质质量分数的计算，根据化学方程式的计算和根据化学式的计算，其中根据化学方程式计算和有关溶质质量分数的计算又可有综合题型，这是学生知识综合素质的体现。但学生在学完化学式的计算后，总认为只能做几种简单的计算，如：求相对分子质量、物质中各元素的质量比、物质中某元素的质量分数、求化合价等，但对于知识延伸所涉及的计算无从下手，现对有关化学式计算的几种延伸题型作以下总结：类型1、已知物质中各元素的质量比和相对原子质量之比，求化学式。【例1】已知由A、B两元素组成的化合物中，A、B两元素的质量比为7﹕3，A、B两元素的相对原子质量之比为7﹕2，求该化合物的化学式。【剖析】此类题的解题思路一般为：先设出此化合物的化学式，然后利用物质中两元素的质量比和相对原子质量之比的计算关系式，求出原子个数比，写出化学式。(注意：由于A、B的位置不固定，可有两种形式)解：设此化合物的化学式为AxBy，A的相对原子质量为A，B的相对原子质量为B。由题意可知：可求得：x﹕y=2﹕3∴该化合物化学式为A2B3或B2A3。类型2、根据相对分子质量和各元素的质量分数，求化学式。【例2】已知某有机物的相对分子质量为46，其中C、H、O的质量分数分别为52.2％、13.0％、34.8％，求此有机物的化学式。【剖析】此类习题首先观察C、H、O三者的含量加在一起为100％，确定物质中只含有C、H、O三种元素，再根据分子质量和各元素的含量，求出化学式中各元素的原子个数，写出化学式。解：C原子个数＝H原子个数＝O原子个数＝∴此有机物的化学式为C2H6O类型3、巧解：已知混合物中各成分化学式及某元素的质量分数，求另一种元素的质量分数。【例3】已知FeSO4和Fe2(SO4)3两种物质的混合物中，硫元素的质量分数为a％，求混合物中铁元素的质量分数。【剖析】解决此类习题要求学生有敏锐的观察力，因为直接求难以求出。仔细观察两种物质的化学式，不难看出两种物质化学式中硫原子和氧原子的个数比都为1﹕4，所以混合物中两种元素的质量比为32﹕16×4＝1﹕2，即氧元素的质量为硫元素的2倍，由硫元素的质量分数，可求出氧元素的质量分数，剩余的则是铁元素的质量分数。解：由两种物质的化学式可知：物质中氧元素的质量是硫元素的2倍，所以氧元素的质量分数为2a%。则铁元素的质量分数为1－a%－2a%＝1－3a%。【注意：此类题还有可能再延伸。例如：(NH4)2S、(NH4)2SO4、(NH4)2HPO4三种物质的混合物中，已知氮元素的质量分数为28％，求混合物中氧元素的质量分数。此题根据H、P、S三元素的相对原子质量关系：1＋31＝32，可把(NH4)2HPO4看成(NH4)2SO4，再根据上题方法来求，最终答案为32％。】类型4：已知混合物中两种元素的质量比，求物质的质量比。【例4】在FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的混合物，铁元素和氧元素的质量比为21﹕8，则FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比可能为（）（A）9﹕20﹕5（B）5﹕20﹕9(C)8﹕21﹕29(D)9﹕20﹕13【剖析】对于此题由于三种物质不容易做，但仔细一算Fe3O4中铁与氧的质量比恰好为21﹕8，因此可排除Fe3O4（无论含多少都不影响结果），只需求出FeO、Fe2O3的质量比即可。对于FeO、Fe2O3两物质可分别设质量为x、y，然后根据铁与氧的质量比为21﹕8，可列关系式，最后求得FeO和Fe2O3的质量比为9﹕20，故答案为A、D。【答案】A、D。解法二﹕巧解，观察FeO、Fe2O3、Fe3O4化学式间有关系，即FeO、Fe2O3两化学式按1﹕1相加，恰好配成Fe3O4的形式，故FeO和Fe2O3的质量比可计算为（56+16）﹕(56×2+16×3)=9﹕20。故答案为A、D。类型5，已知样品中某元素的含量，求可能含有的杂质。【例5】已知某硝酸铵样品中的氮元素的质量分数为38%,且只含有下列物质中的一种杂质，则可能为()。（A）NH4Cl（B）NH4HCO3(C)CO(NH2)2(D)(NH4)2SO4【剖析】通过计算可得到：NH4NO3、NH4Cl、NH4HCO3、CO(NH2)2、(NH4)2SO4含氮量分别为：35％、26.2％、17.7％、46.7％、21.2％，样品中含氮量高于纯净的NH4NO3的含氮量，所以应含有杂质的含氮量应高于38％，才有可能混合成此题的样品。故答案应选C。【答案】C注意：此题涉及几种氮肥含氮量的计算结果，以后还会经常用到，为了减少计算，可让学生记牢，以便直接运用。类型6，有关纯度的计算。【例6】已知某Fe2O3样品中铁元素的质量分数为63％（杂质不含铁元素），求此氧化铁样品中的质量分数。【剖析】此类习题涉及纯度的计算，但课本中没有给出纯度的公式，所以应先推导出公式，再让学生理解运用，其推导过程为：设样品的质量为m，氧化铁的质量分数为x％。根据题意得出等式：则注意：只需求出x％，即是所求答案，由此可推导出纯度的公式解：纯氧化铁中铁元素的质量分数：根据公式得:答：此氧化铁在样品中的质量为90％。根据化学式的计算例题解析根据化学式进行计算，求化合物中各元素的质量比，须指明是哪种元素之间的质量比；化合物中某元素的质量分数，算式中分母是化合物的相对分子质量，分子是该元素的相对原子质量乖以该元素的原子个数。相对分子质量是化学式中各原子的相对原子质量之和，元素的质量比是各元素的“相对原子质量×原子个数”之比，元素的质量分数是该元素的“相对原子质量×原子个数”除以相对分子质量。这是关于化学式的最基本的计算。近年来，各地化学中考题的内容与生活、环境保护、工农业生产密切联系，有关化学式的计算亦是如此。一、计算相对分子质量例1：计算O2、KClO3、2Ca(OH)2的相对分子质量O2的相对分子质量=16×2=32KClO3的相对分子质量=39+35.5+16×3=122.52Ca(OH)2的相对分子质量=2×〔40+（16+1）×2〕=148练习1：神州七号载人航天飞船的火箭发射是以偏二甲肼（C2H8N2）为燃料以N2O4为助燃物，C2H8N2是由______元素组成，1个C2H8N2分子共有____个原子，2C2H8N2的相对分子质量等于___二、计算各元素的质量比和纯净物中元素的质量分数例2：（2009海南）三聚氰胺化学式为C3H6N6）是一种化工原料，有轻微毒性，计算：(1)三聚氰胺相对分子质量：⑵三聚氰胺中碳、氢、氮元素的质量比：⑶三聚氰胺中氮元素的质量分数（精确到0.1%）。[解答](1)12×3＋1×6＋14×6==126⑵C∶O∶N==12×3：1×6：14×6==36∶6∶84==6∶1∶14练习1.（2009湛江）苯甲醇（分子式为C7H8O）在医疗上曾做溶剂来溶解青霉素钾盐一减轻注射时的疼痛，但是不断有试验数据显示，苯甲醇与臂肌挛缩存在相关性，会造成患者“青蛙腿”。因此，苯甲醇作为青霉素钾盐注射溶剂的方法已逐渐被淘汰。请回答：（1）一个苯甲醇分子由个原子构成。（2）苯甲醇中碳、氢、氧三种元素的质量比为（填最简单整数比）。（3）苯甲醇中C元素的质量分数为（结果保留到0.1%）。练习2．（2009无锡）目前流行的甲型H1N1流感病毒，使得抗病毒药物达菲(Tamiflu)再次受到人们的“关注”。达菲可由中药八角中提取的莽草酸(shikimicacid)为原料合成，莽草酸的化学式为C7H10O5。请回答下列问题：(1)莽草酸中碳、氢、氧三种元素的原子个数比为。(2)莽草酸的相对分子质量为。(3)莽草酸中碳元素的质量分数为（保留一位小数）。三、计算物质或元素的质量例3.（2009宜昌）“达菲”是目前世界上预防甲型H1N1流感的良方之一。生产药品的主要原材料是我国传统香料八角茴香中所含的莽草酸，根据其化学式(C7H10O5)计算：（1)莽草酸中碳元素和氢元素的质量比为；(2)174g莽草酸中含有g氧元素。（1）C∶H==12×7：1×10==84∶10==42∶5练习3（2009襄樊）某农田作物生长需要3.5Kg氮元素，则需使尿素[CO（NH2）2]___________Kg。四、化学式计算在实际生活中的应用（含有杂质的计算）例4：小强同学在公共场所围墙上看到一则化肥广告（如右图）。回校后，小强通过计算氮的质量分数发现该广告是虚假广告。（1）请你写出小强的计算过程和判断依据。（2）小强认为此广告会坑害农民，向有关部门反映，技术监督局对该产品取样分析，发现氮元素质量分数仅为28.0%，则该产品中硝酸铵的质量分数为。因为广告上标明的含氮量（38%）超过了纯硝酸铵的含氮量（35%），所以该广告是虚假广告；练习1.（2009南通）某品牌果汁的包装盒上标明维生素C含量≥50mg／100mL。（1）中学生每天需要约60mg维生素C。若完全从果汁补充，则需要该品牌果汁mL。（2）已知：维生素C的相对分子质量为176，维生素C中C、H、O三种元素的质量比为9∶1∶12。则维生素C的化学式为练习2（2009江苏）2009年6月1日，国家《食品安全法》正式实施，在食品行业中“免检”一词已成为历史，“凡食品必检、不合格不上市”成为最基本原则。某检测站对某品牌奶粉进行检测。取该奶粉样品100g，使其中蛋白质中的氮元素完全转变成氨气，用50g溶质质量分数为9.8%的稀硫酸恰好完全吸收【2NH3+H2SO4＝（NH4）2SO4】。产生氨气的质量为1.7g。计算并回答下列问题：（1）该奶粉中含氮元素的质量分数。（2）奶粉中蛋白质含量的国家标准为：每100g奶粉中含蛋白质12g～25g。蛋白质中氮元素的平均质量分数为16%，则合格奶粉中氮元素的质量分数范围为；通过对比说明上述检测的奶粉是否合格？（3）上述奶粉若不合格，不法奶商为使其“合格”，常在奶粉中添加化工原料三聚氰胺（化学式C3N6H6），以提升奶粉检测中的含氮量，造成蛋白质达标的假象。请你计算100g上述不合格奶粉中至少需要加入多少克三聚氰胺，才能成为“合格”奶粉