化学竞赛--计算题汇总

化学竞赛--计算题汇总2009年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第十九届天原杯)复赛试题这是2009年天原杯附加题的第一题，是有关溶液的计算问题。题目为：向100g质量分数分别为3.65％盐酸和12％MgSO4的混合溶液中，滴加质量分数为3.42％的Ba(OH)2溶液至过量。(为便于计算设溶液的密度为1g／cm3)(1)请将产生不同沉淀阶段的沉淀的化学式与加入Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系填入下表：Ba(OH)2溶液体积(V)/mL沉淀的化学式（2）请在下面坐标系中完成沉淀的质量和Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系图线。【解析】（1）首先要从溶液的组成来分析，析出的沉淀有哪些，沉淀要在什么条件下析出？有我们学过的知识可以知道，可能生成的沉淀有硫酸钡和氢氧化镁。Ba(OH)2溶液滴至盐酸和MgSO4的混合溶液中硫酸钡沉淀立即生成（硫酸钡不溶于酸），而氢氧化镁沉淀由于盐酸的存在而不沉淀，直到盐酸完全被氢氧化钡中和后才析出，所以一开始析出的沉淀为硫酸钡。然后随着氢氧化钡的加入逐渐把盐酸中和后，氢氧化镁也开始沉淀，两种沉淀同时生成。氢氧化钡进一步加入，则硫酸钡、氢氧化镁先后逐渐沉淀完全。因此，沉淀有三个转折点：一开始硫酸钡沉淀，遇到第一个转折是盐酸被刚好完全消耗，此时硫酸钡和氢氧化镁同时沉淀；二是硫酸钡沉淀完全（经过计算可以知道硫酸钡先沉淀完全），氢氧化镁继续沉淀；三是氢氧化镁也沉淀完全，沉淀质量不再变化。分析清楚过程后，我们进行定量计算：首先应该计算第一个转折点：盐酸含量为100*3.65%/36.5=0.1mol，因此可以消耗Ba(OH)20.05mol，对应的体积为0.05*171/3.42%=250ml因此，在盐酸没有反应完全或刚好完全反应，即V≦250ml时，沉淀为BaSO4，质量为V*3.42%/171*233=0.0466V接着计算第二个转折点：当盐酸反应完全后，硫酸钡和氢氧化镁开始同时析出，直到硫酸根反应完全。硫酸镁的含量为100*12%/120=0.1mol，因此可以消耗Ba(OH)20.1mol，对应的体积为0.1*171/3.42%=500ml因此在250mlV≦500ml时，BaSO4和Mg（OH）2同时析出，质量为硫酸钡的质量V*3.42%/171*233=0.0466V加上氢氧化镁的质量（V-250）*3.42%/171*58=0.0116（V-250），从而总质量为0.0582V-2.9接着计算第三个转折点：当硫酸钡沉淀完全后，氢氧化镁继续沉淀氢氧化镁完全沉淀需消耗氢氧化钡500ml（与硫酸钡相同），加上盐酸消耗250ml，氢氧化镁完全沉淀，需加入氢氧化钡750ml因此在500mlV≦750ml时，B沉淀的质量为硫酸钡的质量（沉淀完全）0.0466*500=23.3g，加上氢氧化镁的质量0.0116（V-250），从而总质量为0.0116V+20.4最后：当氢氧化镁也沉淀完全后，沉淀质量不再变化，为29.1g因此第一问答案为：Ba(OH)2溶液体积（V）/mL［0~250］（250~500］（500~750](750－沉淀的化学式BaSO4BaSO4、Mg(OH)2Mg(OH)2─（2）根据上面分析的关系式，可画图如下【总结】：这道题考的知识点并不多，关键在于分析。这就是关于溶液的计算的特点，本身知识点并不多，但是变化多，多转了几个弯之后，难度就会变大，只有通过多做题，掌握了分析思路，才能遇佛杀佛，遇魔杀魔。2009年天原杯第30题完全精析将一些CuO粉末加入到100g14%的稀硫酸中，微热至氧化铜全部溶解再向蓝色溶液中加入mg铁粉，充分反应后，过滤，将滤渣烘干得到干燥固体物质mg。求：(1)所加氧化铜的质量；(2)当m取何值时，才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等。【分析】这是一道典型的关于化学方程式的计算题，关键在于分析前后两次反应过程，物质的过量关系。1、氧化铜全部溶解时，硫酸是否过量；2、加入铁粉后，硫酸是否过量。分析的切入点显然在于如何分析反应前后固定的质量均为mg，没有改变。铁粉加入后，首先是将铜置换出来（铜的活动顺序在氢之后），由于铜的相对原子质量比铁大，因此固体物质质量增加。要使得质量不变，则必须存在着一个固体质量减少的过程，因此可以推断出硫酸必然过量，并且与铁反应生成氢气，质量减小。于是我们得知置换铜增加的质量要等于铁与硫酸反应消耗的质量，并且可知Cu被完全置换出来了（否则不会产生置换出氢气，质量不可能相等）。设加入的氧化铜为xmol，（1）则氧化铜溶解消耗的硫酸质量为xmol（2）根据关系式CuO-CuSO4-Fe-Cu，消耗的Fe为xmol，生成的Cu也为xmol，则增加的质量为（64-56）x=8xg，因此与硫酸反应产生氢气的铁粉质量应该也是8xg，即x/7mol，从而消耗硫酸x/7mol因此消耗硫酸的总量为8x/7mol若最终硫酸反应完全，则8x/7=100×14%/98，从而x=1/8，因此质量为10g。进一步计算铁粉的质量：置换铜消耗Fexmol，置换氢气消耗Fex/7mol，因此共消耗Fe8x/7mol，即1/7mol，8g。注意，过量的Fe不影响等式的成立，因此只要m≥8g即可之所以标题为完美解析，在于然而很多参考书，甚至真题的标准答案，忽略了硫酸过量的情况。硫酸过量（即m（CuO）10g）时，我们只要满足加入氧化铜的物质的量与铁粉的物质的量的比例为7：8，也能满足条件，此时只能得出关系式，无法求解具体值【点评】这是将09年天原杯第30题修改后的一道计算题，其解题思路基本相同。难点分析：1）如何把握质量不变这一条件，从而推断出硫酸过量；2）如何分析在硫酸铜和硫酸同时存在的条件下加入铁粉的反应过程；3）建议：此题在出题时，应写明加入过量的铁粉2008年天原杯计算压轴题精析2008年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第十九届天原杯)复赛试题这是2008年天原杯计算题的最后一题，是有关化学方程式的计算问题。题目为：在100mL稀盐酸中加入混合均匀的NaHCO3和KHCO3固体粉末，充分反应后使气体全部逸出。下图是加入粉末的质量与产生CO2（该状况下，气体的密度为1.964g/L）体积的关系。请计算：（1）该盐酸中HCl的质量。（2）若该盐酸为120mL时，加入粉末为58.5g，求产生CO2的体积。（3）若粉末的质量为xg，该盐酸的体积为140mL，产生的CO2体积为yL。试写出粉末质量x（g）与产生CO2体积y（L）之间的关系。参考答案：解析：（1）无论是NaHCO3或KHCO3，1molHCl与其反应均生成1molCO2，因此计算HCl的量只需知道CO2的量；（2）由图可以看出，100ml稀盐酸时，粉末质量大于45.0g时，生成CO2的量不再增加，说明HCl已经反应完全。因此，我们可以判断出当稀盐酸为120ml时，最多可以消耗54g，加入58.5g时，将有粉末剩余。因此，可以根据HCl的比例求算CO2的生成量。（3）同样，当粉末质量/HCl体积≤45.0g/100ml时，HCl过量，所得CO2的质量应根据粉末质量计算，即y=x×11.2/45；当粉末质量/HCl体积≥45.0g/100ml时，则粉末过量，所得CO2的质量由盐酸决定，不随粉末质量的增加而增加。【总结】：一、当遇到混合物关于化学方程式的计算时：1、若混合物存在相似的性质，要善于寻找混合物组分之间的共同点，计算时采取物质的量可以避免式量不同带来的麻烦。如第一问，则无需区分碳酸氢钠和碳酸氢钾；2、能够把混合物看成一个整体时尽量看成一个整体，混合物均匀混合后，无论取得量的多少，其组成是一定的，因此可以看成两种不同性质的物质形成的一种新的物质，虽然性质是分离的。此题第二问和第三问利用的都是这个思维。二、关于化学方程式的计算，原理简单，但题目可以多变，要善于分析，注意总结。2007年天原杯计算压轴题（关于化学式的计算）精析2007年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第十九届天原杯)复赛试题这是2007年天原杯计算题的最后一题，是有关化学方程式以及化学式的计算问题。题目为：合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。（1）当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9∶20时，其催化活性最高，此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为多少？（用小数表示，保留2位小数）（2）以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量碳，发生如下反应：2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂，应向480gFe2O3粉末中加入碳多少克？解析：（1）当组成固定时，质量分数与总量无关我们假定有9gFeO，则有20gFe2O3，9gFeO中，m（Fe）=9*56/（56+16）=7g；20gFe2O3中，m（Fe）=20*56*2/（56*2+16*3）=14g；因此总m（Fe）为21g即29g催化剂中含Fe21g，因此铁的质量分数为0.72（2）要制得活性最高的催化剂，则FeO与Fe2O3的质量之比要为9∶20设反应后FeO质量为x，则Fe2O3的质量为20x/9,根据方程式，要制得x的FeO，需消耗Fe2O3（56*2+16*3）x/（2*（56+16））=10x/9则Fe2O3的总质量应为20x/9+10x/9=10x/3=480g，因此，x=144g然后再根据化学方程式计算出应加入碳144/（4*（56+16））*12=6（g）【总结】一、当混合物组成固定时，元素或物质的质量分数不随混合物的总量而改变，因此，为便于计算，我们可以直接具体设为多少克，而不用设未知数；二、此题的易错点是容易直接通过质量比求算生成的氧化亚铁的质量，从而计算应加入碳的高温量。注意：480g氧化铁在被铁还原后氧化铁和氧化亚铁的总质量并不是480g，而应该小于480g。2006年天原杯计算最难题分析已知CuO被C还原的产物是Cu2O（红色）。现有CuO和木炭粉组成的混合物4.24g，在高温下充分反应后，得到红色固体产物。反应后产生的气体能全部被过量的澄清的石灰水吸收，得沉淀2.00g。试计算所得红色固体产物质量。【解析】反应后产生的气体全部被澄清石灰水吸收，说明反应全部产生二氧化碳，并且二氧化碳的质量可以通过沉淀碳酸钙的质量来求得，为2.00*44/100=0.88g。二氧化碳必定是由C反应生成的，无论是通过还原反应或者是C的燃烧，因此根据C元素守恒，则原混合物中木炭的质量应该为0.88*12/44=0.24g，因此氧化铜的质量为4g根据反应方程式：4CuO+C==2Cu2O+CO2可得：0.24g木炭可以还原氧化铜0.24*（4*80）/12=6.4g4g，因此炭粉过量，氧化铜全部被还原，从而4CuO+C==2Cu2O+CO2↑4×802×1444.00xX=3.60（g），即得到的红色固体产物质量为3.60g【点评】1、此题为典型的过量问题的计算，此类题型的关键在于判断哪种反应物过量。2、难点：由于一开始我们无法判断C是否过量，因此没有办法直接通过反应方程式从CO2的质量求C的质量。此处应使用守恒法，利用碳元素的守恒求解。3、关系式法：此题可以通过题意列出关系式C-CO2-CaCO3，直接通过沉淀质量求得C的质量。