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      有關(guān)化學(xué)式的計(jì)算

      2023-11-24 21:47:24申艷秋
      關(guān)鍵詞:中氮化學(xué)式混合物

      名師簡介:申艷秋,遼寧省骨干教師,遼寧省化學(xué)學(xué)科兼職教研員,就職于遼寧省實(shí)驗(yàn)學(xué)校,從事化學(xué)教學(xué)工作30余年,遼寧省初中化學(xué)名師申艷秋工作室主持人,沈陽師范大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師,2008、2012、2014和2020年沈陽市中考命題組成員。

      有關(guān)化學(xué)式的計(jì)算常以最新的科技成果或時(shí)事新聞中的特殊物質(zhì)為載體,利用物質(zhì)的化學(xué)式來考查物質(zhì)的元素組成、分類,一般是根據(jù)相關(guān)標(biāo)簽或說明書辨識(shí)某些食品、藥品的主要成分,并能比較、分析相應(yīng)物質(zhì)的含量。中考題型主要以選擇題、填空題和計(jì)算題為主。

      課標(biāo)要求

      化學(xué)式是學(xué)習(xí)書寫化學(xué)方程式的基礎(chǔ)。同學(xué)們要在真實(shí)情境中從宏觀與微觀、定性與定量的視角來進(jìn)行研究、分析及解決實(shí)際問題,探索物質(zhì)的性質(zhì)與組成、結(jié)構(gòu),形成“物質(zhì)的組成”大概念。

      學(xué)習(xí)策略

      一、能從定性與定量相結(jié)合的視角,進(jìn)行物質(zhì)組成的簡單計(jì)算

      (一)可以通過化學(xué)式進(jìn)行下列基本計(jì)算

      1.化學(xué)式中所有原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和,即是該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。相對(duì)分子質(zhì)量常用Mr表示,它是一個(gè)比值,單位為“1”,通常省略不寫。

      例1 計(jì)算SO2、CO(NH2)2的相對(duì)分子質(zhì)量。

      解析:Mr(SO2) = 32 + 16 × 2 = 64;

      Mr[CO(NH2)2] = 12 + 16 + (14 + 1 × 2) × 2 = 60。

      2.計(jì)算元素質(zhì)量時(shí),化學(xué)式中同一種元素的原子要合并計(jì)算,不能遺漏。

      例2 計(jì)算硝酸銨(NH4NO3)中各元素的質(zhì)量比。

      解析:NH4NO3中,m(N)∶m(H)∶m(O) = (14 × 2)∶(1 × 4)∶(16 × 3) = 7∶1∶12。

      3.計(jì)算某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí),式子最后要乘100%,以使結(jié)果為百分?jǐn)?shù)的形式。

      例3 計(jì)算NH4NO3中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

      解析:[14×214×2+1×4+16×3] × 100% = 35%。

      (二)化合物質(zhì)量與組成元素質(zhì)量的換算

      方法:化合物質(zhì)量[× a%][÷ a%]元素質(zhì)量。

      1.已知純凈物的質(zhì)量,求其中某元素的質(zhì)量。

      方法:某元素的質(zhì)量 = 化合物的質(zhì)量 × 化合物中該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

      例4 計(jì)算100 g NH4NO3中氮元素的質(zhì)量是多少。

      解析:100 g × [14×214×2+1×4+16×3] × 100% = 100 g × 35% = 35 g。

      2.含有雜質(zhì)的化合物中某元素質(zhì)量的計(jì)算。

      方法:某元素的質(zhì)量 = [混合物的質(zhì)量×純度] × 化合物中該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

      例5 10 kg 含NH4NO3 98%的化肥(雜質(zhì)不含元素)中氮元素的質(zhì)量是多少?

      解析:10 kg × 98% × [14×214×2+1×4+16×3] × 100% = 3.43 kg。

      3.已知某元素的質(zhì)量,求化合物的質(zhì)量。

      方法:某元素的質(zhì)量 ÷ 化合物中該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

      例6 某煉鐵廠要生產(chǎn)含鐵224 t的生鐵,理論上要消耗氧化鐵的質(zhì)量是多少?

      解析:[56×256×2+16×3×100%] = 70%,224 t ÷ [70%] = 320 t。

      例7 某蔬菜基地原計(jì)劃每畝田施用氮肥碳酸氫銨(NH4HCO3)7.9 kg,因缺貨,現(xiàn)改施尿素[CO(NH2)2],若要達(dá)到相同的施肥效果,則每畝菜田要施用尿素的質(zhì)量是多少?(提示:“相同的施肥效果”指的是蔬菜吸收氮元素的質(zhì)量相等)

      解析:設(shè)尿素的質(zhì)量為[x]。可列方程式[x×14×260×100%] = [7.9 kg] × [1479×100%],解得[x] = 3 [kg]。

      4. 在混合物(雜質(zhì)不含該元素時(shí))中,某物質(zhì)(某元素)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(純度)的計(jì)算。

      方法:純度 = [某物質(zhì)質(zhì)量混合物質(zhì)量×100%]([或混合物中某元素的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)純凈物中該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%])。

      例8 某不純的尿素[CO(NH2)2]化肥(雜質(zhì)不含氮元素)中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.4%,求這種化肥中尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(結(jié)果保留0.1%)

      解析:取[m] g化肥樣品,設(shè)尿素樣品中尿素純度為x??闪蟹匠淌剑╩ g × x)[×14×260×100%] = [m g] × 42.4%,解得x = 90.9%。

      (三)拓展延伸——求化合物的化學(xué)式(或化學(xué)式中各原子的個(gè)數(shù)比)

      方法:化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類與質(zhì)量不變,利用燃燒法測定某些反應(yīng)物、生成物的質(zhì)量,利用[元素的質(zhì)量相對(duì)原子質(zhì)量]求各元素的原子的個(gè)數(shù)比。

      例9 某化合物2.3 g在氧氣中完全燃燒,產(chǎn)生4.4 g二氧化碳和2.7 g水,則該化合物中各元素的原子個(gè)數(shù)比是多少?化學(xué)式是什么?

      解析:該化合物中碳元素的質(zhì)量 = 4.4 g [× 1244×100%] = 1.2 g,該化合物中氫元素的質(zhì)量 = 2.7 g × [218×100%] = 0.3 g,則該化合物中氧元素的質(zhì)量 = 2.3 g - 1.2 g - 0.3 g = 0.8 g,該化合物中碳、氫、氧元素的原子個(gè)數(shù)比 = [1.2 g12]∶[0.3 g1]∶[0.8 g16] = 2∶6∶1,則該化合物的化學(xué)式為C2H6O。

      二、根據(jù)相關(guān)標(biāo)簽或說明書辨識(shí)某些食品、藥品的主要成分,并能比較、分析相應(yīng)物質(zhì)的含量

      例10 尿素是一種常見的氮肥,化學(xué)式為 CO(NH2)2,如果你在購買尿素的時(shí)候發(fā)現(xiàn)其外包裝袋上宣傳廣告如圖1所示,你會(huì)購買嗎?為什么?

      解析:CO(NH)2中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) = [14×212+16+(14+1×2)×2] × 100% ≈46.7%,即純凈的尿素中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.7%,46.7% < 51.3%,因此該廣告為虛假廣告,不會(huì)購買。

      例11 如圖2的標(biāo)簽是某品牌袋裝鮮牛奶的說明書,請(qǐng)回答下列問題。

      (1)該袋鮮牛奶屬于(填“純凈物”或“混合物”)。

      (2)這一袋牛奶至少含鈣g(結(jié)果精確到0.01 g)。

      (3)該牛奶中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為。

      解析:(1)混合物;(2)[486 mL100 mL] × 110 mg = 534.6 mg ≈ 0.53 g;(3)[0.53 g500 g ] × 100% = 0.11%。

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