有關(guān)化學(xué)式的計(jì)算

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%。