化學(xué)方程式中物質(zhì)的量計(jì)算試題一、基礎(chǔ)概念辨析題（一）物質(zhì)的量與化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系例題1：在反應(yīng)(2\text{H}2+\text{O}2\xlongequal{\text{點(diǎn)燃}}2\text{H}2\text{O})中，若消耗(4\\text{mol}\\text{H}2)，則參與反應(yīng)的(\text{O}2)的物質(zhì)的量為_，生成(\text{H}2\text{O})的分子數(shù)約為_____。解析：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比。由方程式可知(n(\text{H}_2):n(\text{O}_2):n(\text{H}_2\text{O})=2:1:2)，因此消耗(4\\text{mol}\\text{H}_2)時(shí)，(n(\text{O}_2)=2\\text{mol})，生成(n(\text{H}_2\text{O})=4\\text{mol})，分子數(shù)(N=n\cdotN_A=4\times6.02\times10^{23}=2.408\times10^{24})。（二）物質(zhì)的量濃度與反應(yīng)計(jì)算例題2：將(200\\text{mL}\1\\text{mol/L}\\text{NaOH})溶液與(100\\text{mL}\2\\text{mol/L}\\text{HCl})溶液混合，反應(yīng)后溶液中(\text{H}^+)的物質(zhì)的量濃度為______（忽略體積變化）。解析：(n(\text{NaOH})=0.2\\text{L}\times1\\text{mol/L}=0.2\\text{mol})，(n(\text{HCl})=0.1\\text{L}\times2\\text{mol/L}=0.2\\text{mol})。二者恰好完全反應(yīng)生成(\text{NaCl})和(\text{H}_2\text{O})，溶液呈中性，(c(\text{H}^+)=10^{-7}\\text{mol/L})。二、過量計(jì)算與產(chǎn)物判斷（一）固體反應(yīng)物過量問題例題3：將(10\\text{g}\\text{Al})與(20\\text{g}\\text{Fe}_2\text{O}_3)混合后發(fā)生鋁熱反應(yīng)：(2\text{Al}+\text{Fe}_2\text{O}_3\xlongequal{\text{高溫}}\text{Al}_2\text{O}_3+2\text{Fe})，計(jì)算生成(\text{Fe})的質(zhì)量。解析：計(jì)算各物質(zhì)的物質(zhì)的量：(n(\text{Al})=\frac{10\\text{g}}{27\\text{g/mol}}\approx0.37\\text{mol})，(n(\text{Fe}_2\text{O}_3)=\frac{20\\text{g}}{160\\text{g/mol}}=0.125\\text{mol})。判斷過量：由方程式可知(n(\text{Al}):n(\text{Fe}_2\text{O}_3)=2:1)，理論上(0.125\\text{mol}\\text{Fe}_2\text{O}_3)需(0.25\\text{mol}\\text{Al})，實(shí)際(\text{Al})過量，以(\text{Fe}_2\text{O}_3)為基準(zhǔn)計(jì)算。生成(\text{Fe})的物質(zhì)的量：(n(\text{Fe})=2\timesn(\text{Fe}_2\text{O}_3)=0.25\\text{mol})，(m(\text{Fe})=0.25\\text{mol}\times56\\text{g/mol}=14\\text{g})。（二）氣體反應(yīng)物過量問題例題4：向(1\\text{L}\\text{NaOH})溶液中通入(0.8\\text{mol}\\text{CO}_2)，反應(yīng)后溶液中(\text{CO}_3^{2-})與(\text{HCO}_3^-)的物質(zhì)的量之比為(1:3)，求原(\text{NaOH})溶液的物質(zhì)的量濃度。解析：設(shè)反應(yīng)后(n(\text{CO}_3^{2-})=x)，則(n(\text{HCO}_3^-)=3x)。根據(jù)碳元素守恒：(x+3x=0.8\\text{mol}\Rightarrowx=0.2\\text{mol})，故(n(\text{CO}_3^{2-})=0.2\\text{mol})，(n(\text{HCO}_3^-)=0.6\\text{mol})。根據(jù)鈉元素守恒：(n(\text{NaOH})=2n(\text{CO}_3^{2-})+n(\text{HCO}_3^-)=2\times0.2+0.6=1.0\\text{mol})，因此(c(\text{NaOH})=\frac{1.0\\text{mol}}{1\\text{L}}=1.0\\text{mol/L})。三、多步反應(yīng)與關(guān)系式法計(jì)算（一）工業(yè)流程中的多步反應(yīng)例題5：工業(yè)上用黃鐵礦（主要成分為(\text{FeS}_2)）制備硫酸，反應(yīng)如下：(4\text{FeS}_2+11\text{O}_2\xlongequal{\text{高溫}}2\text{Fe}_2\text{O}_3+8\text{SO}_2)(2\text{SO}_2+\text{O}_2\xlongequal[\Delta]{\text{催化劑}}2\text{SO}_3)(\text{SO}_3+\text{H}_2\text{O}=\text{H}_2\text{SO}_4)若要生產(chǎn)(98\\text{t}\98%)的濃硫酸，需含(\text{FeS}_2\80%)的黃鐵礦多少噸？解析：簡(jiǎn)化關(guān)系式：(\text{FeS}_2\sim2\text{H}_2\text{SO}_4)（根據(jù)硫元素守恒）。計(jì)算純硫酸的質(zhì)量：(98\\text{t}\times98%=96.04\\text{t}=96.04\times10^6\\text{g})。(n(\text{H}_2\text{SO}_4)=\frac{96.04\times10^6\\text{g}}{98\\text{g/mol}}=9.8\times10^5\\text{mol})。由關(guān)系式得(n(\text{FeS}_2)=\frac{1}{2}n(\text{H}_2\text{SO}_4)=4.9\times10^5\\text{mol})，(m(\text{FeS}_2)=4.9\times10^5\\text{mol}\times120\\text{g/mol}=5.88\times10^7\\text{g}=58.8\\text{t})。需黃鐵礦質(zhì)量：(\frac{58.8\\text{t}}{80%}=73.5\\text{t})。（二）溶液中離子反應(yīng)多步計(jì)算例題6：向含(0.1\\text{mol}\\text{FeBr}2)的溶液中通入(0.05\\text{mol}\\text{Cl}2)，反應(yīng)后溶液中(\text{Br}^-)的物質(zhì)的量為____。解析：離子還原性順序：(\text{Fe}^{2+}>\text{Br}^-)，(\text{Cl}_2)先氧化(\text{Fe}^{2+})。反應(yīng)方程式：(2\text{Fe}^{2+}+\text{Cl}_2=2\text{Fe}^{3+}+2\text{Cl}^-)，(n(\text{Fe}^{2+})=0.1\\text{mol})，需(0.05\\text{mol}\\text{Cl}_2)，恰好完全反應(yīng)，(\text{Br}^-)未被氧化，因此(n(\text{Br}^-)=0.2\\text{mol})。四、化學(xué)方程式與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合計(jì)算（一）質(zhì)量變化法計(jì)算例題7：將(10\\text{g}\\text{CuO})與(\text{C})的混合物加熱至完全反應(yīng)，剩余固體質(zhì)量為(7.8\\text{g})，求原混合物中(\text{CuO})的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：反應(yīng)方程式：(2\text{CuO}+\text{C}\xlongequal{\text{高溫}}2\text{Cu}+\text{CO}_2\uparrow)，固體質(zhì)量減少量為生成(\text{CO}_2)的質(zhì)量：(\Deltam=10\\text{g}-7.8\\text{g}=2.2\\text{g})。(n(\text{CO}_2)=\frac{2.2\\text{g}}{44\\text{g/mol}}=0.05\\text{mol})，由方程式可知(n(\text{CuO})=2n(\text{CO}_2)=0.1\\text{mol})，(m(\text{CuO})=0.1\\text{mol}\times80\\text{g/mol}=8\\text{g})，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：(\frac{8\\text{g}}{10\\text{g}}\times100%=80%)。（二）氣體體積法計(jì)算例題8：將(\text{Mg})和(\text{Al})的混合物(5.1\\text{g})投入(100\\text{mL}\2\\text{mol/L}\\text{H}_2\text{SO}_4)中，金屬完全溶解，生成(\text{H}_2\5.6\\text{L})（標(biāo)準(zhǔn)狀況），求混合物中(\text{Mg})與(\text{Al})的物質(zhì)的量之比。解析：設(shè)(n(\text{Mg})=x)，(n(\text{Al})=y)，則(24x+27y=5.1\\text{g})（質(zhì)量守恒）。生成(\text{H}_2)的物質(zhì)的量：(n(\text{H}_2)=\frac{5.6\\text{L}}{22.4\\text{L/mol}}=0.25\\text{mol})，由電子守恒：(2x+3y=0.5\\text{mol})（(\text{Mg})失(2e^-)，(\text{Al})失(3e^-)，(\text{H}^+)得(2e^-)）。聯(lián)立方程解得：(x=0.1\\text{mol})，(y=0.1\\text{mol})，物質(zhì)的量之比為(1:1)。五、綜合應(yīng)用題例題9：某工廠用含(\text{NaCl}\90%)的粗鹽制備(\text{NaOH})，流程如下：粗鹽(\xrightarrow{\text{溶解、除雜}}\text{NaCl})溶液(\xrightarrow{\text{電解}}\text{NaOH})、(\text{H}_2)、(\text{Cl}_2)若電解時(shí)電流效率為(80%)，要生產(chǎn)(10\\text{t}\40%)的(\text{NaOH})溶液，需通入多少庫侖的電量？（已知(F=96500\\text{C/mol})）解析：計(jì)算純(\text{NaOH})質(zhì)量：(10\\text{t}\times40%=4\\text{t}=4\times10^6\\text{g})，(n(\text{NaOH})=\frac{4\times10^6\\text{g}}{40\\text{g/mol}}=1\times10^5\\text{mol})。電解反應(yīng)：(2\text{NaCl}+2\text{H}_2\text{O}\xlongequal{\text{電解}}2\text{NaOH}+\text{H}_2\uparrow+\text{Cl}_2\uparrow)，每生成(2\\text{mol}\\text{NaOH})轉(zhuǎn)移(2\\text{mol}\e^-)，因此(n(e^-)=1\times10^5\\text{mol})。理論電量：(Q_{\text{理論}}=n(e^-)\timesF=1\times10^5\\text{mol}\times96500\\text{C/mol}=9.65\times10^9\\text{C})。實(shí)際電量：(Q_{\text{實(shí)際}}=\frac{Q_{\text{理論}}}{\text{電流效率}}=\frac{9.65