有关物质化学式的计算

2017-04-13穆玉鹏

数理化解题研究 2017年16期

关键词：化学式化合价混合物

穆玉鹏

(山东省博兴县第一中学,山东滨州 256500)

有关物质化学式的计算

穆玉鹏

(山东省博兴县第一中学,山东滨州 256500)

我们学习了初步的化学基本概念和基本理论后，就进入化学计算的学习.化学计算是化学知识的重要组成部分，其中，有关化学式的计算，既是化学计算的起点，又对后继的化学计算的学习起着至关重要的作用.如何快速解决有关化学式的计算题，阅读此文后希望对你的学习有所帮助.

化学式;观察法;变形法;转化法;化合价法;整体法

本文列举几道典型的化学式计算题，供同学们借鉴使用.

一、观察法

例1 已知由CuS、CuSO3、CuSO4组成的混合物中，硫元素的质量分数为x，则混合物中氧元素的质量分数为 ( ).

A.1-3xB.1-2xC.1-xD.无法计算

解析通过对混合物中各成分化学式的观察可以看出，三种化合物中Cu、S的原子个数比固定为1∶1，质量比固定为2∶1(铜的相对原子质量是硫的两倍).由于混合物中硫元素的质量分数为x，因此，铜元素的质量分数为2x，氧元素的质量分数为1-x-2x=1-3x.符合题意的选项为A.

二、变形法

例2 在氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)这三种铁的氧化物中，铁的质量分数由大到小的顺序是( ).

A．Fe3O4、Fe2O3、FeO B．FeO、Fe3O4、Fe2O3

C．FeO、Fe2O3、Fe3O4D．Fe2O3、Fe3O4、FeO

解析设铁的氧化物通式为FeOx，则Fe的质量分数=56/(56+16x)×100%，显然x值越小，铁的质量分数越大.将FeO、Fe2O3、Fe3O4分别变形为FeO、FeO3/2、FeO4/3，因为1<4/3<3/2，故可推知答案选B.

例3 CH3OH、C2H5OH、C4H10O组成的混合物中，氧元素的质量分数为y，则碳的质量分数为多少？

解析本题的隐含条件必须通过对化学式进行变式的方法，才能挖掘出来.混合物中三种成分化学式的变式结果分别是：CH2·H2O、(CH2)2·H2O、(CH2)4·H2O，由混合物中氧元素的质量分数为y，可得出混合物中“H2O”的质量分数为9y/8，“CH2”的质量分数为(1-9y/8)，将(1-9y/8)乘以C在“CH2”中的质量分数，便可得到混合物中碳的质量分数(1-9y/8)×12/14.

三、转化法

例4 已知由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质组成的混合物中，钠元素的质量分数为46%，则氧元素的质量分数为( ).

A．46% B．22% C．32% D．64%

解析从三种化合物的化学式Na2S、Na2SO3、 Na2SO4看，它们有共同的部分“Na2S”，并且都存在如下关系：

2Na—— S

46 32

设该混合物中硫元素的质量分数为x，则

2Na—— S

46 32

46%x

x=32%

所以该混合物中氧元素的质量分数为1-46%-32%=22%，答案选B.

例5 已知FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物中，铁与氧的质量比为21∶8，则混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4三种物质的质量比可能是( ).

A.9∶20∶5 B. 9∶20∶33 C. 2∶5∶3 D. 5∶6∶3

解析本题已知的是混合物中铁、氧两种元素的质量比，要求的是混合物中三种物质的质量比，然而单纯从质量关系的角度出发，却很难找到一条顺畅的答题思路.如果能抓住已知条件，将质量比转化为原子个数比，问题的解答就会由“疑无路”进入“又一村”的境界：由铁与氧的质量比为21∶8，可得出混合物中铁与氧的原子个数比为21/56∶8/16=3∶4.由于混合物的成分之一Fe3O4中的铁氧原子数比与这一比值一致，因此，混合物中Fe3O4的质量无论多少，都不会影响混合物中铁原子与氧原子的个数比为3∶4.通过对FeO、Fe2O3组成特点的分析又可得出，FeO、Fe2O3必须按分子数1∶1的比例混合，才能保证混合物中铁原子与氧原子的个数比为3：4.从而得到混合物中三种氧化物的分子个数比为1∶1∶任意数，三种物质的质量比为：(56+16)∶(56×2+16×3)∶任意值=9∶20∶任意值，符合题意的选项为A、B.

例6 已知乙炔(C2H2)、苯(C6H6)、乙醛(C2H4O)的混合气体中含氧元素的质量分数为8%，则混合气体中碳元素的质量分数为( ).

A．84% B．60% C．91% D．42%

提示 C2H4O→C2H2·H2O、C6H6→3C2H2即

C2H2、C6H6、C2H4O→C2H2、3C2H2、C2H2·H2O

四、化合价法

例7 Na2S、NaBr的混合物中，钠的质量分数为37%，求Br的质量分数？

解析该题的解答用上述几种方法均难奏效，将混合物中各元素的化合价利用起来，然后用正负化合价代数和等于零的规律(化合价法则)去列式求解不失为一种巧妙方法.首先，设混合物的相对质量为100，Br的相对质量为x，则混合物中Na的相对质量为37，硫的相对质量为(100-x-37)，从而得出Na、S、Br三种原子的原子个数分别为：37/23、(100-x-37)/32、x/80；接着，利用化合价法则列出方程：37×1/23+(100-x-37)×(-2)/32+x(-1)×/80=0；最后，解此方程求出x的值为46.6 g，得出混合物中Br的质量分数为46.6%.