1.实验中的计算
类型及方法总结
类型
解题方法
物质含量计算
①根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等，得出混合物中某一成分的量。②由①中求出量，除以样品的总量，即可得出其含量
确定物质化学式的计算
①根据题给信息，计算出可求粒子的物质的量。②根据电荷守恒，确定出未知粒子的物质的量。③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比，即为物质化学式的下标比
【例1】凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋ H3BO3。
回答下列问题：
仪器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂，铵盐试样由d注入e，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗d，关闭K1，d中保留少量水，打开K1，加热b，使水蒸气进入e。
取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定，滴定g中吸收液时消耗浓度为c mol·L－1的盐酸V mL，则样品中氮的质量分数为________%，样品的纯度≤________%。
解析C2H5NO2～NH3～NH3·H3BO3～HCl，样品中氮的质量分数为。样品的纯度≤
。
答案
【对点训练】
1．已知CaO2在350 ℃迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置(夹持装置省略)。
若所取产品质量是m g，测得气体体积为V mL(已换算成标准状况)，则产品中CaO2的质量分数为________(用字母表示)。
过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有________。
答案7m4.5V% 加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量
2．无机综合(工艺流程)中的计算
类型及方法总结
类型
解题方法
热重曲
线计算
①设晶体为1 mol。②失重一般是先失水、再失非金属氧化物。③计算每步的m余，×100%＝固体残留率。④晶体中金属质量不减少，仍在m余中。⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)，即可求出失重后物质的化学式
多步滴
定计算
复杂的滴定可分为两类：
①连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量
②返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定计算出过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量
电化学
计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
根据溶
度积常
数进行
计算
1.表达式
(1)溶度积Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
(2)离子积Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是任意浓度
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解
2．应用
①Qc＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
③Qc＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出
【例2】 草酸钴是制备钴氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴氧化物。
(1)通过计算确定C点剩余固体的成分为________(填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225～300 ℃条件下发生反应的化学方程式：___________________________________________________________________。
(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为＋2、＋3价)，用480 mL 5 mol·L－1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比(写出计算过程)________ ______________________________________________。
答案 (1)Co3O43CoC2O4＋2O2225～300 ℃=====Co3O4＋6CO2
(2)由得失电子守恒有n(Co3＋)＝2n(Cl2)＝2×22.4 L·mol－14.48L＝0.4 mol，由电荷守恒有n(Co)总＝n(Co2＋)溶液＝0.5n(Cl－)＝0.5×(0.480×5－0.2×2) mol＝1 mol，所以固体中n(Co2＋)＝1 mol－0.4 mol＝0.6 mol，n(O)＝20.4×3＋0.6×2 mol＝1.2 mol，故n(Co)∶n(O)＝1∶1.2＝5∶6。
【对点训练】
2．碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO32－)(写出计算过程)。
答案 计算过程：
n(CO2)＝22.4 L/mol0.56 L＝2.50×10－2 mol，m(CO2)＝1.10 g，
在270 ℃～600 ℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解生成CO2、H2O，m(CO2)＋m(H2O)＝3.390 g×(0.734 5－0.370 2)＝1.235 g，m(H2O)＝1.235 g－1.10 g＝0.135 g，n(H2O)＝18 g/mol0.135 g＝7.50×10－3 mol，
再根据氢原子守恒得n(OH－)＝2n(H2O)＝1.50×10－2 mol，由C原子守恒得n(CO32－)＝n(CO2)＝2.50×10－2 mol，则n(OH－)∶n(CO32－)＝3∶5。
3．(2018·高考押题卷)(工艺流程图略)硼氢化物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)燃料电池，其工作原理如图所示，放电时，每转移2 mol电子，理论上需要消耗________ g NaBH4。
解析 负极发生氧化反应生成BO2－，电极反应式为BH4－＋8OH－－8e－===BO2－＋6H2O，每转移2 mol电子，理论上需要消耗0.25 mol即9.5 g NaBH4。
答案9.5
3．化学原理综合中的计算
类型
解题方法
反应热
的计算
平衡常数、
转化率
计算
1.掌握三个“百分数”
(1)转化率＝n（起始）n（转化）×100%＝c（起始）c（转化）×100%。
(2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。
产率＝理论产量产物实际质量×100%。
(3)混合物中某组分的百分含量＝平衡总量平衡量×100%
2.分析三个量：起始量、变化量、平衡量
3．用好一种方法——“三段式法”
“三段式法”计算的模板：依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。
【例3】 二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH。
(1)几种物质的能量(kJ·mol－1)如表所示(在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量)：
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2=CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol－1
－394
0
52
－242
ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)几种化学键的键能(kJ·mol－1)。
化学键
C=O
H—H
C=C
H—C
H—O
键能/kJ·mol－1
803
436
615
a
463
a＝________。
[思路点拨] 从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身总能量的差值，根据第(1)问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。
解析(1)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1。(2)ΔH＝断裂化学键的总键能－形成化学键的总键能＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1，解得a＝409.25。
答案(1)－128
(2)409.25
【对点训练】
4．[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________________________________。
答案2ΔH3－2ΔH2－ΔH1
5．已知下列热化学方程式
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJ·mol－1①
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47 kJ·mol－1②
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19 kJ·mol－1③
计算FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝________。
答案 －11 kJ·mol－1
6．已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝________。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝________。
解析①在t℃时，K＝c（CO）
c（CO2）
＝
n（CO）n（CO2）＝0.25，则
n（CO2）n（CO）＝4。
②FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)
n起始/mol 0.02 x0 0
n转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01
n平衡/mol 0.01 x－0.01 0.01 0.01
根据t℃时，K＝c（CO）c（CO2）＝n（CO）n（CO2）＝x－0.010.01＝0.25 ，求得x＝0.05。
答案40.05
7．化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：
反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝________。
②用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为____________________________________________；
实验a和c的平衡转化率：αa为________，αc为________。
解析①开始时n0＝0.4 mol，总压强为160 kPa，平衡时总压强为120 kPa，160 kPa120 kPa＝0.40 moln，n＝0.40 mol×160 kPa120 kPa＝0.30 mol，
AX3(g)＋X2(g)AX5(g)
起始时n0/mol: 0.20 0.20 0
平衡时n/mol: 0.20－x 0.20－xx
(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30
x＝0.10
v(AX5)＝10 L×60 min0.10 mol＝1.7×10－4 mol·L－1·min－1
②AX3(g)＋X2(g)AX5(g)
起始量(mol) 0.2 0.2 0
变化量(mol) xxx
平衡量(mol) 0.2－x 0.2－xx
则有0.40.4－x＝p0p，解得x＝p00.4（p0－p），则AX3的转化率为0.2×p00.4（p0－p）×100%＝2(1－p0p)×100%；分别将实验a、c的p、p0的数据代入上式，得αa、αc分别为50%、40%。
答案①10 L×60 min0.10 mol＝1.7×10－4 mol·L－1·min－1
②α＝2(1－p0p)×100%50%40%
