真實情境中化學方程式的計算

近年來，化學方程式計算的考查往往基于生產生活、真實實驗等，有實際需求和價值。試題中情境和數據的真實性增大了思維的廣度和對計算準確性的要求，也使得該內容的考查難度增加。下面結合例題講解解題思路。

化學方程式計算的思維模型如下：

[數據來源][數據分析][數據代入][羅列題目中

出現的數據][篩選數據：參與反應的純凈物][直接代入；差量法求算某反應物的生成物后代入]

一、基于一個化學反應方程式的計算

例1 空氣污染監測儀是根據二氧化硫與溴水的定量反應來測定空氣中的二氧化硫含量的，其主要原理為SO2 + Br2 + 2H2O [ ] 2HBr + H2SO4。若向含有32 mgBr2的溴水中緩慢通入某工業廢氣40 m3時，恰好完全反應。

（1）則40 m3該工業廢氣中所含SO2的質量為 mg。

（2）某地區規定工業排放的廢氣中SO2含量不得超過0.4 mg/m3，則該工業廢氣 （填“符合”或“不符合”）排放標準。

解析：（1）設40 m3該工業廢氣中所含SO2的質量是x，寫出化學方程式：SO2 + Br2 + 2H2O [ ] 2HBr + H2SO4，列出比例式[64160] = [x32 mg]，解得x = 12.8 mg。

（2）某地區規定工業排放的廢氣中SO2含量不得超過0.4 mg/m3，該工業廢氣中二氧化硫含量是12.8 mg ÷ 40 m3 = 0.32 mg/m3 < 0.4 mg/m3，符合排放標準。

答案：（1）12.8 （2）符合

例2 氫能是綠色能源，一種制取與貯存氫氣的方法如圖1所示。在貯氫反應中，若有112 t Mg2Cu參加反應，則理論上可以吸收氫氣的質量為 t。

解析：設理論上可吸收氫氣的質量為x，寫出化學方程式：2Mg2Cu + 3H2 [高溫、氬氣] 3MgH2 + MgCu2，列出比例式[2246] = [112 tx]，解得x = 3 t。

答案：3

例3 某課外活動小組同學進行了如圖2實驗。請結合圖2回答下列問題。

（1）生成氧氣的質量為 g；

（2）參加反應的過氧化氫質量為 g。

解析：（1）二氧化錳作催化劑，在反應過程中質量不變，且二氧化錳不溶于水，故5 g濾渣為二氧化錳。根據質量守恒定律，反應物的總質量等于生成物的總質量，生成的氧氣逸出，故生成氧氣的質量為102 g - 99.6 g = 2.4 g。

（2）設溶液中過氧化氫的質量為x，寫出化學方程式：2H2O2 [ MnO2 ] 2H2O + O2↑，列出比例式[6832] = [x2.4 g]，解得x = 5.1 g。

答案：（1）2.4 （2）5.1

例4 測定石灰石中碳酸鈣的質量分數。取石灰石樣品5.0 g于測定裝置中，將50 g稀鹽酸分5次依次加入，充分反應后（雜質不溶于水也不與鹽酸反應），實驗數據記錄與處理如下表。已知標準狀況下，二氧化碳的密度是1.96 g/L。

[實驗次數 1 2 3 4 5 加入稀鹽酸質量/g 10 10 10 10 10 生成CO2氣體的體積/L（標準狀況下） 0.224 0.224 0.224 0.168 a 每次參加反應的碳酸鈣質量/g 1 m1 m2 m3 m4 ]

（1）生成二氧化碳的質量為 g。

（2）碳酸鈣的質量分數為 。

解析：（1）由分析可知，第4次加入稀鹽酸時碳酸鈣已經完全反應，鹽酸過量。因此第5次加入稀鹽酸，生成CO2氣體的體積為0，則實驗中共產生CO2氣體的體積為0.224 L + 0.224 L + 0.224 L + 0.168 L = 0.84 L，則生成二氧化碳的質量為[m=ρV=] 1.96 g / L× 0.84 L [=] 1.646 4 g。

（2）設反應消耗的碳酸鈣的質量為x，寫出化學方程式：CaCO3 + 2HCl [ ] CaCl2 + H2O + CO2↑，列出比例式[10044] = [x1.646 4 g]，解得x ≈ 3.742 g，該石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數 = [3.742 g5 g] × 100% = 74.84%。

答案：（1）1.646 4 （2）74.84%

二、基于兩個化學反應方程式的綜合計算

例5 已知1 g氮元素大致相當于6.25 g蛋白質。通過測定樣品中氮元素的含量可以計算出蛋白質的含量。部分測定過程如下：

①樣品 + H2SO4 [ ] （NH4）2SO4 + CO2↑+ SO2↑+ H2O；

②（NH4）2SO4 + 2NaOH [ ] Na2SO4 + 2NH3↑+ 2H2O。

某品牌奶粉說明書：每100 g含蛋白質17.5 g，測得CO2、NH3的質量分別為a、b。

（1）若a = 8.8 g，則該奶粉樣品中蛋白質的含碳量為 。

（2）若b = 3.4 g，則該奶粉樣品中蛋白質的含量與奶粉說明書中的數據

（填“是”或“不是”）一致的。

解析：（1）若a = 8.8 g，則8.8 g二氧化碳中碳元素的質量為8.8 g × [1244] × 100% = 2.4 g，則該奶粉樣品的含碳量為[2.4 g17.5 g] × 100% ≈ 13.7%。

（2）若b = 3.4 g，則氮元素的質量為3.4 g × [1417] = 2.8 g，已知1 g氮元素大致相當于6.25 g蛋白質，則該奶粉樣品中蛋白質的含量為2.8 g × 6.25 g = 17.5 g，則該奶粉樣品中蛋白質的含量與奶粉說明書中的數據一致。

答案：（1）13.7% （2）是

（作者單位：沈陽市第一三四中學）