高中化学：通过计算确定物质的组成

太极混元天尊 2018-05-07

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通过计算确定物质的组成，这类试题的特点是：前面的问题是解决后面问题的基础。这类试题的解题策略是：认真分析题意，明确计算原理，形成正确的解题思路，充分运用守恒法、极限假设法等重要计算方法解题。

例1、过氧化钙是一种安全无毒的物质，带有数量不等的结晶水，通常还含有部分CaO。

（1）称取0.542g过氧化钙样品，灼热时发生如下反应：，得到的O₂在标准状况下体积为67.2mL，该样品中CaO₂的物质的量为_____________________。

（2）另取同一样品0.542g，溶于适量的稀盐酸中，然后加入足量的Na₂CO₃溶液，将溶液中的全部转化为CaCO₃沉淀，得到干燥的CaCO₃ 0.70g。

①试计算样品中CaO的质量。

②试计算样品中CaO₂·xH₂O的x值。

解析：本题是一道确定过氧化钙结晶水合物化学式的计算题。

解法一：通过化学方程式进行计算。由（1）中O₂在标准状况下的体积，求出CaO₂·xH₂O的物质的量；由（2）中CaO₂·xH₂O与CaO溶于稀盐酸，生成CaCl₂，CaCl₂与Na₂CO₃生成CaCO₃沉淀，根据CaCO₃沉淀的质量求出CaO₂·xH₂O与CaO的总物质的量，进而求出CaO的量，并求出x值。

解法二：本题还可用守恒原理来解题。由（1）提供的反应可知：

由反应方程式可知，

即

由（2），根据守恒得：

故，

其中

故，

答案：（1）0.006mol；

（2）①，，

②

例2、化合物是一种重要的光化学试剂，其中铁为＋3价。分别称取该样品0.491g两份，其中一份在110℃干燥脱水，至质量恒定为0.437g。另一份置于锥形瓶中，加入足量的3mol/L H₂SO₄和适量的蒸馏水，加热到75℃，趁热加入0.0500mol/L KMnO₄溶液24.0mL，恰好完全反应；再向溶液中加入适量的某种还原剂，将完全转化为，该溶液中刚好与4.0mL 0.0500mol/L KMnO₄溶液完全反应。通过计算，分别求：

（1）0.491g样品中结晶水的物质的量。

（2）化合物中草酸根的质量分数。

（3）化合物的化学式。

已知：。。

解析：本题是一道推断复盐晶体化学式的计算题。

（1）0.491g样品干燥脱水后质量恒定为0.437g，其质量差就是该样品中结晶水的质量。

（2）根据所加的量可求出样品中草酸根离子的物质的量

（3）因为

则：

根据电荷平衡有：，得x＝3

所以化合物的化学式为

答案：（1）0.00300mol；（2）53.8%；（3）K₃Fe(C₂O₄)₃·3H₂O

例3、水垢可以看作由多种物质组成的混合物，为研究含有、、的水所形成水垢的化学组成，取干燥的水垢6.32g，加热使其失去结晶水，得到5.78g剩余固体A；高温灼烧A至恒重，残余固体为CaO和MgO，放出的气体用过量的Ba(OH)₂溶液吸收，得到11.82g沉淀。

（1）通过计算确定A中是否含有碳酸镁。

（2）5.78g剩余固体A灼烧至恒重时产生的气体完全被碱石灰吸收，碱石灰增重2.82g，通过计算确定A中各成分的物质的量，并计算出水垢中碳酸盐的质量分数。

解析：本题是一道确定水垢组成成分的计算题。由题意可知11.82g是BaCO₃沉淀，BaCO₃沉淀的物质的量和CO₂的物质的量相等。高温灼烧A得到CaO和MgO，由此可知A中一定含有碳酸钙，碳酸镁和Mg(OH)₂分解均生成氧化镁，因此两者至少有一种，至于具体的组成情况需利用CO₂的量用假设法来进行判断。在确定A成分的基础上，可把碱石灰所吸收的物质的总质量减去生成的CO₂的质量，推得混合物中有水生成，而生成的水来源于氢氧化镁的受热分解。由水的质量可求出氢氧化镁的质量，根据放出的CO₂的物质的量及混合物的总质量可求出A中各物质的质量，从而算出碳酸盐的质量分数。