夏慶華

化學計算能從定量的角度考查化學基礎知識與化學計算技能，因而倍受高考命題專家的青睞，明確化學計算的常見問題考點，揭示化學計算的解題方法。

一、有關物質的量與粒子數的計算

阿伏加德羅常數正誤的判斷為載體，考查物質的量與物質的質量、粒子數、標準狀況下氣體的體積、物質的量濃度等物理量之間的關系。求解此類試題的關鍵有三點：一是要掌握物質的量與有關物理量之間的關系式;二是要弄清“22.4 L·mol-1”的使用條件;三是要明確在計算溶液中有關粒子的物質的量時，物質的量濃度和溶液的體積二者缺一不可。

例1 設NA表示阿伏加德羅常數的值，下列說法正確的是（? ）。

A.常溫常壓下，2.24 L CO完全燃燒生成CO2時轉移的電子數為0.2NA

B.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中含有Na+的數目為2NA

C.常溫常壓下，9.8 g H2SO4和H3PO4的混合物中所含氧原子數為0.4NA

D.標準狀況下，2.24 L四氯化碳中含有的分子數為0.1NA

解析 盡管CO-2e-→CO2，但常溫常壓下2.24 L CO的物質的量不是0.1 mol，其完全燃燒生成CO2時轉移的電子數不為0.2NA，A 項錯誤;B項沒有給出Na2SO4溶液的體積，無法計算溶液中Na+的物質的量及其數目，B項錯誤;常溫常壓下，9.8 g H2SO4和H3PO4的混合物的物質的量為0.1 mol（因H2SO4和H3PO4的摩爾質量均為98 g·mol-1），其所含氧原子數為0.4NA，C項正確;標準狀況下四氯化碳為液體，2.24 L四氯化碳的物質的量不是0.1 mol，其含有的分子數不為0.1NA，D項錯誤。答案為C。

二、有關氧化還原反應的計算

氧化還原反應中得失電子守恒規(guī)律的應用，電子守恒法是求解氧化還原反應計算題的法寶。用電子守恒法解題的基本思路是：（1）找出氧化劑、還原劑及相應的氧化產物和還原產物;（2）找出一個原子或一個離子得到（或失去）的電子數;（3）根據題中所給物質的物質的量和得失電子守恒規(guī)律列等式求解。

例2 已知：Fe2+的還原性比Br-的強。向100 mL FeBr2溶液中通入5.04 L標準狀況下的Cl2，Cl2全部被還原，測得溶液中c（Br-）=c（Cl-）。則原FeBr2溶液中FeBr2的物質的量濃度為（? ）。

A.0.75 mol·L-1? B.1.5 mol·L-1

C.2.0 mol·L-1D.3.0 mol·L-1

解析 因Fe2+的還原性比Br-的強，則向FeBr2溶液中通入Cl2后，Fe2+首先被Cl2氧化，當Fe2+完全被氧化后再氧化Br-。由題意可知，通入Cl2的物質的量為5.04 L÷22.4 L·mol-1=0.225 mol。因Fe2+-e-→Fe3+，Br--e-→1/2Br2，Cl2+2e-→2Cl-;設原FeBr2溶液中FeBr2的物質的量濃度為x，則根據得失電子守恒原則可得：x×0.1 L×1+（x×0.1 L×2-0.225 mol×2）×1=0.225 mol×2，解得x=3.0 mol·L-1。答案為D。

例3 （2010年高考上?；瘜W卷，節(jié)選）加碘鹽中含碘量為20～50 mg·kg-1。制取加碘鹽（含KIO3的食鹽）1000 kg，若用KI與Cl2反應制KIO3，至少需要消耗Cl2_______L（標準狀況，保留2位小數）。

解析 1000 kg食鹽中至少含KIO3的質量為20 mg·kg-1×1000 kg×214127=33.7×103 mg=33.7 g。設需要消耗Cl2的體積為V（Cl2）。因KI-6e-→KIO3，Cl2+2e-→2Cl-;則根據得失電子守恒原則得：3Cl2～KIO3，從而得3×22.4 L∶214 g=V（Cl2）∶33.7 g，解得V（Cl2）=10.58 L。答案為：10.58。

三、有關離子反應的計算

有關離子反應的計算與元素化合物的性質和反應的順序有關，求解此類題目的關鍵是要弄清所發(fā)生的離子反應和反應的先后順序。

例3 將2.32 g由Na2CO3和NaOH組成的固體混合物加入足量水溶解配成溶液，然后向此溶液中逐漸滴加1.0 mol·L-1的鹽酸，所加鹽酸的體積與產生的CO2的體積關系如圖1所示。請回答下列問題。

（1）加入鹽酸0～25 mL時，按反應的先后順序，所發(fā)生反應的離子方程式依次為_______、_______。

（2）當加入40 mL鹽酸時，產生的CO2在標準狀況下的體積為_______mL。

（3）原混合物中Na2CO3的物質的量為_______，NaOH的物質的量為_______。

解析 （1）由題意可知，加入鹽酸0～25 mL時，沒有CO2氣體生成，鹽酸首先與NaOH反應，然后與Na2CO3反應生成NaHCO3，則按反應的先后順序，所發(fā)生反應的離子方程式依次為：

OH-+H+H2O

CO2-3+H+HCO-3

（2）當加入40 mL鹽酸時，與HCO-3反應的鹽酸的體積為40 mL-25 mL=15 mL，由離子方程式

HCO-3+H+CO2↑+H2O

可得，產生CO2的物質的量為n（CO2）=n（H+）=1.0 mol·L-1×0.015 L=0.015 mol，其在標準狀況下的體積為0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L=336 mL。

（3）由反應

CO2-3+H+HCO-3

HCO-3+H+CO2↑+H2O

可知，n（Na2CO3）=

n（NaHCO3）

=n（CO2）=1.0 mol·L-1×（0.045 L-0.025 L）=0.02 mol;其質量為0.02 mol×106 g·mol-1=2.12 g，則NaOH的物質的量為n（NaOH）=（2.32 g-2.12 g）÷40 g·mol-1=0.005 mol。

四、有關金屬及其化合物的計算

有關金屬及其化合物的計算，主要以金屬及其化合物的性質為載體，從定量的角度考查對金屬及其化合物性質的理解和計算技能;掌握金屬及其化合物的性質和計算方法是解題的關鍵。

例4 有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol·L-1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2+全部轉變?yōu)镕e3+，則該樣品可能的化學式為（? ）。

A.Fe2O3 B.Fe3O4

C.Fe4O5 D.Fe5O7

解析 由反應

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

可知，鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中Fe2+的物質的量n（Fe2+）=2n（Cl2）=0.025 mol×2=0.05 mol;根據電荷守恒原則可得，n（Fe2+）×2+n（Fe3+）×3=n（Cl-）×1，即0.05 mol×2+n（Fe3+）×3=5.0 mol·L-1×0.14 L×1，解得n（Fe3+）=0.2 mol;則n（Fe2+）∶n（Fe3+）=0.05 mol∶0.2 mol=1∶4，從而可知該樣品的化學式為FeO·2Fe2O3，即為Fe5O7。答案為D。

五、有關非金屬及其化合物的計算

有關非金屬及其化合物的計算，主要以非金屬及其化合物的性質為載體，從定量的角度考查對非金屬及其化合物性質的理解和計算技能。掌握非金屬及其化合物的性質和計算方法是解題的關鍵。

例5 NH3和O2混合氣100 mL通過紅熱的鉑網，充分反應后的混合氣再通過足量水最終收集到10 mL殘留氣體，則原混合氣中O2的體積不可能是（氣體體積在相同條件下測定）（? ）。

A.12.5 mL??? B.21.5 mL

C.64.2 mL D.70.0 mL

解析 由題意可知，所發(fā)生的反應可能為

①4NH3+5O2催化劑△4NO+6H2O

②4NO+3O2+2H2O4HNO3

（1）若最終收集到10 mL殘留氣體為NO，且只發(fā)生反應①（O2不足，NO沒有發(fā)生反應②），則O2的體積V（O2）=V（NO）×5/4=10 mL×5/4=12.5 mL。

（2）若最終收集到10 mL殘留氣體為NO，且反應①和②同時發(fā)生（O2不足，NO只有部分發(fā)生反應②）;設原混合氣中O2的體積為x，NH3的體積為y;則在反應①中，y體積NH3與5y/4體積O2反應生成y體積NO，在反應②中，（y-10 mL）體積NO與3（y-10 mL）/4體積O2反應生成硝酸，從而可得，x+y=100 mL，5y/4+3（y-10 mL）/4＼]=x，解這兩個方程得x=64.2 mL。

（3）若最終收集到10 mL殘留氣體為O2，即O2過量，反應①和②同時發(fā)生;將反應①和②疊加得：

NH3+2O2HNO3+H2O

由題意得，V（O2）=（100 mL-10 mL）×2/3+10 mL=70.0 mL。

因此，原混合氣中O2的體積不可能是21.5 mL。答案為B。

（收稿日期：2021-07-20）