第四节　根据化学方程式的计算

一、化学方程式

用化学式来表示化学反应的式子叫做化学方程式。每个化学方程式都是在实验的基础上得出来的，不是凭空想象、随意臆造的。由于化学反应遵守质量守恒定律（参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和）。所以“等号”两边每种元素的粒子（原子、分子和离子）数必须相等，即要配平。化学反应只有在一定的条件下才能发生，因此，在化学方程式中应注明反应的基本条件（如点燃、光照、加热、压力、催化剂等）。通常，有气体或沉淀生成时，还要用“↑”或“↓”分别标出。例如：

化学方程式既表达化学反应中各物质质的变化，又体现它们相互反应量的关系。在化学反应中，各反应物之间相互反应的物质的量之比，等于它们的化学计量数（即反应方程式中各反应物和生成物前面的数字，符号ν）之比。如在H2和O2化合生成H2O的反应中：

这个关系称为化学计量比规则（简称计量比规则）。根据物质的量的意义，还可以找出反应中，反应物和生成物的多种数量关系。例如：

从上面的数量关系可以看到：2mol（或1.204×1024个，4g，44.8L）H2和1mol（或6.02×1023个，32g，22.4L）O2反应，可以生成2mol（或1.204×1024个，36g）H2O。

选择合适的数量关系，能解决许多实际计算问题。

二、根据化学方程式的计算

根据化学方程式的计算，一般需要设、写、找、比、列、解、答几个步骤。

设：设未知量，以计算方便为原则；

写：书写正确的化学方程式；

找：根据需要找出合适的数量关系，并标注在对应物质的下方，基本原则是上、下单位应一致，左、右选量要相当；

比：若有过量反应物参加反应时，要通过比较选择合适的物质作为计算基准；

列：列出含有未知数的比例式；

解：解出未知数的值；

答：简明地写出答案。

1.原料的用量或产品产量的计算

【例1-12】　130.8g Zn与足量的稀H2SO4反应，能生成ZnSO4的物质的量是多少？

解　方法一　设能生成ZnSO4的质量为x

方法二　设能生成ZnSO4的物质的量为x

答：能生成2mol ZnSO4。

由［例1-12］可知，选择合适的数量关系，可使计算步骤简化。

2.有关标准状况下气体体积的计算

【例1-13】　加热490g KClO3，可制得多少升O2（标准状况下）？

解　设可制得O2的体积在标准状况下为x

答：可制得O2的体积在标准状况下为134.4L。

3.有关不纯物质参加反应的计算

化学方程式所反映的物质的数量关系均指纯净物质，而实际使用的反应物或得到的生成物有时是不纯的。计算时，必须换算成纯净物质。

纯净物的质量分数（或称纯度，符号wB）是指纯净物B的质量（mB ）与混合物的质量（m）之比。

　　 （1-8）

式（1-8）与溶质的质量分数表达式一致，统称为B的质量分数。

【例1-14】　工业上煅烧石灰石生产CaO和CO2。若煅烧含CaCO3 90%的石灰石5t，能制得多少吨CaO和多少立方米CO2（标准状况下）？

解　设能制得CaO的质量为x，制得CO2的体积在标准状况下为y

5t石灰石中含CaCO3的质量为：

答：煅烧含CaCO3 90%的石灰石5t，可制得CaO 2.52t，CO2 1008m3（标准状况下）。

4.产品产率和原料利用率的计算

根据化学方程式计算所得的结果只是理论量，在实际生产和实验中，由于反应进行的完全程度和物料的损失等方面原因，产品的实际产量总是低于理论产量；原料的实际消耗量总是高于理论用量。这种理论量和实际量之间的关系，可以用产品的产率和原料的利用率来表示：

【例1-15】　如果在［例1-14］中：

（1）实际得到CaO 2.42t，CaO的产率是多少？

（2）实际消耗含CaCO3 90%的石灰石5.5t，石灰石的利用率是多少？

解　（1）由［例1-14］可知，CaO的理论产量为2.52t，所以

（2）由［例1-14］可知，生产2.52t CaO，理论消耗含CaCO390%的石灰石5t，所以

答：CaO的产率为96%；石灰石的利用率为90.9%。

5.有过量反应物的计算——选量计算

在实际工作中，为使某一反应物转化得比较完全，常把其他反应物加大到过量，而不按化学计量比投料。此时，生成物的产量，仅决定于投料量相对较少的反应物，计算时，应选该反应物作为计算基准。这类计算常称为选量计算。例如，对于化学反应：

若

则A反应物过量，应以B反应物为计算基准。

【例1-16】　实验室常用CaCO3和盐酸反应制取CO2。将5g CaCO3加入到100mL 3mol·L-1HCl溶液中，能制得多少升CO2（标准状况下）？

解　设能制得CO2的体积在标准状况下为x

HCl过量，以CaCO3为计算基准

答：能制得CO2的体积在标准状况下为1.12L。

总之，根据化学方程式的计算是从量的方面研究物质变化的一种方法，它能解决生产和实验中的许多实际问题，随着学习的深入将会了解到，它在某些理论的研究中还有更重要的意义。引入物质的量的概念以后，使计算过程得到了简化，但必须做到：上、下一致（同一物质上下量的单位要一致）；左、右相当（不同物质选量要相当）；基准合适（选择相对较少的反应物作为计算基准）；纯量代方程（列比例）。