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例1 某化学兴趣小组的同学们去当地铁厂进行社会实践，他们了解到当地铁厂主要利用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为Fe₂O₃）炼铁，涉及的炼铁原理为：Fe₂O₃ + 3CO $\xlongequal{高温}$ 2Fe + 3CO₂。
小组同学们想计算每天消耗200 t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可以炼出多少吨铁。
（1）思考讨论：Fe₂O₃中铁元素的质量分数为。
（2）展示交流：同学们详细写出解题过程并进行了展示。请将你的展示过程完成如下：
_。
思路解析：此题涉及利用赤铁矿来炼铁。
（1）考查了化合物中元素质量分数的计算。氧化铁中铁元素的质量分数=$\frac{铁的相对原子质量×2}{氧化铁的相对分子质量}$×100% = 70%。
（2）根据化学方程式进行计算时，除了要注意格式规范之外，还应注意将赤铁矿的质量转化成真正参加反应的氧化铁的质量。进行计算时，也可以利用发生化学反应的前后元素种类和质量不变的思路进行计算。赤铁矿中的铁元素全部转化成了生成的单质铁，即：200 t×80%×70% = 112 t。
答案：（1）70%
（2）解：200 t赤铁矿中含氧化铁的质量为：200 t×80% = 160 t。
设160 t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x。
3CO + Fe₂O₃ $\xlongequal{高温}$ 2Fe + 3CO₂
160 112
160 t x
$\frac{160}{112}$ = $\frac{160 t}{x}$
x = 112 t
答：理论上可炼出112 t铁。
小组同学们想计算每天消耗200 t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可以炼出多少吨铁。
（1）思考讨论：Fe₂O₃中铁元素的质量分数为。
（2）展示交流：同学们详细写出解题过程并进行了展示。请将你的展示过程完成如下：
_。
思路解析：此题涉及利用赤铁矿来炼铁。
（1）考查了化合物中元素质量分数的计算。氧化铁中铁元素的质量分数=$\frac{铁的相对原子质量×2}{氧化铁的相对分子质量}$×100% = 70%。
（2）根据化学方程式进行计算时，除了要注意格式规范之外，还应注意将赤铁矿的质量转化成真正参加反应的氧化铁的质量。进行计算时，也可以利用发生化学反应的前后元素种类和质量不变的思路进行计算。赤铁矿中的铁元素全部转化成了生成的单质铁，即：200 t×80%×70% = 112 t。
答案：（1）70%
（2）解：200 t赤铁矿中含氧化铁的质量为：200 t×80% = 160 t。
设160 t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x。
3CO + Fe₂O₃ $\xlongequal{高温}$ 2Fe + 3CO₂
160 112
160 t x
$\frac{160}{112}$ = $\frac{160 t}{x}$
x = 112 t
答：理论上可炼出112 t铁。
答案
（1）$70\%$
（2）解：$200t$赤铁矿中含氧化铁的质量为：$200t×80\% = 160t$
设$160t$氧化铁理论上可炼出铁的质量为$x$。
$\begin{matrix}3CO+&Fe_{2}O_{3}&\xlongequal{高温}&2Fe+&3CO_{2}\\&160&&112&\\&160t&&x&\end{matrix}$
$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$
$x = 112t$
答：理论上可炼出$112t$铁。
（2）解：$200t$赤铁矿中含氧化铁的质量为：$200t×80\% = 160t$
设$160t$氧化铁理论上可炼出铁的质量为$x$。
$\begin{matrix}3CO+&Fe_{2}O_{3}&\xlongequal{高温}&2Fe+&3CO_{2}\\&160&&112&\\&160t&&x&\end{matrix}$
$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$
$x = 112t$
答：理论上可炼出$112t$铁。
解析
【分析】
本题分为两小问，第一问考查化合物中元素质量分数的计算，需运用公式“某元素质量分数=（该元素相对原子质量×原子个数）/化合物相对分子质量 ×100%”，代入Fe₂O₃的对应数据即可求解；第二问是利用炼铁的化学方程式进行计算，解题关键是先将赤铁矿（混合物）转化为纯净的氧化铁的质量，再根据化学方程式中各物质的质量比，设未知数列比例式求解生成铁的质量，也可借助铁元素守恒的思路简化计算。
【解析】
（1）计算Fe₂O₃中铁元素的质量分数：Fe的相对原子质量为56，O为16，Fe₂O₃的相对分子质量=56×2 +16×3=160，铁元素的质量分数=（56×2）/160 ×100%=70%。
（2）首先计算200t赤铁矿中氧化铁的质量：200t×80%=160t；设160t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x，根据化学方程式Fe₂O₃ +3CO$\xlongequal{高温}$2Fe +3CO₂，Fe₂O₃与Fe的质量比为160:112，列比例式：$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$，解得x=112t。
【答案】
（1）70%；（2）解：200t赤铁矿中含氧化铁的质量为：200t×80% = 160t；设160t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x；$\begin{matrix}3CO+&Fe_{2}O_{3}&\xlongequal{高温}&2Fe+&3CO_{2}\\&160&&112&\\&160t&&x&\end{matrix}$；$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$；$x = 112t$；答：理论上可炼出112t铁。
【知识点】
元素质量分数计算、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合工业炼铁的实际场景，考查初中化学基础计算知识点，涵盖化合物元素质量分数计算和化学方程式计算，解题时需注意将混合物质量转化为纯净物质量后再计算，是典型的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题分为两小问，第一问考查化合物中元素质量分数的计算，需运用公式“某元素质量分数=（该元素相对原子质量×原子个数）/化合物相对分子质量 ×100%”，代入Fe₂O₃的对应数据即可求解；第二问是利用炼铁的化学方程式进行计算，解题关键是先将赤铁矿（混合物）转化为纯净的氧化铁的质量，再根据化学方程式中各物质的质量比，设未知数列比例式求解生成铁的质量，也可借助铁元素守恒的思路简化计算。
【解析】
（1）计算Fe₂O₃中铁元素的质量分数：Fe的相对原子质量为56，O为16，Fe₂O₃的相对分子质量=56×2 +16×3=160，铁元素的质量分数=（56×2）/160 ×100%=70%。
（2）首先计算200t赤铁矿中氧化铁的质量：200t×80%=160t；设160t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x，根据化学方程式Fe₂O₃ +3CO$\xlongequal{高温}$2Fe +3CO₂，Fe₂O₃与Fe的质量比为160:112，列比例式：$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$，解得x=112t。
【答案】
（1）70%；（2）解：200t赤铁矿中含氧化铁的质量为：200t×80% = 160t；设160t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x；$\begin{matrix}3CO+&Fe_{2}O_{3}&\xlongequal{高温}&2Fe+&3CO_{2}\\&160&&112&\\&160t&&x&\end{matrix}$；$\frac{160}{112}=\frac{160t}{x}$；$x = 112t$；答：理论上可炼出112t铁。
【知识点】
元素质量分数计算、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合工业炼铁的实际场景，考查初中化学基础计算知识点，涵盖化合物元素质量分数计算和化学方程式计算，解题时需注意将混合物质量转化为纯净物质量后再计算，是典型的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
例2 (2023·山西)“侯氏制碱法”是我国著名制碱专家侯德榜经过多年研究作出的杰出贡献，其最大的优点是降低了成本，大大提高了NaCl的利用率。
(1)“侯氏制碱法”的原理可表示为：X + NaCl + NaHCO₃ = NH₄Cl + Na₂CO₃，X的化学式是，X中一种元素的质量分数为(精确到0.1%)。
(2)用58.5 t NaCl(其利用率在96%以上)制碱，至少能生成Na₂CO₃的质量是多少？
思路解析：(1)根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，X中含有1个氮原子和3个氢原子，即为NH₃。
NH₃中氮元素的质量分数为：
$\frac{14}{14 + 3}$×100% ≈ 82.4%
NH₃中氢元素的质量分数为：
$\frac{3}{14 + 3}$×100% ≈ 17.6%
(2)需注意题中的氯化钠的利用率，58.5 t的氯化钠只有96%参加了反应，因此参加反应的氯化钠的质量为：58.5 t×96%。
答案：(1)NH₃ 82.4%(或17.6%)
(2)解：设至少能生成Na₂CO₃的质量为x。
NH₃ + NaCl + NaHCO₃ = NH₄Cl + Na₂CO₃
58.5 106
58.5 t×96% x
$\frac{58.5}{106}$ = $\frac{58.5 t×96%}{x}$
x = 101.76 t
答：至少能生成Na₂CO₃的质量为101.76 t。
(1)“侯氏制碱法”的原理可表示为：X + NaCl + NaHCO₃ = NH₄Cl + Na₂CO₃，X的化学式是，X中一种元素的质量分数为(精确到0.1%)。
(2)用58.5 t NaCl(其利用率在96%以上)制碱，至少能生成Na₂CO₃的质量是多少？
思路解析：(1)根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，X中含有1个氮原子和3个氢原子，即为NH₃。
NH₃中氮元素的质量分数为：
$\frac{14}{14 + 3}$×100% ≈ 82.4%
NH₃中氢元素的质量分数为：
$\frac{3}{14 + 3}$×100% ≈ 17.6%
(2)需注意题中的氯化钠的利用率，58.5 t的氯化钠只有96%参加了反应，因此参加反应的氯化钠的质量为：58.5 t×96%。
答案：(1)NH₃ 82.4%(或17.6%)
(2)解：设至少能生成Na₂CO₃的质量为x。
NH₃ + NaCl + NaHCO₃ = NH₄Cl + Na₂CO₃
58.5 106
58.5 t×96% x
$\frac{58.5}{106}$ = $\frac{58.5 t×96%}{x}$
x = 101.76 t
答：至少能生成Na₂CO₃的质量为101.76 t。
答案
(1)
X的化学式：$NH_3$
X中氮元素的质量分数：$\frac{14}{14 + 3} × 100\% \approx 82.4\%$
（或X中氢元素的质量分数：$\frac{3}{14 + 3} × 100\% \approx 17.6\%$）
(2)
解：设至少能生成$Na_2CO_3$的质量为$x$。
根据题意，参加反应的$NaCl$质量为：
$58.5 \, t × 96\% = 56.16 \, t$$ 反应方程为： $NH_3 + NaCl + NaHCO_3 = NH_4Cl + Na_2CO_3$$
摩尔质量关系：
$\frac{58.5}{106} = \frac{56.16 \, t}{x}$$ 解得： $x = \frac{106 × 56.16 \, t}{58.5} = 101.76 \, t$$
答：至少能生成$Na_2CO_3$的质量为$101.76 \, t$。
X的化学式：$NH_3$
X中氮元素的质量分数：$\frac{14}{14 + 3} × 100\% \approx 82.4\%$
（或X中氢元素的质量分数：$\frac{3}{14 + 3} × 100\% \approx 17.6\%$）
(2)
解：设至少能生成$Na_2CO_3$的质量为$x$。
根据题意，参加反应的$NaCl$质量为：
$58.5 \, t × 96\% = 56.16 \, t$$ 反应方程为： $NH_3 + NaCl + NaHCO_3 = NH_4Cl + Na_2CO_3$$
摩尔质量关系：
$\frac{58.5}{106} = \frac{56.16 \, t}{x}$$ 解得： $x = \frac{106 × 56.16 \, t}{58.5} = 101.76 \, t$$
答：至少能生成$Na_2CO_3$的质量为$101.76 \, t$。
解析
【分析】
第(1)问需利用质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，通过对比反应式两边的原子种类和数目确定X的化学式，再根据化学式计算其中某元素的质量分数；第(2)问根据化学方程式计算生成碳酸钠的质量，需注意参加反应的氯化钠质量为总质量乘以利用率，再结合化学方程式中物质的质量比进行计算。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变。反应式左边原子总数：Na：2，Cl：1，H：1，C：1，O：3；右边原子总数：N：1，H：4，Cl：1，Na：2，C：1，O：3。对比可知，X中含1个N原子和3个H原子，故X的化学式为$\ce{NH_{3}}$。
$\ce{NH_{3}}$中氮元素的质量分数：$\frac{14}{14 + 3}×100\% \approx 82.4\%$；氢元素的质量分数：$\frac{3}{14 + 3}×100\% \approx 17.6\%$。
(2) 参加反应的$\ce{NaCl}$质量为：$58.5\ \mathrm{t}×96\% = 56.16\ \mathrm{t}$。
设生成$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量为$x$，根据化学方程式：
$\ce{NH_{3} + NaCl + NaHCO_{3} = NH_{4}Cl + Na_{2}CO_{3}}$
$\frac{58.5}{106} = \frac{56.16\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \frac{106×56.16\ \mathrm{t}}{58.5} = 101.76\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) $\ce{NH_{3}}$；$82.4\%$（或$17.6\%$）
(2) $101.76\ \mathrm{t}$
【知识点】
质量守恒定律、元素质量分数计算、根据化学方程式计算
【点评】
本题以侯氏制碱法为背景，综合考查化学基本原理与计算，既巩固了质量守恒定律的应用，又训练了化学方程式的计算能力，需注意题目中原料利用率的条件，体现了化学知识在工业生产中的实际应用价值。
【难度系数】
0.6
第(1)问需利用质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，通过对比反应式两边的原子种类和数目确定X的化学式，再根据化学式计算其中某元素的质量分数；第(2)问根据化学方程式计算生成碳酸钠的质量，需注意参加反应的氯化钠质量为总质量乘以利用率，再结合化学方程式中物质的质量比进行计算。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变。反应式左边原子总数：Na：2，Cl：1，H：1，C：1，O：3；右边原子总数：N：1，H：4，Cl：1，Na：2，C：1，O：3。对比可知，X中含1个N原子和3个H原子，故X的化学式为$\ce{NH_{3}}$。
$\ce{NH_{3}}$中氮元素的质量分数：$\frac{14}{14 + 3}×100\% \approx 82.4\%$；氢元素的质量分数：$\frac{3}{14 + 3}×100\% \approx 17.6\%$。
(2) 参加反应的$\ce{NaCl}$质量为：$58.5\ \mathrm{t}×96\% = 56.16\ \mathrm{t}$。
设生成$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量为$x$，根据化学方程式：
$\ce{NH_{3} + NaCl + NaHCO_{3} = NH_{4}Cl + Na_{2}CO_{3}}$
$\frac{58.5}{106} = \frac{56.16\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \frac{106×56.16\ \mathrm{t}}{58.5} = 101.76\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) $\ce{NH_{3}}$；$82.4\%$（或$17.6\%$）
(2) $101.76\ \mathrm{t}$
【知识点】
质量守恒定律、元素质量分数计算、根据化学方程式计算
【点评】
本题以侯氏制碱法为背景，综合考查化学基本原理与计算，既巩固了质量守恒定律的应用，又训练了化学方程式的计算能力，需注意题目中原料利用率的条件，体现了化学知识在工业生产中的实际应用价值。
【难度系数】
0.6
