混合物中元素含量的求算

混合物中某種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的求算在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中是一種常見(jiàn)的題目類(lèi)型，該題型一般重在考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、認(rèn)識(shí)規(guī)律、應(yīng)用規(guī)律的能力。本文對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)在練習(xí)中的幾種混合物中元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的求算進(jìn)行了總結(jié)和歸納。

一、 利用固定的微粒數(shù)目比

1.混合物中的各組成物質(zhì)中一部分元素的原子個(gè)數(shù)有固定的比值關(guān)系。

例1 已知在亞硫酸鈉、硫酸鈉、硫化鈉的混合物中，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，求氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析 猛一看，似乎無(wú)從下手，但其實(shí)只要寫(xiě)出三種物質(zhì)的化學(xué)式，不難發(fā)現(xiàn)三種物質(zhì)中硫與鈉有固定的個(gè)數(shù)比（1∶2），所以利用這一關(guān)系，根據(jù)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，很容易就可以求出鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而可以求出氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.在此類(lèi)題目中，有時(shí)混合物中無(wú)元素符合固定的比值關(guān)系，此時(shí)應(yīng)對(duì)混合物中的物質(zhì)的化學(xué)式或分子式稍加變形即可順利解決。

例2 由乙炔、苯和乙醛組成的混合物，經(jīng)測(cè)定碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%，求氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析 寫(xiě)出三種物質(zhì)的分子式，對(duì)乙醛的分子式變形C2H4OC2H2（H2O），即可發(fā)現(xiàn)和例1的解題方法是相同的。利用比值可以間接求出H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而最終可以求出氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

二、 利用相同的相對(duì)分子質(zhì)量

例3 已知在硫化鎂、硫酸鎂和硫酸氫鈉的混合物中，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，求氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析 在寫(xiě)出化學(xué)式后，很容易發(fā)現(xiàn)硫酸氫鈉中氫和鈉的質(zhì)量相當(dāng)于硫酸鎂中鎂的質(zhì)量，而題目并沒(méi)有讓我們求鈉或者是氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以我們可以把硫酸氫鈉就看成是硫酸鎂。這樣一來(lái)，各組分中，硫與鎂有固定的個(gè)數(shù)之比，利用該比值可以求出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而最終求出氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

例4 甲苯和甘油組成的混合物，求氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析 兩者的分子式分別為：C7H8、C3H8O3，可以看出物質(zhì)的組成既不符合一定的原子個(gè)數(shù)比，也不能通過(guò)變形來(lái)解決，唯一相同之處便是分子式中所含氫原子的個(gè)數(shù)是相同的，若再進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)4個(gè)碳原子的相對(duì)原子質(zhì)量正好等于3個(gè)氧原子的相對(duì)原子質(zhì)量，即兩種分子的相對(duì)分子質(zhì)量是相同的。只要求出任意一種物質(zhì)中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可。

三、 利用特殊值求算

例5 在化合物A2B中，B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，在化合物BC2中，B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，則在化合物A2BC3中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

解析 因?yàn)锽在A2B和BC2中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%和50%，所以可以分別用3、4、2表示A、B、C的相對(duì)原子質(zhì)量，從而可以求出B在A2BC3中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。

另外，此題用代入法也可以順利求解，即將A、C的相對(duì)原子質(zhì)量分別用B來(lái)表示，然后代入A2BC3中，即可以求出答案，但是遠(yuǎn)沒(méi)有用特殊值求算快速簡(jiǎn)便。

四、 根據(jù)有機(jī)物通式，用極限法求算

例6 求烷烴中碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最大值。

五、 利用守恒法求算

例7 一鐵鋁合金，溶于足量鹽酸中，再加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，將產(chǎn)生的沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥、灼燒后完全轉(zhuǎn)化為紅色粉末狀物質(zhì)，經(jīng)稱量其質(zhì)量等于原合金的質(zhì)量。求原合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

解析 根據(jù)題目條件，可知鐵的質(zhì)量守恒，合金中鐵全部轉(zhuǎn)移到紅色粉末狀物質(zhì)（即氧化鐵）中了，而氧化鐵的質(zhì)量又等于合金的質(zhì)量，所以可以推出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在數(shù)值上等于氧化鐵中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

六、 利用差量法求算

例8 一定量碳酸氫鈉和銅的混合粉末于空氣中加熱至質(zhì)量不再改變，發(fā)現(xiàn)加熱前后質(zhì)量相等，求原混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析 碳酸氫鈉受熱分解放出二氧化碳和水使固體質(zhì)量減輕，而銅受熱與氧氣反應(yīng)生成氧化銅使固體質(zhì)量增重。由于加熱前后質(zhì)量相等，所以Δm（減）=Δm（增）。

以上只是對(duì)混合物中元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)求算方法中幾種比較常見(jiàn)類(lèi)型的總結(jié)和概括，還有很多未能全部總結(jié)在內(nèi)，希望通過(guò)這種方法可以幫助學(xué)生更好地解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，同時(shí)也希望一部分學(xué)生也能夠自己嘗試著去做一些這樣的事情，從而使得學(xué)生將知識(shí)構(gòu)建在自己的知識(shí)體系內(nèi)，最終達(dá)到知識(shí)和能力的同步發(fā)展。