混合物組分題解法速遞

判斷混合物成分、計算混合物各組分含量問題是化學高考一大難點，本文從高考中常見的幾種題型出發，提煉方法，指導同學們突破混合物成分計算的障礙。

一、三元混合物中各組分量的范圍的問題

例1 在由Fe、FeO和Fe2O3組成的混合物中加入100 mL 2 mol/L鹽酸，固體混合物恰好完全溶解，放出448 mL氣體（標準狀況），此時，往溶液中加入KSCN溶液未出現血紅色，則下列判斷正確的是（ ）

A．原混合物里三種物質與鹽酸反應消耗氯化氫的物質的量之比為1∶2∶3

B．反應后溶液中，Fe2+與Cl-物質的量濃度之比為2∶1（不考慮水解反應）

C．原混合物里，FeO的物質的量無法確定，但Fe的物質的量比Fe2O3的多

D．原混合物里，Fe2O3的物質的量無法確定，但Fe的物質的量比FeO的多

【解析】依題意，發生的化學反應有：FeO+2HCl= FeCl2+H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，由于Fe3+的氧化性比H+的強，因此先發生2FeCl3+Fe=3FeCl2，后再發生Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，最后溶液中不存在Fe3+，且固體與鹽酸恰好完全反應，即溶質只有FeCl2。

A項，由于題目只給出氫氣的量，缺少其他數據，無法確定混合物各組分絕對量，因此也無法判斷各組分消耗氯化氫的物質的量之比，錯誤；B項，反應后的溶液中只有氯化亞鐵，不考慮鹽類水解，有n(Fe2+)∶n(Cl-)=1∶2，錯誤；C項，由化學方程式知，完全還原1 mol氧化鐵需要1 mol鐵，而剩余的鐵與鹽酸反應產生氫氣，故混合物中，鐵的物質的量比氧化鐵的物質的量多，正確；D項，由于鐵與氯化亞鐵不反應，不能找到鐵與氧化亞鐵的物質的量之間的聯系，不確定二者之間的關系，錯誤。

【答案】C

【解法速遞】——推算法

推算法是利用化學反應方程式或物質的化學性質，將部分定量問題轉化成定性問題，巧妙解題的一種思維方法。

運用推算法可以采用如下步驟：第一步，寫出相關化學方程式，如果有多個反應發生，則盡可能確定反應的先后順序；第二步，找出化學反應與相關量之間的聯系，判斷反應物量的變化關系；第三步，采用排除法篩選。

判斷反應順序需要聯系物質的氧化性和還原性，同一種金屬與多種氧化劑反應，氧化劑的氧化性越強越先反應。各離子的氧化性順序為Ag+>Fe3+> Cu2+>H+> Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+。

二、合金反應的凈增（減）量問題

這類問題最常考的就是合金與酸反應，考查反應系統質量的變化情況。常考金屬主要有鎂、鋁、鋅、鐵。

例2 在天平兩盤分別放置質量相等的兩只燒杯，在兩只燒杯里分別注入相同的X溶液，左盤燒杯放入M固體，右盤燒杯放入N固體。三種物質的組合如下表：

【解析】①2Na+H2SO4=Na2SO4+H2↑，Mg+H2SO4 =MgSO4+H2↑。從反應物的量看，金屬完全溶解，左、右盤燒杯里溶液凈增質量分別為2.2 g和2.2 g，反應后天平平衡。②假設法判斷過量：Mg+2H+=Mg2++H2↑，2Al+6H+=2Al3++3H2↑，Zn+2H+=Zn2++H2↑，已知n(H+)= 0.4 mol，假設硫酸完全反應，則分別消耗4.8 g Mg、3.6 g Al 、13 g Zn。從反應物的量看，硫酸過量，左盤產生的氫氣質量一定比右盤產生的氫氣質量大，反應后反應一定不平衡。③從反應物的量看，M、N金屬都過量，硫酸不足，即產生的氫氣量相等，反應后天平平衡。④2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，9 g鋁完全反應產生1 g氫氣，而7 g硅完全反應產生1 g氫氣。從反應物的量看，氫氧化鈉溶液過量，產生的氫氣量不相等，反應后天平不平衡。

【答案】C

【解法速遞】——差量法

確定凈增或凈減質量，可以根據狀態分析：①固+液a液b+氣，溶液凈增質量=參與反應的固體質量－產生的氫氣質量；②液b+液b液c+氣，反應后溶液凈增質量=反應前兩種溶液質量之和-產生的氣體質量；③固a固b+氣，固體凈減質量=產生的氣體質量；④固a+氣a固b+氣b，固體質量變化量=氣體質量變化量。

如：Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 溶液凈增質量

24 g 2 g 22 g

2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑ 溶液凈增質量

54 g 6 g 48 g

根據溶液凈增質量判斷混合物成分可以向三種題型拓展：

一是某兩種金屬以任意比例組合與酸反應，溶液凈增質量相等。例如，鈉和鎂分別與足量的鹽酸反應，溶液凈增質量相等：

2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ 溶液凈增質量

23 g 1 g 22 g

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 溶液凈增質量

24 g 2 g 22 g

二是單一金屬向金屬合金拓展。例如，等質量鋁銅合金與鎂分別與足量的稀硫酸反應，產生的氫氣質量可能相等，溶液凈增質量可能相等。

2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑

54 g 6 g

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

72 g 6 g

即54 g Al完全反應產生6 g H2，72 g 鎂完全反應產生6 g 氫氣。如果在兩只燒杯里注入足量等質量稀硫酸，然后在左燒杯里加入72 g鎂，在右燒杯里加入 72 g銅鋁合金（其中，鋁為54 g，銅為18 g），完全反應后，兩只燒杯里混合物的凈增質量相等。

三是由金屬與酸反應向某些鹽與酸反應拓展。例如，等質量的碳酸氫鈉和碳酸鎂分別與足量的鹽酸反應，產生的氣體質量相等：

NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O

84 g 44 g

MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O

84 g 44 g

三、混合物各組分的量的計算問題

例3 現有一包鐵粉和銅粉的混合粉末，為了確定其組成，現提供4 mol/LFeCl3溶液（其他用品略）與混合粉末反應。某合作學習小組的實驗結果如下：（假設反應前后溶液體積不變）

分析表中數據，回答下列問題：

（1）第②組得到的濾液中溶質的化學式為_____________。

（2）在第④組中，反應后剩余固體的化學式是_________________________，反應后溶液中c(Fe2+)________________________________。

【解析】鐵比銅活潑，銅鐵混合物加入氯化鐵溶液中，先發生反應Fe+2FeCl3=3FeCl2，后發生反應Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。n(FeCl3)=4 mol/L×0.1 L =0.4 mol，0.4 mol FeCl3最多消耗0.2 mol Fe，質量為m(Fe)=0.2 mol×56 g/L=11.2 g。同理，0.4 mol FeCl3最多消耗0.2 mol Cu，質量為m(Cu)=0.2 mol×64 g/L =12.8 g。四組實驗所消耗的固體質量如下表所示：

比對數據找到規律：②組實驗中，氯化鐵先消耗完鐵，后消耗部分銅，而③和④組實驗中，氯化鐵只消耗鐵，不消耗銅。

（1）第②組實驗的濾液中，溶質是氯化亞鐵和氯化銅。

（2）比較第③和④組實驗數據知，向溶液中加入24 g固體，氯化鐵已完全反應，再繼續加入12 g固體，未反應。剩余固體一定有鐵和銅，濾液一定是氯化亞鐵。根據氯守恒知，n(FeCl2)=0.6 mol，

c(FeCl2)==6 mol/L。

【答案】（1）FeCl2、CuCl2 （2）Fe、Cu 6 mol/L

【解法速遞】——觀察比對法

通過一組數據確定混合物成分，需要仔細觀察并分析，找到數據之間的聯系，從而確定反應物過量或是完全反應，選擇完全反應的物質作為計量依據。

運用氧化還原反應優先律：多種金屬與同種氧化劑反應，金屬越活潑，越優先發生反應。

四、混合物有多種可能的組合方式的問題

例4 將9 g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發生鋁熱反應之后，所得固體中含金屬單質為18 g，則該氧化物粉末可能是（ ）

A. Fe2O3和MnO2 B. MnO2和V2O5

C. Cr2O3和V2O5 D. Fe2O3和FeO

【解析】審題時注意兩點，一是題中沒有強調是鋁粉完全反應還是金屬氧化物完全反應，二是氧化物組成“可能”是什么，即答案不確定。可以分兩種情況討論：

（1）假設鋁粉完全反應。依題意，9 g鋁粉完全反應可以提供1 mol電子，氧化物得到1 mol電子生成的相應金屬的質量就應該是18 g。 A項，Fe2O3→2Fe ，+3價Fe得到1 mol電子生成單質的質量為18.7 g， MnO2→Mn，+4價Mn得到1 mol電子生成的單質質量為13.8 g，由平均值原理知A項正確；B項，V2O5→2V，+5價V得到1 mol電子生成的單質質量為10.2 g，錳、釩單質的質量都小于18 g，B項錯誤；C項，Cr2O3→2Cr，+3價 Cr得到1 mol電子生成的單質質量為17.3 g，鉻和釩單質的質量都小于18 g，C項錯誤；D項，FeO→Fe，+2價Fe得到1 mol電子生成單質的質量為28 g，即當9 g鋁完全與氧化鐵、氧化亞鐵發生置換反應得到金屬鐵的質量一定大于18 g，不符合題意。

（2）假設鋁沒有完全發生置換反應，即提供給金屬氧化物的電子小于1 mol，氧化鐵和氧化亞鐵混合物得到的電子小于1 mol，生成的鐵質量小于18.7 g，即金屬質量可能為18 g，D項正確。

【答案】A、D

【解法速遞】——分類討論法

對于一些沒有明確給出確定數據的題目，不能直接計算結果，需要分幾種情況討論。但要注意，所劃分的情況要全面。

常需要討論的問題有：（1）反應完全的情況。對于A+B→C+D的反應，如果A、B的量有一個不確定或兩個都不確定，可以分三種情況討論：假設A完全反應、假設B完全反應或假設A與B恰好完全反應，根據假設情況分別計算。（2）金屬反應后的價態。當金屬的價態不明或者有多種價態時，可以假設價態為+1、+2、+3等一一討論。

五、反應過程復雜的混合物成分問題

例5 有鎂、鋁、鋅、鐵和銅五種常見金屬，現取其中3種金屬組成混合物，15 g該混合物與足量的稀硫酸反應，在標準狀況下產生氫氣的最大體積為11.2 L。推斷該金屬混合物的組合方式有（ ）

A．6種 B．7種 C．8種 D．9種

【解析】根據金屬分別與稀硫酸反應失去的電子數，求出金屬摩爾電子質量。銅不與稀硫酸反應，可以看成是“∞”。鎂、鋁、鐵、鋅的摩爾電子質量計算如下：

計算金屬混合物的平均摩爾電子質量，進而求混合物的平均摩爾質量：2H++2e-=H2↑，n(e-)=×2=1 mol，= =15 g/mol。

（1）若兩種金屬的摩爾電子質量都小于15 g/mol e-，根據平均值原理知，另一種金屬可能是鋅、鐵、銅，共有3種組合。

（2）若一種金屬的摩爾質量小于15 g/mol e-，則另兩種金屬可能是鋅與鐵、鋅與銅、銅與鐵，有3種組合。而本題中摩爾電子質量小于15 g/mol e-的金屬有兩種，故共有3×2=6種。

綜上所述，符合條件的金屬混合物組合方式有9種。

【答案】D

【解法速遞】——摩爾電子質量法

多種金屬與酸反應，化學方程式計算過程復雜，轉換思維，通過摩爾電子質量計算能避免書寫復雜化學方程式，達到速解巧解的目的。摩爾電子質量指金屬失去1 mol電子所消耗的金屬質量（M），計算表達式為（Ar表示金屬相對原子質

量，n為1個金屬原子失去的電子數），配合平均值、極端假設等思維方法能速解這些問題。