化學(xué)計(jì)算之質(zhì)量守恒定律的靈活應(yīng)用

施耀民

初中化學(xué)中質(zhì)量守恒定律是一個(gè)重要的基本定律，質(zhì)量守恒定律的定義是指參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。其本質(zhì)：反應(yīng)前后原子的數(shù)目沒(méi)有增減，原子的種類沒(méi)有改變，原子的質(zhì)量也沒(méi)有變化。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律，如果能熟練應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，在解題中能充分利用其實(shí)質(zhì)可以起到事半功倍的效果。下面我簡(jiǎn)單的從其本質(zhì)的三個(gè)方面加以說(shuō)明。

一、原子個(gè)數(shù)反應(yīng)前后個(gè)數(shù)不變

典型題型解析：

例1、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，試確定反應(yīng)AB+6CD=2AD+3X，X的化學(xué)式可能是下列中的哪個(gè) ???????????????????????????????? （?? ）

A.CB B.CB C.CB D.CB

解析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后元素原子的種類和數(shù)目均不改變，則有：2A+3B+6C+6D=2A+6D+3x??? X= CB 答案選D。

例2、黑火藥爆炸的原理可用下式表示：2KNO + 3C + S ==KS + N + 3X ，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，推斷X的化學(xué)式為????????????????????? （?? ）

A.CO??? B. CO?? C. NO??? D. SO

解析：根據(jù)原子個(gè)數(shù)相等可知2K+N+6O+3C+S==2K+S+2N+3X，所以答案為（B）

二、原子種類不變（即化學(xué)反應(yīng)中元素種類不變）

典型題型解析：

例1、化合物在空氣中燃燒生成了二氧化碳和水，則下列關(guān)于該化合物的組成說(shuō)法中正確的是 ???????????????????????????????? ?（? ）

A.肯定含有碳、氫、氧三種元素

B.肯定含有碳、氫元素，可能含有氧元素

C.肯定含有碳、氫元素，不含氧元素

D.不可能同時(shí)含碳、氫、氧三種元素

解析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，某化合物在空氣中燃燒生成CO和HO，說(shuō)明反應(yīng)前的物質(zhì)是共含有C、H、O三種元素，由于參加反應(yīng)的O是由氧元素組成的，則參加反應(yīng)的某化合物中一定含有C、H兩種元素，也可能含有氧元素。答案選B。

例2、3.在CO和CO的混合氣體中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5克通過(guò)足量的灼熱的氧化銅，充分反應(yīng)后，氣體再全部通入足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀的質(zhì)量是????????????? （???? ）

A.5克???? B.10克???? C.15克????????? D.20克

解析：該題可從碳元素守恒著手。 ∵ 5克混合氣體中共含碳元素：5克×36% = 1.8克

又因?yàn)楦鶕?jù)關(guān)系式：C ～ ～ CaCO，12/1.8=100/x

∴得到的白色沉淀的質(zhì)量為（1.8/12）× 100克

類似的還有如：某硫酸鐵樣品中含有少量硫酸亞鐵，經(jīng)測(cè)定其中氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，求樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？????????????????? （??? ）

A、1-a%???? B 、1-2a%?? C、1-（3a%/2）?? ?D、1-（a%/2）

解析：Fe（SO）和FeSO中硫元素和氧元素有這樣的關(guān)系4O～S，所以可以很快求出S元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即64/a%=32/X，X=a%/2，所以答案即為（C）

三、物質(zhì)守恒

典型題型解析

例1、將25g甲物質(zhì)，5g乙物質(zhì)，10g丙物質(zhì)混合加熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)分析反應(yīng)后混合物中含10g甲，21g丙，還含有一種新物質(zhì)丁。若甲、乙、丙、丁的式量分別為30、20、44、18，并用A、B、C、D分別表示它們的化學(xué)式，則它們之間所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式是 ?????????????????? （?? ）

A.A+B=C+D B.A+2B=2C+D

C.2A+B=2C+D D.2A+B=C+2D

解析：經(jīng)分析知反應(yīng)中消耗的甲為25-l0=15g，消耗的乙為5g，反應(yīng)后生成的丙為21-10=11g.根據(jù)質(zhì)理守恒定律，反應(yīng)后生成的丁為15+5-11=9g。

設(shè)甲、乙、丙、丁之間所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式是xA+yB=zC+wD，則有：

30x/15=20y/5??? 所以x：y=2：1

44z/11=18w/9??? 所以z：w=1：2

答案選D。

例2、取一定量的氯酸鉀和二氧化錳的混合物加熱制取氧氣。測(cè)得反應(yīng)前二氧化錳在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。反應(yīng)后二氧化錳在剩余固體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%求反應(yīng)中已分解的氯酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析：設(shè)原混合物的質(zhì)量為mg，則原混合物中MnO的質(zhì)量為m×20%=0.2mg，KClO的質(zhì)量為m-0.2m=0.8mg，反應(yīng)后剩余固體物質(zhì)的質(zhì)量為0.2m/25%=0.8mg。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后生成O的質(zhì)量為m-0.8m=0.2mg。

利用方程即可快速求解。

類似的還有如：把干燥的氯酸鉀和二氧化錳的混合物9.9克裝入大試管中，加熱制取氧氣。完全反應(yīng)后，將試管冷卻，稱得試管中固體物質(zhì)的質(zhì)量為7.2克。計(jì)算制得氧氣多少克？反應(yīng)后試管中固體物質(zhì)是什么？它們的質(zhì)量各是多少？

例3、某學(xué)生在一定量的稀硫酸中投入81.5克含有鋁鎂鋅鐵的合金，充分反應(yīng)后，過(guò)濾取濾液蒸發(fā)，得固體273.5克，求可產(chǎn)生多少克的氫氣？

解析：此題用常規(guī)方法會(huì)涉及到4個(gè)方程，但是在解題已知變量才2個(gè)，所以常規(guī)方法根本就是一個(gè)無(wú)解。如果巧妙利用質(zhì)量守恒中元素和元素質(zhì)量在前后不變這個(gè)特點(diǎn)就可以很快加以解決，m（Al）+m（Mg）+m（Fe）+m（Zn）=81.5克，反應(yīng)后得到固體質(zhì)量273.5克實(shí)際是m[Al（SO）]+m（MgSO）+m（FeSO）+

M（ZnSO）=273.5克，其中鋅鐵元素質(zhì)量前后相等，所以m（SO）=192克，根據(jù)關(guān)系式 ：H～～～SO，2/x=96/192，即可很快得出x=4（克）

運(yùn)用質(zhì)量守恒定律解題時(shí)，只需考慮始態(tài)和終態(tài)，中間過(guò)程可以忽略，對(duì)于一些較復(fù)雜的反應(yīng)，不會(huì)寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)，尤其簡(jiǎn)便。質(zhì)量守恒定律在中學(xué)化學(xué)中占有重要地位，不僅初中用到它，高中階段同樣要用到它，如果能熟練應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，解化學(xué)計(jì)算題會(huì)容易許多。