魯教版九年級上定量研究化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的有關(guān)計(jì)算全國優(yōu)質(zhì)課一等獎

用元素質(zhì)量守恒法解題示例我們都知道，在化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類沒有改變，各元素的原子總數(shù)也無增減。所以在化學(xué)反應(yīng)前后各元素的質(zhì)量保持不變，這就是說，在化學(xué)反應(yīng)前后各元素質(zhì)量守恒。有這樣一些根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的題，涉及到元素質(zhì)量或元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)等的計(jì)算，如果用常規(guī)方法求解，當(dāng)然也能求出結(jié)果，但頗費(fèi)時(shí)間。有的題需要根據(jù)多個(gè)化學(xué)方程式分別計(jì)算，步驟多，耗時(shí)多，失誤自然也多。碰到此類題特別是涉及多個(gè)反應(yīng)的題時(shí)，如果我們能換一個(gè)角度去進(jìn)行分析，那就有可能使看上去頗為復(fù)雜的計(jì)算變得極其簡單。抓住反應(yīng)前后某特征元素質(zhì)量守恒這一點(diǎn)去進(jìn)行分析、求解，就是一種行之有效的快捷解法。用元素質(zhì)量守恒法解題的特點(diǎn)是：分析獨(dú)到，解題簡捷，分與之巧妙，解題之快捷，會令你拍案叫絕！套用一句老話，那就是用元素質(zhì)量守恒法解涉及元素質(zhì)量及元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)等的題時(shí)，往往會收到事半功倍的效果。用元素質(zhì)量守恒法解題是同學(xué)們必須掌握的一種解題技巧，掌握了這種技巧后，在做題時(shí)就會得心應(yīng)手。下面我想就有關(guān)題用元素質(zhì)量守恒法去分析、求解，為了能直觀地看出用元素質(zhì)量守恒法解題的優(yōu)越性，對每條例題我都先給出用常規(guī)方法來解題的分析過程，再用元素質(zhì)量守恒法分析、求解。兩類解法誰優(yōu)誰劣，相信你一看自然會明白、相信你通過這篇文章的閱讀和理解，能基本掌握用元素質(zhì)量守恒法解題的分析方法和解題格式。勿庸置疑，你的解題能力也一定會隨之提高。[例1]將一定質(zhì)量的碳酸鈣和單質(zhì)碳的混合物置于坩堝中充分灼燒，假定能將產(chǎn)生的氣體全部收集起來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得氣體質(zhì)量恰等于原混合物質(zhì)量，試求原混合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1．常規(guī)方法[分析]本題共發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：CaCO3CaO+CO2↑，C+O2CO2(碳燃燒充分)。若設(shè)原混合物中CaCO3為xg，單質(zhì)碳為yg，那么，我們通過兩個(gè)化學(xué)方程式就可分別求出兩個(gè)反應(yīng)各產(chǎn)生的CO2質(zhì)量(分別用含x、y的代數(shù)式表示)，再根據(jù)“所得氣體質(zhì)量恰等于原混合物質(zhì)量”這一條件列出等式，從而求出x、y的比。若用含x的代數(shù)式表示y，在求出xgCaCO3中C元素質(zhì)量之后，即可順利求出原混合物中碳元素質(zhì)量，從而求出原混合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2．元素質(zhì)量守恒法[分析]CaCO3在高溫下分解，有CO2一種氣體生成，無其他含碳物質(zhì)生成，所以，其CO2中C元素質(zhì)量就等于CaCO3中C元素質(zhì)量。單質(zhì)碳與氧氣反應(yīng)生成CO2一種氣體，顯然，其CO2中C元素的質(zhì)量就等于單質(zhì)碳的質(zhì)量。兩個(gè)反應(yīng)完成后所得氣體全部為CO2，它的質(zhì)量應(yīng)為兩個(gè)反應(yīng)所產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量之和。由上述分析可知，反應(yīng)后所得CO2中C元素質(zhì)量即為反應(yīng)前混合物中C元素質(zhì)量，而所得CO2質(zhì)量等于原混合物質(zhì)量，據(jù)此即可很快求出原混合物中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。[解]發(fā)生的反應(yīng)是：CaCO3CaO+CO2↑，C+O2CO2(碳燃燒充分)由化學(xué)方程式可知，反應(yīng)后所得氣體全為CO2，且CO2中C元素質(zhì)量即為原混合物中C元素質(zhì)量。設(shè)原混合物質(zhì)量為mg，則反應(yīng)后所得CO2質(zhì)量亦為mg。所以，原混合物中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

答：原混合物中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為％。[例2]鎂在空氣中燃燒不僅生成氧化鎂，還有部分氮化鎂。(3Mg+N2Mg3N2)(不考慮鎂再與其他物質(zhì)的反應(yīng))由此可以推知18g鎂在空氣中完全燃燒所得產(chǎn)物的質(zhì)量范圍應(yīng)是[]

A．大于30g

B．小于25g

C．大于25g小于30g

D．以上情況都有可能1．常規(guī)方法[分析]發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)：2Mg+O22MgO(1)3Mg+N2Mg3N2(2)若Mg全部跟O2反應(yīng)，由(1)可求出MgO質(zhì)量；若Mg全部跟N2反應(yīng)，由(2)可求出Mg3N2質(zhì)量。因Mg不可能全部跟O2反應(yīng)，亦不可能全部跟N2反應(yīng)，所以18g鎂在空氣中完全燃燒所得產(chǎn)物的質(zhì)量范圍一定是介于求得的MgO和Mg3N2質(zhì)量之間，從而選出正確答案。2．元素質(zhì)量守恒法[分析]反應(yīng)前后Mg元素質(zhì)量守恒，即在反應(yīng)后所得產(chǎn)物中Mg元素質(zhì)量為18g。若鎂全部與O2反應(yīng)，則生成物為MgO，由18g可直接求出MgO質(zhì)量；若鎂全部與N2反應(yīng)，則生成物為Mg3N2，由18g可直接求出Mg3N2質(zhì)量。則反應(yīng)所得產(chǎn)物質(zhì)量就介于求出的MgO和Mg3N2兩者質(zhì)量之間，正確答案就不難選出了。[解]因Mg反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成MgO和Mg2N2，所以，所得產(chǎn)物中Mg元素質(zhì)量即為參加反應(yīng)的Mg的質(zhì)量，即為18g。若Mg全部與O2反應(yīng)，則生成的MgO質(zhì)量

若Mg全部與N2反應(yīng)，則生成的Mg3N2質(zhì)量

所以，所得產(chǎn)物質(zhì)量范圍是：大于25g，小于30g，正確答案應(yīng)選C。[例3]在CO和CO2的混合氣體中，含氧64％，將該混合氣體5g通過足量的灼熱的氧化銅，完全反應(yīng)后，氣體再全部通入足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀質(zhì)量是[]

A．5gB．10g

C．15gD．20g1．常規(guī)方法[分析]由5g、64%即可求出5gCO和CO2的混合氣體中CO和CO2各自的質(zhì)量，再根據(jù)CO跟CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式，從CO質(zhì)量求出生成的CO2質(zhì)量，從而求出通過CuO后CO2的總質(zhì)量，最后再根據(jù)CO2與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式，從CO2質(zhì)量即可求出生成的CaCO3白色沉淀質(zhì)量，從而選出正確答案。2．元素質(zhì)量守恒法5gCO和CO2的混合氣體通過足量的灼熱的CuO后，CO全部轉(zhuǎn)變成CO2，顯然，反應(yīng)生成的CO2中的C元素質(zhì)量就等于CO中C元素的質(zhì)量。那么，通過CuO后所得CO2氣體中C元素質(zhì)量即為5g原混合氣體中C元素質(zhì)量。將所得CO2氣體全部通入足量澄清石灰水中生成CaCO3白色沉淀和水，顯然，生成的CaCO3中的C元素質(zhì)量就等于通入的CO2中C元素質(zhì)量，也就等于5g原混合氣體中C元素的質(zhì)量。由CO和CO2的混合氣體中含氧64％，可知含碳36％，再由5g、36％求出5g原混合氣體中C元素質(zhì)量，從而可求出CaCO3質(zhì)量，正確答案就不難選出了。[解]據(jù)題決可知：反應(yīng)所得的CaCO3白色沉淀中C元素質(zhì)量一定等于5g原混合氣體中C元素質(zhì)量。原混合氣體中含氧64％，則含碳36％。所以5g原混合氣體中C元素的質(zhì)量=5×36％=(g)所以，最后所得CaCO3的質(zhì)量

因此，正確答案應(yīng)選C。[例4]在含鈉元素的NaCl和Na2CO3的混合物中加入100g某濃度的稀鹽酸，恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生，試求反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1．常規(guī)方法[分析]NaCl和Na2CO3的混合物中唯有Na2CO3跟稀鹽酸起反應(yīng)。據(jù)Na2CO3跟鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，從CO2質(zhì)量即可求出Na2CO3質(zhì)量及反應(yīng)生成的NaCl質(zhì)量。接下來，求出Na2CO3中所含鈉元素質(zhì)量，從而求出原固體混合物中NaCl里所含鈉元素質(zhì)量，這樣就可求出原固體混合物里NaCl質(zhì)量，反應(yīng)后所得溶液為NaCl溶液，溶液質(zhì)量=100g＋原固體混合物質(zhì)量－，溶質(zhì)NaCl質(zhì)量＝原有NaCl質(zhì)量＋反應(yīng)生成的NaCl質(zhì)量。到此，反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可求出。2．元素質(zhì)量守恒法。[分析]NaCl和Na2CO3的混合物中唯有Na2CO3與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑，顯然，反應(yīng)生成的NaCl中鈉元素質(zhì)量就等于Na2CO3中鈉元素質(zhì)量。反應(yīng)后所得溶液為NaCl溶液，溶質(zhì)NaCl來自兩個(gè)部分，一是原有的NaCl。二是反應(yīng)生成的NaCl，由上面的分析可知，溶質(zhì)NaCl中鈉元素質(zhì)量就等于NaCl和Na2CO3的混合物中鈉元素質(zhì)量，即為，據(jù)此即可求出溶質(zhì)NaCl的質(zhì)量。再根據(jù)Na2CO3跟鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，從CO2質(zhì)量求出鹽酸中溶質(zhì)HCl質(zhì)量及反應(yīng)生成的水的質(zhì)量，從而求出反應(yīng)后所得溶液中水的質(zhì)量，那么反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就不難求出了。[解]Na2CO3跟鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑，反應(yīng)后所得溶液為NaCl溶液。顯然，反應(yīng)前NaCl和Na2CO3的混合物中的鈉元素全部留在了的反應(yīng)后的溶質(zhì)NaCl中，所以，溶質(zhì)NaCl中鈉元素質(zhì)量為。因此，溶質(zhì)NaCl質(zhì)量設(shè)鹽酸中溶質(zhì)HCl質(zhì)量為xg，反應(yīng)生成水質(zhì)量為yg，Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑731844xy73∶44=x∶

18∶44=y∶

反應(yīng)后所得溶液中含水：100-x+y=+=(g)

[練習(xí)]將一定量