应用质量守衡定律巧解计算题

 

 

在初中阶段，化学学科中，质量守衡定律是唯一的“正式”的定律，其应用主要有如下几个方面：

1．解释一些实验事实。如：细铁丝在氧气中燃烧后的生成物的质量比原来细铁丝的质量大了．度试解释为什么？

2．推测一些物质的元素组成。如：某化合物完全燃烧，需要9.6g氧气，同时生成8.8gCO₂和5.4g水，则此化合物中（     ）

 A、只含碳、氢两种元素          B、只含碳、氧两种元素

 C、含碳、氢、氧三种元素         D、一定含碳、氢元素，可能含氧元素

3．推断一些物质的化学式。如：根据2KNO₃+3C+S═K₂S+X↑+3CO₂ ↑确定X的化学式为    ；当然呈现的题面不会如此简单。

4．计算一些有关物质的质量。如：已知反应2NO+O₂==2NO₂，现将NO和O₂的混合气体30g充分反应，得到23gNO₂，则源混合气体中NO和O₂的质量比为（    ）

虽然，质量守恒定律在初中是唯一的“正式”定律，但是在相应的水平检测、毕业会考、招生考试中并不少考。命题时，主要用来考查学生对质量守恒定律及其应用的理解和掌握情况，以及阅读、分析、推断能力和对知识的迁移能力等等。并且，经常将其与常见的“物理变化和化学反应，有关化学式的计算和推断物质的元素组成，元素在化学变化过程中的特点，微粒观点及模型图的应用，化学反应的实质，分子和原子的区别和联系，化学方程式的配平、书写、判断对错和有关计算”等相关知识联系起来，进行单独或综合考查。而题型有选择题、填空题、计算题、推断题……。中考的重点是考查学生对质量守恒定律及其应用等相关知识的理解和掌握情况，以及运用它们来分析、解答相关的实际问题的能力等。当然，有时还会根据所给的有关的表达，进行科学地评价、判断正误等．特别是对质量守恒定律的概念及其成立的原因、含义和几个方面的应用等相关问题的考查，以及对有关知识的迁移能力的考查，是近几年中考命题的热点，并且还是中考考查这块知识的重中之重。

在一些具体题目中，对于一般、中等难度的题目，学生们都能正确应用，而对于一些难度较大计算题，需要对质量守恒定律理解深刻、透彻。所以，学生们往往感到力不从心，不知如何入手。实际上问题发生在学生对质量守衡定律的理解还不深透。

下面就“较难”的化学计算题举例说一说，如何应用质量守衡定律巧解化学计算题。

【例一】：将一定质量的MnO₂与KClO₃混合加热一段时间后，停止加热，冷却、测量得知残余物中MnO₂的质量分数由反应前的20%变成25%。求生成氧气的质量和KClO₃的分解率。

当学生一拿到这个题目后，首先就被问题給难住了，总觉得条件不足，不知从何入手。

其实，只要仔细针对题目，认真分析，就可以知道MnO₂并非反应物，也非生成物，而是反应的催化剂，在化学反应前后质量是不改变的。其质量分数在升高，说明别的物质发生了化学变化且有气体生成，其质量分数才会升高。如果我们设其质量为a，则根据：            ×100%＝20%  就可以得到反应前混合物质量为

，反应后的残余固体质量=

。这样，根据质量守恒定律，就可以求出生成的氧气的质量：5X－4X=X，即等于MnO₂的质量。氧气的质量一确定，则求KClO₃的分解率的问题就迎刃而解了。

【解】：根据MnO₂是反应的催化剂的特点，设其质量为X，则反应前混合物质量为：X/20%=5X，反应前KClO₃的质量是：5X－X=4X，反应后残余固体的质量是X/25%=4X，所以，反应生成的氧气的质量：5X－4X=X 。

设 参加反应的KClO₃的质量为Y

2KClO₃

2KCl+3O₂↑

 245           96

  Y            X

245:96=Y:X          

Y=245X/96

KClO₃ 的分解率为：（245X/96)/4X=63.8%

【答】：生成的氧气质量为混合物中MnO₂的质量，KClO₃的分解率为63.8%。

由此可见，通过数据的假设，是一种解决复杂问题的好办法、常用办法。

【例二】：高温加热10g碳酸钙，一段时间后停止加热，测得剩余固体中钙元素的质量分数为50％。 

(1)若10g碳酸钙全部分解可产生       克氧化钙?  

(2)实际反应生成的二氧化碳是多少克?     

【解答与分析】：面对第一问，学生都会轻松解决，根据化学方程式轻松搞定得出正确答案5.6g.可是，面对第二问时却束手无策，不知从何下手。有的虽然解决了问题，但显得十分艰难，而且在解决过程中，稍有偏差就会导致答案的错误。

有的第二问是这样计算的：10g—5.6g=4.4g，显然没有看清题目里的“若”和“实际反应”，而直接承接第一小题的答案进行解答，肯定是错误的答案。

有的虽然计算出来了，但方法很笨拙，费时多、容易出错。如一解：

[一解]：设有Xg碳酸钙参加了反应，生成Yg氧化钙。

于是剩余碳酸钙的质量是10g—Xg.于是

CaCO₃

 CaO+CO₂↑

     100      56

       X           Y

                      100:56=X:Y     Y=56X/100

[(10g-xg)*12%+(56X/100)*(40/56)]/[((10g-Xg)+56X/100)]

通过解这个二元一次方程组才解出最后答案。这个解题过程很容易出错。

在解决过程中想到了质量守衡定律，却没有完全领会质量守衡定律的精髓。导致用了较大篇幅、较多时间来解决这个问题。

[二解]（巧解）：（分析）既然想到了质量守衡定律，那么反应前的钙元素质量与反应后钙元素的质量是一致的，不会发生改变的，即反应前碳酸钙中的钙元素质量与反应后残余物中钙元素质量是相等的。所以：

反应前的钙元素质量是：10g×40%＝4g   

 反应后剩余固体质量中钙元素的质量也应当是4g,

则反应后剩余固体质量为 4g÷50%＝8g

所以实际反应生成的二氧化碳的质量为10g－8g＝2g 

这样来解，既简单，又明了。

本来进行一些简单的加减乘除就能解决的问题，由于思路没有到位，把解决问题的方法弄得很复杂，无形中增大了难度，降低自信，有的学生干脆就放弃了。

其实，质量守衡定律的应用，首先要弄清：什么守衡？弄清是微粒数不变，还是元素质量不变，或者还是那种物质质量不变，或者……。为什么守衡？是没有参与变化，还是其它什么原因。有没有物质（或元素）的流失（生成了气体或沉淀等等）。然后弄清需要计算什么？是计算这种物质呢，还是别的物质，如果是别的物质，那么它与当前这种物质有什么关系。应当运用那些“公式”来计算：是依据化学式来计算呢还是依据化学方程式来计算，还是根据绩效物与不纯物间的换算。只有弄清了这些关系才能找到入手和解决问题的办法。

参考练习：

１.将3.6g的碳酸钙高温煅烧一段时间后冷却，测得固体剩余物中钙元素的质量分数为57.6%，求固体剩余物的质量。    

２.金属M的样品中含有不与盐酸反应的杂质，取样品20g投入适量的稀盐酸中，恰好完全反应，生成MCl₃和2g

氢气，测知生成的MCl₃中氯元素的质量分数为79.8%，求样品中M的质量分数？    

３.将8.3g由铝、锌两种金属组成的混合物加入到200g稀硫酸中，恰好完全反应，将反应后的溶液小心蒸干，得到无水固体27.5g，则原稀硫酸中溶液的质量分数为？