质量守恒与方程式计算:从一句定律到表格压轴
题量 3 道
分量 上海中考化学计算主线,年年考
✓ 已练
怎么用这一页
1先看「开做之前」里的几条,想不起来的翻回课本,别带着漏洞往下做。
2每道题先自己动笔算,草稿纸上写完再点「看解答」。看着答案想「我也会」是最骗人的感觉。
3对完答案看「容易错在哪」,再做一遍下面的变式,能独立做出来才算过。
开做之前,这几条要能直接说出来
·质量守恒定律,参加反应的各物质质量总和,等于反应后生成的各物质质量总和。「参加反应的」五个字是题眼,投入 10 g 不代表参加反应的就是 10 g,剩下没反应的不算。
·守恒的原因在微观,反应前后原子的种类、数目、质量都不变,变的只是原子的组合方式。
·有气体参加或生成的实验要在密闭容器里验证守恒,敞口做镁条燃烧,固体反而变重(吸进了氧气的质量)。
·方程式过关四条,写得出、配得平、写清条件、说得出现象。计算题的方程式配错平,后面全部白算。
·方程式计算三步走,写方程式标相对分子质量 → 找出已知的纯净物质量 → 列比例求解。已知量是混合物就先乘纯度折成纯量,再进比例。
例 1
基础
4.8 g 镁条在氧气中完全燃烧,生成 8.0 g 氧化镁(2Mg + O2 →点燃 2MgO)。求参加反应的氧气质量。
先想三分钟。不用查相对原子质量,也不用列比例。想想守恒定律那句话里,反应物一共有哪几种。
先自己算,把结果填进来
参加反应的氧气质量
写数值就行,单位可写可不写
1
参加反应的物质是镁和氧气,生成的物质只有氧化镁。
先把「谁参加、谁生成」数清楚。守恒式两边各写哪些东西,全看这一步。
2
由质量守恒,m(Mg) + m(O2) = m(MgO)。
参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和,写成这道题的式子就是镁加氧气等于氧化镁。
3
m(O2) = 8.0 − 4.8 = 3.2 g。
两个量已知,第三个量减出来。凡是「已知其余所有物质的质量、求某一种」的题,守恒定律直接减,比列比例快得多。
答案
参加反应的氧气质量是 3.2 g。
容易错在哪
看到化学式就条件反射去标相对分子质量、列比例。这道题用守恒一步减出来,比例法当然也能做对,但考场上多花的两分钟就是别的题的分。先判断题型,「其余质量都已知」的用守恒,「只知一种求另一种」的才列比例。
把题目改成「6.0 g 镁条在氧气中燃烧后得到 9.2 g 固体」,参加反应的氧气还是用减法吗?(是,9.2 − 6.0 = 3.2 g。但多想一步,由比例可算出 3.2 g 氧气只能烧掉 4.8 g 镁,说明有 1.2 g 镁没烧完,9.2 g 固体是氧化镁和剩余镁的混合物。「参加反应的镁」是 4.8 g,不是 6.0 g,这就是题眼那五个字。)
例 2
中档
某石灰石样品含碳酸钙 80%(杂质不参加反应、不分解)。取 25 g 样品高温煅烧至完全分解(CaCO3 →高温 CaO + CO2↑)。求生成二氧化碳的质量。(相对分子质量:CaCO3 100,CO2 44)
先想三分钟。25 g 是混合物,不能直接进比例。先把参加反应的纯碳酸钙算出来。
先自己算,把结果填进来
生成二氧化碳
写数值就行,单位可写可不写
1
参加反应的碳酸钙 m(CaCO3) = 25 × 80% = 20 g。
方程式里的量的关系只对纯净物成立,杂质不反应,混进比例里就把答案带偏了。混合物折纯量永远是第一步。
2
写方程式并标上质量关系,CaCO3 → CaO + CO2↑,其中 CaCO3 计 100,CO2 计 44。
把相对分子质量写在对应物质的正下方,比例才不会错位。这一步在考卷上是给分点,不能心算跳过。
3
设生成二氧化碳 x g,列比例 10020 = 44x,解得 x = 8.8。
上下对应,左边是碳酸钙的「计量数对实际量」,右边是二氧化碳的。交叉相乘解一元一次方程。
4
检验,8.8 g < 20 g,二氧化碳比参加反应的碳酸钙轻,合理。
分解出的气体不可能比原来的固体还重。花五秒钟按物理直觉扫一眼数量级,能拦住抄错数、比例倒置这类错误。
答案
生成二氧化碳 8.8 g。
容易错在哪
拿 25 g 直接进比例,算出 11 g。混合物不折纯度是这类题的第一大错。第二大错是设未知数不带单位说明或比例上下错位,规范写法是「设生成 CO₂ 的质量为 x」,比例式两列各自对齐同一种物质。
同样这份样品,改问「完全分解后剩余固体多少克」。(剩余固体 = 氧化钙 + 杂质。守恒减法最快,25 − 8.8 = 16.2 g,跑掉的只有二氧化碳。不用再算氧化钙,两步并一步。)
例 3
压轴
密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质,在一定条件下充分反应,测得数据如下。
反应前:甲 4 g · 乙 10 g · 丙 1 g · 丁 25 g
反应后:甲 ? g · 乙 21 g · 丙 1 g · 丁 10 g
求反应后甲的质量,并判断各物质在反应里的角色。
反应前:甲 4 g · 乙 10 g · 丙 1 g · 丁 25 g
反应后:甲 ? g · 乙 21 g · 丙 1 g · 丁 10 g
求反应后甲的质量,并判断各物质在反应里的角色。
先想三分钟。密闭容器,总质量跑不掉。先用守恒把问号填上,再比每种物质反应前后的增减。
先自己算,把结果填进来
反应后甲的质量
写数值就行,单位可写可不写
1
密闭容器内总质量不变,反应前共 4 + 10 + 1 + 25 = 40 g,所以反应后甲 = 40 − 21 − 1 − 10 = 8 g。
密闭两个字就是守恒的适用条件,什么都进不来出不去。表格里缺哪一格,都是总量减其余。
2
逐个比增减,甲 4 → 8,增加 4 g;乙 10 → 21,增加 11 g;丙 1 → 1,不变;丁 25 → 10,减少 15 g。
质量增加的是生成物,减少的是反应物,这是表格题的判断依据。跟名字和位置都没关系,只看数。
3
核对,生成物共增加 4 + 11 = 15 g,反应物共减少 15 g,两边相等。
增量之和必须等于减量之和,这是守恒的另一种说法。对不上就是前面算错了,这一步是免费的检查器。
4
结论,丁是反应物,甲和乙是生成物,反应可表示为 丁 → 甲 + 乙;丙质量不变,可能是催化剂,也可能不参加反应。
质量不变只能说明它没被消耗,催化剂和旁观者从数据上分不出来,答题必须写「可能是催化剂,也可能没参加反应」,只写催化剂要扣分,这一空年年有人丢。
答案
反应后甲为 8 g。丁是反应物,甲、乙是生成物(分解反应),丙可能是催化剂,也可能未参加反应。
容易错在哪
两处。一是丙那一空只答「催化剂」,数据不变推不出催化作用,必须两种可能都写;二是把「一种物质变成两种」误判成化合反应,分解与化合看的是「一变多」还是「多变一」,这里丁一种变出甲乙两种,是分解。
把反应后的乙改成 16 g(其余不变),角色怎么变?(甲 = 40 − 16 − 1 − 10 = 13 g,增加 9 g;乙增加 6 g;丁减少 15 g。仍是丁分解成甲和乙,只是比例变了。数字一换判断流程一步不变,这就是四步顺序的价值。)
