化学计算之质量守恒定律的灵活应用

施耀民

初中化学中质量守恒定律是一个重要的基本定律，质量守恒定律的定义是指参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。其本质：反应前后原子的数目没有增减，原子的种类没有改变，原子的质量也没有变化。一切化学反应都遵循质量守恒定律，如果能熟练应用质量守恒定律，在解题中能充分利用其实质可以起到事半功倍的效果。下面我简单的从其本质的三个方面加以说明。

一、原子个数反应前后个数不变

典型题型解析：

例1、根据质量守恒定律，试确定反应AB+6CD=2AD+3X，X的化学式可能是下列中的哪个                                  （   ）

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

解析：根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素原子的种类和数目均不改变，则有：2A+3B+6C+6D=2A+6D+3x    X= CB 答案选D。

例2、黑火药爆炸的原理可用下式表示：2KNO + 3C + S ==KS + N + 3X ，根据质量守恒定律，推断X的化学式为                      （   ）

A.CO    B. CO   C. NO    D. SO

解析：根据原子个数相等可知2K+N+6O+3C+S==2K+S+2N+3X，所以答案为（B）

二、原子种类不变（即化学反应中元素种类不变）

典型题型解析：

例1、化合物在空气中燃烧生成了二氧化碳和水，则下列关于该化合物的组成说法中正确的是                                   （  ）

A.肯定含有碳、氢、氧三种元素

B.肯定含有碳、氢元素，可能含有氧元素

C.肯定含有碳、氢元素，不含氧元素

D.不可能同时含碳、氢、氧三种元素

解析：根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，某化合物在空气中燃烧生成CO和HO，说明反应前的物质是共含有C、H、O三种元素，由于参加反应的O是由氧元素组成的，则参加反应的某化合物中一定含有C、H两种元素，也可能含有氧元素。答案选B。

例2、3.在CO和CO的混合气体中，氧元素的質量分数为64%。将该混合气体5克通过足量的灼热的氧化铜，充分反应后，气体再全部通入足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀的质量是              （     ）

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

解析：该题可从碳元素守恒着手。 ∵ 5克混合气体中共含碳元素：5克×36% = 1.8克

又因为根据关系式：C ～ ～ CaCO，12/1.8=100/x

∴得到的白色沉淀的质量为（1.8/12）× 100克

类似的还有如：某硫酸铁样品中含有少量硫酸亚铁，经测定其中氧元素质量分数为a%，求样品中铁元素的质量分数？                  （    ）

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这样的关系4O～S，所以可以很快求出S元素的质量分数，即64/a%=32/X，X=a%/2，所以答案即为（C）

三、物质守恒

典型题型解析

例1、将25g甲物质，5g乙物质，10g丙物质混合加热发生化学反应，经分析反应后混合物中含10g甲，21g丙，还含有一种新物质丁。若甲、乙、丙、丁的式量分别为30、20、44、18，并用A、B、C、D分别表示它们的化学式，则它们之间所发生化学反应的方程式是                    （   ）

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

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

解析：经分析知反应中消耗的甲为25-l0=15g，消耗的乙为5g，反应后生成的丙为21-10=11g.根据质理守恒定律，反应后生成的丁为15+5-11=9g。

设甲、乙、丙、丁之间所发生的化学反应的方程式是xA+yB=zC+wD，则有：

30x/15=20y/5    所以x：y=2：1

44z/11=18w/9    所以z：w=1：2

答案选D。

例2、取一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气。测得反应前二氧化锰在混合物中的质量分数为20%。反应后二氧化锰在剩余固体中的质量分数为25%求反应中已分解的氯酸钾的质量分数。

解析：设原混合物的质量为mg，则原混合物中MnO的质量为m×20%=0.2mg，KClO的质量为m-0.2m=0.8mg，反应后剩余固体物质的质量为0.2m/25%=0.8mg。根据质量守恒定律，反应后生成O的质量为m-0.8m=0.2mg。

利用方程即可快速求解。

类似的还有如：把干燥的氯酸钾和二氧化锰的混合物9.9克装入大试管中，加热制取氧气。完全反应后，将试管冷却，称得试管中固体物质的质量为7.2克。计算制得氧气多少克？反应后试管中固体物质是什么？它们的质量各是多少？

例3、某学生在一定量的稀硫酸中投入81.5克含有铝镁锌铁的合金，充分反应后，过滤取滤液蒸发，得固体273.5克，求可产生多少克的氢气？

解析：此题用常规方法会涉及到4个方程，但是在解题已知变量才2个，所以常规方法根本就是一个无解。如果巧妙利用质量守恒中元素和元素质量在前后不变这个特点就可以很快加以解决，m（Al）+m（Mg）+m（Fe）+m（Zn）=81.5克，反应后得到固体质量273.5克实际是m[Al（SO）]+m（MgSO）+m（FeSO）+

M（ZnSO）=273.5克，其中锌铁元素质量前后相等，所以m（SO）=192克，根据关系式 ：H～～～SO，2/x=96/192，即可很快得出x=4（克）

運用质量守恒定律解题时，只需考虑始态和终态，中间过程可以忽略，对于一些较复杂的反应，不会写化学方程式时，尤其简便。质量守恒定律在中学化学中占有重要地位，不仅初中用到它，高中阶段同样要用到它，如果能熟练应用质量守恒定律，解化学计算题会容易许多。