在化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中我們不僅要不斷地豐富知識,而且要不斷積累解題的方法,以免走彎路。質(zhì)量守恒定律是一條自然規(guī)律,它的內(nèi)容是: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,在化學(xué)反應(yīng)前后,元素種類、質(zhì)量,原子種類、質(zhì)量、個數(shù)均不發(fā)生變化。以下幾例都是用質(zhì)量守恒定律這一原理循序漸進地來解決問題的。
例1.某物質(zhì)在純氧氣中燃燒生成二氧化碳和水,則該物質(zhì)中一定含有 元素,可能含有 元素。
解析:據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應(yīng)前后元素種類不變,可以推知該物質(zhì)中一定含有C、H元素,可能有O元素。
例2.檢驗?zāi)晨扇嘉锸欠窈刑?、氫、氧三種元素,則一定質(zhì)量的該物質(zhì)在氧氣中完全燃燒后還必須進行的實驗是( )。
①用帶火星的木條檢驗 ②用無水CuSO檢驗
③用澄清的石灰水檢驗 ④對生成物進行稱量
A.①②③④ B.②③④ C.①②③ D.②③
解析:由例1結(jié)論知,從生成物的組成元素可判斷反應(yīng)物的元素組成,所以要檢驗可燃物中是否含有C、H元素,必須從生成物的元素組成去判斷,因為可燃物燃燒時,碳元素被氧化成二氧化碳,氫元素被氧化成水,所以要確定是否含有碳元素應(yīng)該用澄清的石灰水來檢驗生成物中是否有二氧化碳,要確定是否含有氫元素就應(yīng)該用無水硫酸銅來檢驗生成物中是否有水,而氧元素是否存在應(yīng)該對生成物進行稱量,通過反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量比較來確定。所以答案為B。
例3.1.6克某物質(zhì)在氧氣中完全燃燒,生成4.4克二氧化碳和3.6克水,則該物質(zhì)的組成為( )。
A.只含碳、氫元素,不含氧元素
B.一定含碳、氫元素,可能含氧元素
C.一定含碳、氫、氧元素
D.無法確定
解析:此題是在1、2例題定性判斷物質(zhì)組成的基礎(chǔ)又再加入定量判斷的因素。據(jù)例1、2的結(jié)論,該有機物中一定含碳、氫元素,可能含氧元素質(zhì)量。據(jù)質(zhì)量守恒定律,該物質(zhì)中碳元素的質(zhì)量等于生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量,氫元素的質(zhì)量等于生成的水中氫元素質(zhì)量,即碳元素的質(zhì)量為4.4g×12/44=1.2g,氫元素的質(zhì)量為3.6g×2/18=0.4g,而1.2g+0.4g=1.6g,所以該有機物中只含碳、氫元素不含氧。應(yīng)選答案A。
例4.一定質(zhì)量的某有機物在氧氣中完全燃燒生成了8.8克CO和5.4克水,則該有機物的化學(xué)式可能為( )。
A.CH B.CH C.CH D.CHOH
解析:同例題3分析,該有機物一定含C、H,且C、H元素的質(zhì)量與生成的CO與HO中C、H元素質(zhì)量相等。即碳元素的質(zhì)量為8.8g×12/44=2.4g。氫元素的質(zhì)量為5.4g×2/18=0.6g。因題中沒有提及該有機物的質(zhì)量或消耗的氧氣的質(zhì)量,所以無法判斷該有機物的中是否有氧。設(shè)該有機物的化學(xué)式為CxHy(或CxHyOz),則12x/y=2.4g/0.6g,解得,x/y=1/3,所以答案為C、D。
例5:某有機物在氧氣中充分燃燒,產(chǎn)物只有CO和HO,甲、乙兩組同學(xué)分別用A、B兩種方法測定它的組成,得到兩組數(shù)據(jù),(如下表)
(1)請你在不計算的情況下判斷有機物一定有哪幾種元素?
(2)A、B兩種方法哪種方法正確?為什么?
(3)請你通過計算說明該有機物是否含氧元素?
解析:本題在前幾題的基礎(chǔ)上又增加了吸收水HO和CO的裝置。為了避免先檢驗二氧化碳時,無法確定水的生成及質(zhì)量,所以應(yīng)先測定水的質(zhì)量再測定二氧化碳的質(zhì)量。所以選擇方法B。然后據(jù)例2的方法來確定是否有氧。
解:(1)該有機物一定含有C、H元素。
(2)方法B正確,因為A方法先測定二氧化碳的質(zhì)量后測定水的質(zhì)量會使測定的水的質(zhì)量不準(zhǔn)確。而方法B就克服了這個缺點。
(3)該有機物中含有的碳元素的質(zhì)量是(202.2g-200g)×12/44=0.6g,氫元素的質(zhì)量為(201.8g-200g)×2/18=0.2g。
因為碳元素的質(zhì)量+氫元素的質(zhì)量為0.6g+0.2g=0.8g<1.6g,所以一定含有氧元素。