王元文
摘 要:質量差值法是化學計算中的一種常用方法,它是一種簡捷快速的解題技巧。在 與 、 反應的計算中靈活運用質量差值法,可以簡化繁瑣的計算過程而快速得出答案。
關鍵詞:質量差值法;二氧化碳;水蒸汽;計算;運用
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2015)03-205-03
質量差值法就是根據化學方程式,利用反應物和生成物之間的“質量差”與反應物或生成物的質量形成正比例關系進行相關計算的一種解題方法。解題的關鍵是分析化學方程式的特點,找準有關物質反應前后發(fā)生質量變化的原因,尋找質量差值與某些量之間的比例關系,以質量差作為解題的突破口。找出化學反應過程中從反應物到生成物(可以是固體之間、液體之間、氣體之間)的質量增減有何變化,即在反應物質量的基礎上與生成物質量相比,增加(或減少)了多少克從而確定質量差。
一、差量法的數學應用原理(等比定理)
在化學反應中,各物質是按照一定量的比例關系進行反應的,因此,可以根據題中的相關量或對應量的質量差值,利用等比定理得到相應的解題方法。
aA + cC= eE
a c e
b d f
a/b=c/d=e/f (a +c)/(b+d )=(c+e)/(d+f)=(a+e)/(b+f)
a/b=c/d=e/f (a –b)/b=(c-d)/d=(e-f)/f
二、質量差值法的解題步棸
1、分析題意,分析化學反應各物質之間的質量關系,尋找引起差值的原因。2、確定是否能用質量差值法解題,分析質量差值與始態(tài)量或終態(tài)量是否存在比例關系,以確定是否能用差值法解題。3、寫出正確的化學方程式。4、根據題意確定理論差量與題目中給定的實際差量,列出比例關系,求出答案。
三、質量差值法在 與 、 計算中的基本原理
1、從 與 反應中固體質量差的角度理解:
① △
156g 212g 56g
② △
156g 160g 4g
由此可見,每有 參與反應,固體質量增重56g,相當于 的質量;每有 參與反應,固體質量增重為4g,相當于 的質量。即足量 與 、 反應中,固體質量的增重分別相當于等物質的量的 、 的質量。
2、從 到 變化中原子守恒的角度理解:
① (變形為 · )
② (變形為 · )
由此可見,每有 轉化為 ,相當于向外界吸收了 而增重28g(即 的質量);每有 轉化為 ,相當于向外界吸收了 而增重2g(即 的質量)
3、從CO、H 燃燒后產物與Na O 反應歷程的角度理解 ①
②
合并得:
合并得:
由此可見,在以上反應中CO、H2燃燒時消耗的 , 與CO2、H2O反應時放出的 物質的量相等(常說的借氧還氧),CO2或 在反應中起過渡產物的作用, 起催化劑的作用,相當于CO或H2恰好完全被 吸收,故 固體增重的質量就是原氣體物質CO或H2的質量
四、質量差值法在CO與H2、計算中的基本類型
1、純凈氣體CO或H2質量的增重
反應完畢后,經過借氧還氧,CO或H2恰好完全被 吸收,故 固體增重的質量就是原氣體物質CO或H2的質量。
例1:將4g H2在足量的 中完全燃燒,150℃條件下把所有氣體全部通入足量的 固體,充分反應后 增重(B)
A.2g B.4g C.32g D.36g
解析:方法一, 反應過程中向外界吸收的 與放出的 相等,視為H2完全被 吸收,增重即4g H2的質量;
方法二: (看成 ) 變化中增多2H,相當于H2 ,視為變化中 向外界吸收了H2,增重即為4g;
簡評:mg H2完全燃燒的產物 通入足量 充分反應后,增重就是。
例2:將14gCO在足量的 中完全燃燒,150℃條件下把所有氣體全部通入足量的 固體,充分反應后增重(A)
A.14g B.28g C.32g D.44g
解析:方法一, 反應過程中向外界吸收的 與放出的 相等,視為完全被 吸收,增重即14g CO的質量;
方法二: (看成 、CO)變化中增多CO,視為變化中 向外界吸收了CO,增重即為CO質量14g
簡評:mgCO完全燃燒的產物CO2通入足量 充分反應后,增重就是mg。
2、混合氣體CO與H2質量的增重
反應完畢后,所有CO氣體完全被 吸收,所有CO氣體也完全被 吸收,無論CO與H2按任意比例混合,所有混合氣體都被 吸收了,故 固體增重的質量剛好就是原混合氣體(CO和H2)的總質量。
例3、3g H2和CO混合氣體在足量的 中完全燃燒.150℃時,把生成的混合氣體通入足量的 固體充分反應后, 增重(C)
A.32g B.30g C.3g D.無法確定
解析:由例1可知,反應過程中相當于H2完全被 吸收,由例2可知,反應過程中相當于CO完全被 吸收,故H2與 都被CO恰好完全吸收, 增重即為3g混合氣體的質量;
簡評:mg H2與CO混合氣體無論以任意比例混合,燃燒后的產物 與CO2通入足量 充分反應后,增重質量即為mg。3、通式符合 物質的質量的增重
由CO與H2按任意比例混合均可完全被 吸收,推廣到凡是通式符合 的物質,充分燃燒后的產物 與 通入足量的 固體。反應完畢后,其中的CO與H2這部分將完全被 吸收(相當于amolCO與bmol H2的總質量)。故 固體增重的質量就是原物質 的總質量。
例4:將15g甲醛 在足量的 中完全燃燒,120℃時把生成的混合氣體通入足量的 固體充分反應后, 增重(D )
A.20g B.10g C.30g D.15g
解析:把 變形為 ,由例3可知CO和H2均能被 完全吸收,故 增重便是CO和H2的質量之總和,即 的總質量15g;
簡評:凡是能夠滿足 組成的反應物 ,燃燒后的產物( 和 )全部通入足量 固體充分反應后,增重質量即為 。
4、通式不符合 物質的質量的增重
分析方法是以 物質為基礎作參照:若C原子過多,剩余的C原子將以CO的形式被吸收,將它變形為 的組成,增重的質量大于原物質的總質量;若O原子過多,剩余的O原子將以O2的形式釋放出去而不被吸收,將它變形為 的組成,增重的質量小于原物質的總質量。
例5:46g乙醇 在足量的 中充分燃燒,120℃時,把生成的混合氣體通入足量的 固體充分反應后, 增重(C)
A.46g B.30g C62g. D.92g
解析:把 變形為 ,由例4可知, 這部分均能被 完全吸收,而 燃燒生成 后再通入 ,增重則是 ,相當于向外界吸收了1molO,故 增重的質量為 ;
簡評:凡是能夠滿足 組成的反應物 ,燃燒后的產物( 和 )全部通入足量 固體充分反應后,增重質量是m+16z大于 。
例6:184g酒石酸 在足量的 中充分燃燒,120℃時,把生成的混合氣體通入足量的 固體充分反應后, 增重(B)
A.216g B.118g C.152g D.184g
解析:把 變形為 ,由例4可知, 這部分均能被 完全吸收,而剩余的 這部分將不能被 吸收(以 釋放出去),相當于 只吸收了 這部分,而沒有吸收多余的 這部分,故 增重的質量為 ;
簡評:凡是能夠滿足 組成的反應物 ,燃燒后的產物( 和 )全部通入足量 固體充分反應后,增重質量是m-16z小于mg。
5、綜合分析
例7:將足量的 、 、 密封于一密閉容器中,用電火花引燃混合氣體,反應結束后,容器中壓強為零(150℃),且殘余物質溶于水無氣體產生,則 、 、 三種物質的物質的量之比為(B)
A.1:2:3 B.1:2:6 C.6:2:1
D.3:2:1
解析:以原子守恒的角度,若 、 恰好能夠完全被 吸收,應符合通式 組成,即 與 混合時相當于 及 的混合,此時恰好完全被 吸收,且 對應消耗 變成 , 對應消耗 變成 ,故消耗 總量應為 。
例8:200℃時11.6gCO2和H2O(g)的混合氣體與足量的 充分反應后,固體質量增加了3.6 g,則原混合氣體的平均摩爾質量為(C)
A.5.8 g/mol B.1.6 g/mol C.23.2g/mol D.46.4g/mol
解析:由化學方程式的共同規(guī)律看出,無論是CO2還是H2O,每2mol氣體都能生成1molO2
反應后有8Go2生成(11.6g—3.6g)為0.25mol,應該有0.5mol的混合氣體,故原混合氣體的平均平均摩爾質量為11.6g/0.5mol.