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宏观质量守恒法

时间:2022-02-18 百科知识 版权反馈
【摘要】:一、宏观质量守恒法——正比例法在化学反应中,反应前的物质的质量等于反应后物质的质量,即为反应前后原子的种类与个数不变。差量法是依据化学反应前后的某些“差量”与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题法。用差量法解题的关键是正确找出理论差量。这是使用差量法的前提。判断剩余固体的成分和各自的质量。

一、宏观质量守恒法——正比例法

化学反应中,反应前的物质的质量等于反应后物质的质量,即为反应前后原子的种类与个数不变。

化学反应方程式ɑA+b B=c C

ɑMA:b MB:c MC

ɑ:b:c

1.物质之间的质量成正比例,即为ɑMA:b MB:cMC=质量之比。

2.物质之间的反应系数成正比例,即为ɑ:b:c=物质的量之比=个数之比=气体体积之比。

例题:加热分解11.6克氯酸钾,可以得到多少克氧气?

解:根据题意设可得到氧气质量为x克。

例2):加热分解31.6克高锰酸钾,可以得到多少克固体?

解:根据题意设可得到固体质量为x克。

差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题法。此法将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的对应差量(理论差量)列成比例,其他解题步骤与化学方程式列比例式解题完全一致。用差量法解题的关键是正确找出理论差量。

(1)反应不完全或有残留物。在这种情况下,差量反映了实际发生的反应,消除了未反应物质对计算的影响,使计算得以顺利进行。

(2)反应前后存在差量,且此差量易求出。这是使用差量法的前提。只有在差量易求得时,使用差量法才显得快捷,否则,应考虑用其他方法来解。

(一)质量差法

例3):在1升2摩/升的稀硝酸溶液中加入一定量的铜粉,充分反应后溶液的质量增加了13.2克,问:(1)加入的铜粉是多少克?(2)理论上可产生NO气体多少升?(标准状况)

分析:硝酸是过量的,不能用硝酸的量来求解。设加入的铜粉质量为x,生成的NO质量为y。

(2)y=6g,6/30=0.2mol,V=4.48L

即加入的铜粉是19.2克,产生NO气体理论值为4.48升。

(二)体积差法

例4):10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状态时(1.01×105Pa,270K),测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式

分析:原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减小了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用烃的燃烧通式进行有关计算。

(三)物质的量差法

例5:白色固体PCl5受热即挥发并发生分解:PCl5(气)=PCl3(气)+Cl2现将5.84克PCl5装入2.05升真空密闭容器中,在277℃达到平衡时,容器内的压强为1.01×105Pa,经计算可知平衡时容器内混和气体物质的量为0.05摩尔,求平衡时PCl5的分解百分率。

分析:原PCl5的物质的量为0.028摩尔,反应达到平衡时物质的量增加了0.022摩尔,根据化学方程式进行计算。

计算可得有0.022摩尔PCl5分解,所以结果为78.6%。

1.把6.1g干燥纯净的氯酸钾和二氧化锰的混合物放在试管里加热,当完全分解、冷却后称得剩余固体质量为4.2g,求原混合物里氯酸钾有多少克?

〔分析〕根据质量守恒定律,混合物加热后减轻的质量即为生成的氧气质量(W-W=WO2),由生成的O2即可求出KClO3

〔解答〕混合物中氯酸钾质量为4.85g

2.把质量为10g的铁片放在50g硫酸铜溶液中,过一会儿取出,洗净、干燥、称重,铁片的质量增加到10.6g,问析出多少克铜?原硫酸铜溶液的溶质的质量分数是多少?

〔分析〕在该反应中,单质铁变成亚铁离子进入溶液,使铁片质量减少,而铜离子被置换出来附着在铁片上。理论上每56g铁参加反应后应能置换出64g铜,铁片净增质量为64-56=8g。现在铁片增重10.6-10=0.6g,并非是析出铜的质量,而是析出铜的质量与参加反应的铁的质量差。按此差量即可简便进行计算。

〔解答〕有质量为4.8g铜析出,原硫酸铜溶液的溶质的质量分数为24%。

3.向50gFeCl3溶液中放入一小块Na,待反应完全后,过滤,得到仍有棕黄色的溶液45.9g,则投入的Na的质量为  ( )

A.4.6g   B.4.1g   C.6.9g   D.9.2g

[解析]Na投入到FeCl3溶液中发生如下反应6Na+2FeCl3+ 6H2O=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2

若2molFeCl3与6molH2O反应,则生成6molNaCl,溶液质量减少82g,此时参加反应的Na为6mol;现溶液质量减少4.1g,则参加反应的Na应为0.3moL,质量应为6.9g。答案为(C)。

4.同温同压下,某瓶充满O2共重116g,充满CO2时共重122g,充满某气体共重114g,则该气体相对分子质量为  ( )

A.28   B.60   C.32   D.14

[解析]由“同温同压同体积下,不同气体的质量比等于它们的摩尔质量比”可知此题中,气体质量之差与式量之差成正比。因此可不计算本瓶的质量,直接由比例式求解:(122-116)/(44-32)=(122-114)/(44-M(气体))

解之得,M(气体)=28。故答案为(A)。

5.向10g氧化铜通氢气,加热一段时间后,测得剩余固体的质量为8.4。判断剩余固体的成分和各自的质量。

[解析]剩余固体的质量为8.4g,则失去氧的质量为10-8.4=1.6g,则还原生成铜的质量1.6×64/16=6.4g,剩余固体的成分氧化铜8.4-6.4=2g。铜,6.4g。

6.10g铁样品放入足量的硫酸铜溶液中,充分反应后测得固体质量10.8g,求铁样品中铁的纯度(假设样品中的杂质不和硫酸铜反应,也不溶于水)。

[解析]增重0.8g,则消耗的铁物质的量为0.8/(64-56)=0.1mol

铁的质量56×0.1=5.6g,铁的纯度5.6/10=56%

7.将一定质量的铁放入100g的稀硫酸中,充分反应后测得溶液的质量为105.4g,求加的铁的质量。

[解析]增重105.4-100=5.4g,则铁物质的量5.4/(56-2)=0.1mol,铁的质量0.1×56=5.6g。

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