有些混合题会给你一个质量变化和一个方程式,要求你求某种物质的量。方法每次都一样:把质量换成物质的量(mol),用方程式的比例,再把物质的量换回质量。
本课属于混合任务中的化学推理。下面的数据是为教学虚构的,并已标明。这里只讲计算,不涉及实验步骤。
方法是什么?
以碳酸铜(II)受热分解为例,它分解成氧化铜(II)和二氧化碳:
CuCO₃ → CuO + CO₂
相对式量:CuCO₃ = 64 + 12 + 48 = 124,CuO = 64 + 16 = 80,CO₂ = 12 + 32 = 44。
- 找出质量变化。 固体损失质量是因为 CO₂ 逸出,损失的质量 = CO₂ 的质量。
- 换成物质的量: mol = 质量 ÷ 相对式量。
- 用比例。 这里 1 mol CuCO₃ 生成 1 mol CO₂ 和 1 mol CuO。
- 换回质量: 质量 = mol × 相对式量。
例题(虚构数据)
6.20 g 碳酸铜(II)样品受热至反应完全,再测量剩下固体的质量。
题目: 释放出多少质量的二氧化碳?剩下的固体质量是多少?
第 1 步,CuCO₃ 的物质的量: 6.20 ÷ 124 = 0.0500 mol。
第 2 步,比例: 1 : 1 : 1,所以生成 0.0500 mol CO₂ 和 0.0500 mol CuO。
第 3 步,CO₂ 的质量: 0.0500 × 44 = 2.20 g。
第 4 步,剩下固体的质量: 剩下的是 CuO,所以 0.0500 × 80 = 4.00 g。
检查: 起始质量应等于产物质量之和。4.00 + 2.20 = 6.20 g,吻合。损失的质量 6.20 − 4.00 = 2.20 g,与 CO₂ 吻合。
要提防的错误
错误答案:“CO₂ 的物质的量 = 2.20 ÷ 124 = 0.0177 mol。”
这位学生用 CO₂ 的质量除以了 CuCO₃ 的相对式量。每种质量都必须除以它自己那种物质的相对式量:CO₂ 是 44,所以 2.20 ÷ 44 = 0.0500 mol。
纠正的办法是先在每种物质旁边写出相对式量,再做除法。第二个常见错误是忘记损失的质量是气体,而不是剩下的固体。
自我检测
1. 3.10 g 的 CuCO₃ 样品加热至完全分解,释放出多少质量的 CO₂?
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CuCO₃ 的物质的量 = 3.10 ÷ 124 = 0.0250 mol。比例 1 : 1,所以 CO₂ 为 0.0250 mol。质量 = 0.0250 × 44 = 1.10 g。
2. CuCO₃ 加热至完全分解后,固体质量减少 0.88 g。样品中原有多少质量的 CuCO₃?
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损失的是 CO₂,所以 CO₂ 的物质的量 = 0.88 ÷ 44 = 0.020 mol。比例 1 : 1,所以 CuCO₃ 为 0.020 mol。质量 = 0.020 × 124 = 2.48 g。
3. 6.20 g 的样品一共只损失了 1.76 g。有百分之几的 CuCO₃ 已经分解?
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CO₂ 的物质的量 = 1.76 ÷ 44 = 0.0400 mol,所以反应掉 0.0400 mol CuCO₃。反应掉的质量 = 0.0400 × 124 = 4.96 g。百分比 = 4.96 ÷ 6.20 × 100 = 80.0%。
接下来学什么?
接着学习解读环境案例中的分离步骤,练习把一套方法读成一连串决定。你随时可以回到用粒子模型解释物态变化现象,混合练习里还有更多质量变化的题目。
如果你总在把质量换成物质的量这一步出错,可以在一对一线上综合科学补习中请老师用新的数字陪你反复练习。