配平的方程式给出了物质反应和生成的摩尔比。要联系两种物质,先求出已知物质的量,乘以比例,就得到另一种物质的量。这是相对质量与物质的量中大多数计算的中间一步。
比例是怎么运作的?
以 N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 为例。它表示 1 mol N₂ 与 3 mol H₂ 反应生成 2 mol NH₃。这些量的任何倍数,都按同样的比例反应。
从物质 A(已知)求物质 B(所求):
B 的物质的量 = A 的物质的量 × (B 的系数 ÷ A 的系数)
所求物质的系数放在上面。
步骤
- 检查方程式已配平。
- 把已知质量换成摩尔(见上一课)。
- 用系数运用比例。
- 如果题目要求,换成质量或其他量。
- 每一步都写上单位。
例题详解
6.0 g 镁在氧气中完全燃烧,生成多少质量的氧化镁?这是用于学习的模型计算。使用 Mg = 24,O = 16。
方程式是 2Mg + O₂ → 2MgO。
第一步,Mg 的摩尔数: 6.0 ÷ 24 = 0.25 mol。
第二步,比例: 2 mol Mg 生成 2 mol MgO,所以比例是 2 : 2,即 1 : 1。于是 MgO = 0.25 × (2 ÷ 2) = 0.25 mol。
第三步,质量: MgO 的 Mr = 24 + 16 = 40。质量 = 0.25 × 40 = 10 g。
核对:产物质量(10 g)大于镁的质量(6.0 g),这合理,因为氧与镁结合了。多出的 4.0 g 就是氧:0.125 mol O₂ × 32 = 4.0 g,所以 6.0 + 4.0 = 10.0 g。
一个常见的失误
有学生写道:比例是 2 : 2,所以 6.0 g Mg 生成 6.0 g MgO。
错误答案: 6.0 g
2 : 2 的比例适用于摩尔,不适用于克。Mg 和 MgO 的摩尔质量不同,所以摩尔数相等,质量并不相等。
改正的方法是永远经过摩尔:A 的质量 → A 的摩尔数 → B 的摩尔数 → B 的质量。
再看一个比例不是 1 : 1 的例子:在 N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 中,0.60 mol H₂ 得到 NH₃ = 0.60 × (2 ÷ 3) = 0.40 mol。NH₃ 的 Mr = 14 + 3 = 17,质量 = 0.40 × 17 = 6.8 g。
自我检测
1. 在 2H₂ + O₂ → 2H₂O 中,0.50 mol 氧气生成多少摩尔水?质量是多少?(H = 1,O = 16)
查看答案
O₂ : H₂O = 1 : 2,所以 H₂O = 0.50 × 2 = 1.0 mol。Mr = 18,质量 = 1.0 × 18 = 1.0 mol,18 g。
2. 在 CaCO₃ → CaO + CO₂ 中,50 g CaCO₃ 生成多少质量的 CaO?(Ca = 40,C = 12,O = 16)
查看答案
CaCO₃ 的 Mr = 40 + 12 + 48 = 100,所以 n = 50 ÷ 100 = 0.50 mol。比例 1 : 1,CaO = 0.50 mol。CaO 的 Mr = 56,质量 = 0.50 × 56 = 28 g。
3. 在 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ 中,0.80 mol Al 与多少摩尔 O₂ 反应?生成多少摩尔 Al₂O₃?
查看答案
O₂ = 0.80 × (3 ÷ 4) = 0.60 mol。Al₂O₃ = 0.80 × (2 ÷ 4) = 0.40 mol。
下一步
下一课要问:当两种反应物的量都给出时会怎样,也就是判断限量反应物。用摩尔与方程式比例辅导工具可以看到每一步比例如何写出,用方程式配平推理训练器则先确认方程式。
如果你懂得道理,但列式仍然拖慢你,和老师一起做你自己的题目会有帮助。欢迎了解我们的化学线上一对一补习。