追踪含碳的过程，就是沿着碳原子从反应物走到生成物，并确认没有任何一个被丢失或凭空出现。同样的习惯适用于燃烧、呼吸作用、光合作用以及碳酸盐与酸的反应。考试中常把它与质量或摩尔计算搭配出题。
本课建立在读取污染物数据之上，并用到化学式与方程式和相对质量与物质的量中的概念。
如何一步步追踪碳？
- 先写文字方程式，再写化学式。
- 先数碳原子。 碳通常只在每边的一种化合物中出现，最容易追踪。
- 再配平其他元素，如果氧出现在多种化合物中，就留到最后。
- 核对每种元素两边的原子总数。
- 利用系数之比解答任何有关数量的问题。
需要掌握的四个过程：
| 过程 | 配平的方程式 | 碳从……移到…… |
|---|---|---|
| 甲烷完全燃烧 | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O | 燃料到大气 |
| 光合作用 | 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ | 大气到植物体内的葡萄糖 |
| 呼吸作用 | C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O | 葡萄糖到大气 |
| 碳酸盐与酸 | CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂ | 岩石到气体 |
例题详解
题目： 甲烷在空气中完全燃烧。计算 8.0 g 甲烷生成的二氧化碳质量。（相对原子质量：C = 12，H = 1，O = 16。）
第一步，方程式： CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O。核对碳：左 1，右 1。氢：左 4，右 4。氧：左 4，右 2 + 2 = 4。已配平。
第二步，相对分子质量： CH₄ = 12 + 4 = 16。CO₂ = 12 + 32 = 44。
第三步，甲烷的物质的量： 8.0 ÷ 16 = 0.5 mol。
第四步，利用比例： 方程式显示 1 mol CH₄ 生成 1 mol CO₂，所以生成 0.5 mol CO₂。
第五步，二氧化碳的质量： 0.5 × 44 = 22 g。
用质量守恒检验： 消耗的氧是 2 × 0.5 = 1.0 mol O₂ = 32 g。反应物：8.0 + 32 = 40 g。生成物：22 g CO₂，加上 2 × 0.5 = 1.0 mol H₂O = 18 g，共 22 + 18 = 40 g。质量吻合。
这只是教学用的计算，说明配平方程式中的数量关系，并不是安全燃烧的操作说明。
要留意的错误
错误答案： “8.0 g 甲烷生成 8.0 g 二氧化碳，因为碳只是换了位置。”
碳原子是守恒的，但化合物的质量并不相等。二氧化碳除了碳，还含有来自空气的氧。所以 CO₂ 的质量比含碳燃料的质量大。
改正的方法是先把质量换成物质的量，利用系数之比，再换回质量。碳的物质的量保持不变：甲烷中有 0.5 mol 碳，二氧化碳中也有 0.5 mol 碳。
自我检测
1. 配平：C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O
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C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O。核对：碳 3 和 3，氢 8 和 8，氧左边 10，右边 6 + 4 = 10。
2. 碳酸钙分解：CaCO₃ → CaO + CO₂。计算 10.0 g CaCO₃ 生成的二氧化碳质量。（Ar：Ca = 40，C = 12，O = 16。）
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CaCO₃ 的 Mr = 40 + 12 + 48 = 100。物质的量 = 10.0 ÷ 100 = 0.100 mol。比例为 1:1，所以 CO₂ 为 0.100 mol。质量 = 0.100 × 44 = 4.4 g。
3. 表中四个过程里，哪一个是碳从大气进入生物体？
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光合作用。 空气中的二氧化碳被合成为葡萄糖。
下一步
接下来，用同样的推理去衡量一个关于排放的说法，见比较环境说法与其证据和局限。摩尔与方程式比例辅导器可以让你核对数量关系，方程式配平推理训练器会给出原子计数，供你与自己的结果对照。然后试做单元练习题组。
常见的情形是配平很稳，但质量那一步出错。化学线上一对一补习的老师可以看着你完成整个计算，并在推理转向的那一刻叫停。