元素守恒问题的应用

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1、元素守恒问题的应用宣汉县新华中学崔福生世界上任何物质都是永恒不变的， 物质不会凭空产生， 也不会凭空消失，只是物质的存在形式发生了变化而已。 元素来源问题正是这一哲学问题的体现。一 .在化学式计算中的应用例 1:在氯化铵样品中混有一种杂质 ,经测定样品中氮元素的质量分数为 25.7%,下列叙述正确的是 ( )A.样品中氯化铵的质量分数为 90%，杂质为尿素 B.样品中氯化铵的质量分数为 70%，杂质为尿素 C.样品中氯化铵的质量分数为90%，杂质为硫铵D.样品中氯化铵的质量分数为80%，杂质为硫铵解析：经计算知 :尿素、硫铵和氯化铵中氮元素的质量分数分别为46.7%、21.2%和 26.2%.

2、由于 26.2%25.7%,所以氯化铵样品中混有的杂质氮元素的质量分数应小于25.7%,故样品中混入了硫铵杂质。设 :氯化铵样品的质量为 m,其中氯化铵的质量分数为 x%。根据样品中氮元素的质量等于样品中的氯化铵和硫酸铵中氮元素的质量之和有 :m 25.7%=mx%26.2%+m(1x%)21.2%,解得 x%=90%。例 2：由 CO 和 CO2 组成的混合气体， 经分析混合气体中碳元素的质量分数为 30%，则混合气体中 CO 和 CO2 的质量比为多少？解析：依题意知，混合物中碳元素的质量等于混合物中的CO和 CO2 中的碳元素质量之和。设混合物中 CO 和 CO2 的质量分别为 x 和

3、y。则有： x.12/28100+y.12/44100=( x+y) 30%,解得 : x: y=一利用元素来源问题求物质的化学式例：铁是变价元素，把 144 克 FeC2O4(草酸亚铁 )加热后 ,生成 7.2 克铁的氧化物和二氧化碳 ,求铁的氧化物的化学式。 分析 FeC2O4Fe 的氧化物 CO2Fe 的氧化物中 Fe 元素是全部来源于FeC2O4，因此 ,FeC2O4 中 Fe 元素的质量等于的氧化物中Fe 元素的质量。解：因为， 144 克 FeC2O4 中 Fe 元素的质量= 14 4 克 56144100= 5 6 克因此， 72 克铁的氧化物中Fe 元素的质量= 5 6 克72

4、 克铁的氧化物中O 元素的质量= 7 2 克-5 6 克= 1 6 克72 克铁的氧化物中Fe 元素与 O 元素的质量比为mFe:mO = 5 6 克 :1 6 克= 56 :16又因为，化合物中各元素的质量比等于各元素相对原子质量与原子个数的乘积之比。因此，mFe:mO= （Fe 的相对原子质量 Fe 的原子个数） :O 的相对原子质量 O 的原子个数）设 Fe 的原子个数为 a，O 的原子个数为 b，则56 克 ：16 克 = 56a：16b因此， a ：b = 1：1又因为，稳定存在的无机化合物中各元素的原子个数比必须最简，所以， a=1 ，b=1因此， Fe 的氧化物的化学式为FeO（

5、氧化亚铁）二 .在化学反应方程式计算中的应用例 3:实验测知久贮的某 NaOH 固体中含水的质量分数为 3.5%,含Na2CO3 为 6.5%。若取质量为a 的此样品加入到含HCl 质量为 b 的稀盐酸（过量）中，完全反应后再加入含NaOH 质量为 c 的 NaOH溶液，恰好完全中和残余的盐酸， 则所得溶液蒸干时得到的晶体质量可能为（）A.1.3aB.1.6bC.1.32a+1.46cD.1.39a+1.46c解析：本题涉及到的反应有：NaOH + HCl=NaCl+H2ONa2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 依题意及所发生的反应知，含HCl 质量为 b 的稀盐酸中的氯元素全部转

6、化为生成的NaCl 中的氯元素，即氯元素的质量守恒。设：得到的晶体质量为x,则有：,解得 x=1.6b。二元素来源书写有机物与充足的燃烧的化学方程式例：甲烷在充足的O2 中燃烧 分析 甲烷的化学式： CH4，由化学式可见甲烷中只含有C 元素和 H元素。而反应物为： CH4 和 O2，也只含有 C 元素和 H 元素。因此，燃烧产物只能为CO2 和 H2O。化学方程式：CH4 +O2CO2 + H2O例：丁醇在充足的中燃烧 分析 丁醇在充足的 O2 中燃烧，反应物为C4H9OH 和 O2，观察元素种类可知，反应物中只含有C，H，O 三种元素，因此燃烧产物只能为 CO2 和 H2O。化学方程式： C

7、4H9OH + O2CO2 + H2O 小结 A：任何含碳的可燃物质在充足的O2 中燃烧，都会生成CO2。B：任何含氢的可燃物质在充足的O2 中燃烧，都会生成H2O。三 .在溶液计算中的应用1.在溶解度计算中的应用例 4：20时，100gAl2(SO4)3 饱和溶液中含有 5.9g 硫元素，则 20时Al2(SO4)3的溶解度为（）A.30.6gB.26.6gC.21gD.24g解析：依题意知， 5.9g 硫元素即为 100gAl2(SO4)3 饱和溶液中的溶质 Al2(SO4)3 中所含有的硫元素。设 20时 Al2(SO4)3 的溶解度为x,则有：解得 x=26.6g。2.在质量分数计算中

8、的应用例 5：含氢质量分数为8%的 H2SO4 溶液的质量分数为多少？解析 :依题意知 ,H2SO4 溶液中氢元素的质量等于 H2O 和 H2SO4 中所含氢元素的质量之和。设 H2SO4 溶液的质量为 100g,H2SO4 的质量分数为 x%,则有：解得 %=34.3%。三来源解一类化学计算题例：工业上利用电解Al2O3 从而得到金属 Al,化学方程式为2Al2O3 4Al 3 O2，问工业上电解 10 吨 Al2O3 可制得多少吨的金属铝？解一： 常规 直接由化学方程式可解，2Al2O3 4Al 3O220410810tx因为， 204 ：108 = 10t：x所以， x = 5.28t解

9、二： 分析 从方程式我们可以看出， 金属铝是由 Al 元素组成，而金属铝中的 Al 元素是全部来源于 Al2O3，因此可以得出 Al2O3 中的 Al 元素的质量等于金属 Al 的质量。所以， mAl = mAl2O3 AlmAl = mAl2O3 52.8 = 10t 52.8 = 5.28t四 .在综合计算中的应用例 6:将 40g 质量分数为 25%的 H2SO4 溶液 A 与未知质量分数的H2SO4 溶液 B 以 mA:mB=1:1.5 的质量比混合。取混合液49g，跟足量铁粉完全反应，反应所生成的H2 在 O2 中充分反应 ,生成水 3.6g。求：（1）在 O2 中燃烧的 H2 质量；（2）H2SO4 溶液 A 与 B 混合后所得溶液中H2SO4 的质量分数；解析：该题涉及到的反应有：Fe + H2SO4=FeSO4 + H22H2 + O2 2H2O可见 H2SO4 中的氢元素全部转化为H2 中的氢元素， H2 中的氢元素又全部转化为H2O 中的氢元素 ,即氢元素的质量守恒。设：在 O2 中燃烧的 H2 质量为 x, H2SO4 溶液 A 与 B 混合后所得的溶液中 H2SO4 的质量分数为 y%。则有： x= ,解得 x=0.4g,y%=40%。