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“溶解”的铁的质量分数是多少
出色的回答:
混合物中各元素质量分数的计算涉及大量的相对原子质量(相对分子质量)的计算和大量的未知量,计算过程繁琐。这里总结了一些常用的方法,希望对大家有用。
化学式计算是初中化学计算的重要组成部分。但如果用常规方法解决一些化学式计算问题,过程繁琐,计算量大,容易出现误差。如果改变思维角度,采用不同的假设策略,往往可以简化复杂性,巧妙解决问题。
一、极端假设
假设是将混合物的组成假设为各种极端情况,并对各种极端情况进行计算和分析,从而得到正确的判断。
1.一定量的木炭在装有氮气和氧气混合气体的密闭容器中充分燃烧,生成一氧化碳和二氧化碳,反应后得到的一氧化碳、二氧化碳和N2混合气体中碳的质量分数测量为24%,那么氮气的质量分数可以是()
A.10%B.30% C.50% D.70%
解析:
这个问题用极端假设法比较容易解决,原始混合气体分为两种情况进行极端假设。
(1)假设混合气体只含有N2和一氧化碳.如果混合气体中CO的质量分数为x,那么12/28=24%/x。
X=56%,那么混合气体中N2的质量分数为1-56%=44%。
(2)假设混合气体仅包含N2和CO2。如果混合气体中CO2的质量分数为Y,那么12/44=24%/Y。
Y=88%,那么混合气体中N2的质量分数为1-88%=12%。
由于混合气体实际上是由CO、CO2和N2组成,混合气体中N2的质量分数应该在12%到44%之间,所以符合问题含义的选项是b。
第二,中位数假设
中值假设是将混合物中一种纯物质的值假设为中值,以中值为参考进行分析推理,从而巧妙地解决问题。
例2。在仅含氧化铁(Fe2O3)和氧化亚铁(FeO)的混合物中,铁元素的质量分数为73.1%,则混合物中氧化铁的质量分数为()
A.30%B.40% C.50% D.60%
解析:
这个问题用常规方法计算起来很复杂。根据化学式计算,氧化铁中氧的质量分数为70.0%,氧化亚铁中氧的质量分数约为77.8%。假设它们在混合物中的质量分数为50%,混合物中铁的质量分数应为:(70.0% 77.8%)/2=73.9%。混合物中铁的质量分数为73.1s.9%,而氧化铁中铁的质量分数小于氧化铁,因此混合物中氧化铁的质量分数应大于50%。显然,只有选项D符合问题的含义。
三.等效假设
等效是指在不改变纯物质相对分子量的情况下,通过改变化学式,将复杂混合物的组成假设为几个简单而理想的组成,从而使复杂问题得到简化和快速解决。
例3。众所周知,硫在亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸镁的混合物中的质量分数是a%,那么氧在混合物中的质量分数是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
解析:
这类问题用常规方法显然是不可能解决的,需要巧妙解决,五行质量分数的计算要转化为只有三个元素的计算。由于Na和H的相对原子质量之和等于Mg的相对原子质量之和,“NaH”可以看作是与“Mg”等价的一个整体,在此基础上,我们可以假设原始混合物由MgS、MgSO3和MgSO4三种化合物组成。通过观察混合物中各组分的化学式,我们可以看到,无论三种纯物质的质量比是什么,混合物中Mg和S的原子序数比都固定在1: 1,混合物中Mg和S的质量比固定在24: 32。因为混合物中硫的质量分数为a%,所以混合物中镁的质量分数为:(24/32)a%=3a%/4,
四.分配假说
假设是在没有数据的情况下计算化学式的问题中,给某些特定的对象赋予特定的值,化抽象为具体,用比值作为已知条件或求比值,从而顺利解决问题。
4.青少年要“珍爱生命,远离毒品”。海洛因是常用毒品,其元素质量分数为:C: 68.29% H: 6.23% O: 21.68%,其余为氮。如果已知其相对分子量小于400,则海洛因分子中氮原子的数量为()
a4 b . 3 c . 2d . 1
解析:
这个问题纯粹是从元素质量评分的角度出发,但是很难找到明确的回答思路。根据标题含义,海洛因中氮的质量分数为:1-68.29%-6.23%-21.68%=3.8%,小于海洛因中其他元素的质量分数,氮原子的相对原子质量较大,因此我们不妨假设一个海洛因分子中的氮原子个数为1,海洛因的相对分子质量可以计算为:14/3.8%=
动词(verb的缩写)熟练运用固定比率
例5。5的混合物。硫酸亚铁和硫酸亚铁,其中铁的质量分数为31%,那么混合物中氧的质量分数为()
解析:
硫酸亚铁和硫酸亚铁的混合物由铁、硫和氧三种元素组成,其中铁的质量分数为31%,因此只能发现硫和氧的质量总和为69%。我们仔细分析了硫酸亚铁和Fe2(SO4)3的混合物,发现无论是硫酸亚铁还是Fe2(SO4)3,硫和氧的质量比都是固定的,是32比64,也就是1比2。
又硫与氧元素的质量之和为69%,则氧元素的质量分数为46%。
例6:Na2S、Na2SO3和Na2SO4的混合物,其中S的质量分数是25.6%,则混合物中氧元素的质量分数是()
解析:
Na2S、Na2SO3和Na2SO4的混合物中也有三种元素,如果想用例5的方法去寻找三种元素质量之间的比例关系,则毫无办法。但是我们发现,我们可以把Na2S、Na2SO3和Na2SO4的混合物分为二种“成分”,一种是Na2S,另一种是O元素,很明显,在第一种“成分”Na2S中,钠元素与硫元素有固定的质量比,即46比32,而硫元素的质量分数是25.6%,则钠元素的质量分数为36.8%,则氧元素的质量分数为1-36.8%-25.6%=37.6%。
例7:在混合物CO、HCOOH和C2H2O3中,氢元素的质量分数为a,则碳元素的质量分数为()
解析:
本例题的解题方法与例6非常类似,在我们找不到C、H、O三种元素的固定的质量比关系时,我们想办法把混合物CO、HCOOH和C2H2O3分成两个固定组成的“成分”,即CO和H2O,所以,混合物CO、HCOOH和C2H2O3可以看成是CO、CO·H2O和2CO·H2O。在H2O中,氢元素与水的质量比为2比18,即1比9,又已经氢元素的质量分数为a,所以H2O的质量分数为9a,则CO的质量分数为1-9a,而碳元素占CO的比例是12比28,即3/7,所以,混合物中碳元素的质量分数为(1-9a)3/7。
六、化合价法
所谓化合价法就是根据化合价和为零列出方程求解。
例8:Na2S、NaBr的混合物中,钠的质量分数为37%,求Br的质量分数?
解析:
该题的解答用上述几种方法均难奏效,将混合物中各元素的化合价利用起来,然后用正负化合价代数和等于零的规律(化合价法)去列式求解不失为一种巧妙方法。首先,设混合物的相对质量为100,Br的相对质量为x,则混合物中Na的相对质量为37,硫的相对质量为(100–x-37),从而得出Na、S、Br三种原子的原子个数分别为:37/23、(100-x-37)/32、x/80;接着,利用化合价法则列出方程----37×1/23+(100-x-37)×(-2)/32+x(-1)×/80=0;最后,解此方程求出x的值为46.6克,得出混合物中Br的质量分数为46.6%。
七、单独分析
单独分析就是单独分析混合物中每种化合物中所求元素的质量分数,对比总的质量分数(一般会凑好,其中一个化合物的质量分数等于总的质量分数),简化计算,得出结论。
例9.已知FeO、Fe2O3、Fe3O4组成混合物中,铁与氧质量比为21:8,则混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4三种物质的质量比可能是( )
A.9:20:5B.9:20:33C.2:5:3D.5:6:3
解析:
已知的是混合物中铁、氧两种元素的质量比,要求的是混合物中三种物质的质量比,然而单纯从质量关系的角度出发,却很难找到一条顺畅的答题思路。如果能抓住已知条件,将质量比转化为原子个数比,问题的解答就会由“疑无路”进入“又一村”的境界:由铁与氧的质量比为21:8,可得出混合物中铁与氧的原子个数比为21/56:8/16=3:4。由于混合物的成分之一Fe3O4中的铁氧原子数比与这一比值一致,因此,混合物中Fe3O4的质量无论多少,都不会影响混合物中铁原子与氧原子的个数比为3:4。通过对FeO、Fe2O3组成特点的分析又可得出,FeO、Fe2O3必须按分子数1:1的比例混合,才能保证混合物中铁原子与氧原子的个数比为3:4。从而得到混合物中三种氧化物的分子个数比为1:1:任意数,三种物质的质量比为:(56+16):(56×2+16×3):任意值=9:20:任意值,符合题意的选项为A、B。
八、元素守恒
例10.若干克铜和氢氧化铜的混合物在空气中充分加热,冷却后称得产物的质量等于原混合物的质量,则原混合物中铜元素的质量分数是()
A.20% B. 40% C. 60% D. 80%
解析:
经过完全反应后,因铜元素的质量不变,可根据铜元素的质量守恒,得到产物氧化铜中铜元素和原混合物中铜元素的质量相等。即铜元素在混合物中的质量分数为氧化铜中铜元素的质量分数80%,答案为D。
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