根据化学方程式计算 · 化学入门

为什么要计算？

工厂生产化肥、炼钢、制药，都要提前算好：需要多少原料？能得到多少产品？化学方程式不只告诉我们“生成什么”，还告诉我们“生成多少”。

上一节学过，化学方程式中各物质的质量比是固定的，等于“系数 × 相对分子质量”之比。比如电解水：

\ce{2H2O ->[\text{通电}] 2H2 ^ + O2 ^}

水、氢气、氧气的质量比是 36 : 4 : 32。不管电解多少水，这个比例都不变。所以只要知道其中一种物质的质量，就能用比例求出另一种物质的质量。

🔧 数学工具卡 · 简单代数会了可以跳过

比例式怎么解： 如果 $\frac{a}{b} = \frac{c}{x}$ ，就交叉相乘，得到 $a \cdot x = b \cdot c$ ，所以 $x = \frac{b \cdot c}{a}$ 。

例： $\frac{2}{5} = \frac{6}{x}$ ，交叉相乘得 $2x = 30$ ，所以 $x = 15$ 。

解比例式 $\frac{36}{4} = \frac{18}{x}$ ，x 等于多少？

电解 18 g 水，最多能得到多少克氢气？（H = 1，O = 16）

分步解析

换一个已知物质，改一改质量，或者改成求氧气，看看六个步骤怎么跟着变。

动手试试：改一改已知条件，看解题过程怎么变

\ce{2H2O ->[\text{通电}] 2H2 + O2}

已知质量（g）求

工业上高温煅烧石灰石（主要成分是 $\ce{CaCO3}$ ）来制取生石灰（ $\ce{CaO}$ ）。要制取 5.6 t 氧化钙，需要碳酸钙多少吨？（Ca = 40，C = 12，O = 16）

分步解析

设。设需要碳酸钙的质量为 x。
写。 $\ce{CaCO3 ->[\text{高温}] CaO + CO2 ^}$
找。 $\ce{CaCO3}$ 下面写 40 + 12 + 3 × 16 = 100 和 x； $\ce{CaO}$ 下面写 40 + 16 = 56 和 5.6 t。
列。 $\frac{100}{56} = \frac{x}{5.6\,\text{t}}$
求。 $x = \frac{100 \times 5.6\,\text{t}}{56} = 10\,\text{t}$
答。需要碳酸钙 10 t。单位不一定是 g，已知量和答案用同一种单位就行。

误区 1：方程式没配平就开始算。 用没配平的 $\ce{H2O -> H2 + O2}$ 去算，质量比就是错的。“写”这一步一定要先配平。

误区 2：忘了乘系数。 $\ce{2H2O}$ 对应的质量是 2 × 18 = 36，不是 18。

误区 3：把混合物的质量直接代入。 代入比例式的必须是纯净物、实际参加反应的质量。比如 100 t 含 80% $\ce{CaCO3}$ 的石灰石，代入的应该是 80 t。

加热分解 31.6 g 高锰酸钾，最多能得到多少克氧气？（ $\ce{2KMnO4 ->[\Delta] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}$ ， $\ce{KMnO4}$ 的相对分子质量为 158）

3 g 碳在足量氧气中完全燃烧，生成多少克二氧化碳？（C = 12，O = 16）

通往 AP（以后再看）

阶段二会学到“摩尔”，计算会变成：质量 → 物质的量 → 用系数比换算 → 质量。思路和今天的比例法完全一样，这就是 AP Unit 4（U4.5）的化学计量。