模块 6 · 化学方程式练习题 · Chemical Equations

在 $\ce{2H2 +}$ $\ce{O2 ->[\text{点燃}]}$ $\ce{2H2O}$ 中，$\ce{H2}$ 和 $\ce{O2}$ 按 2 : 1 反应。4 个 $\ce{H2}$ 只需要 2 个 $\ce{O2}$，生成 4 个 $\ce{H2O}$，还剩 1 个 $\ce{O2}$。反应前后原子的种类和数目都不变：H 都是 8 个，O 都是 6 个。A 少了 2 个 O 原子；C 多了 4 个 H 原子；D 的原子数对，但没有参加反应的氧气仍然是 $\ce{O2}$ 分子，不会拆成单个的 O 原子。

质量守恒定律说的是：参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。参加反应的不只有镁，还有空气中的氧气，所以生成的氧化镁比镁重，多出的正是参加反应的氧气的质量。所有化学反应都遵守质量守恒定律（A 错）；热量不是物质，称不出质量（B 错）；化学反应中原子本身不变，只是重新组合（C 错）。

先用质量守恒定律求出 6 g A 反应时生成的 D：6 g + 8 g − 9 g = 5 g。同一个反应中各物质的质量比是固定的，A 和 D 的质量比是 6 : 5，所以 3 g A 反应生成 D 的质量是 5 g × 3/6 = 2.5 g。题目直接给的是质量，系数 2 在这里用不上。

数右边：$\ce{2CO2}$ 和 $\ce{4H2O}$ 共有 C 2 个、H 8 个、O 8 个。左边 $\ce{3O2}$ 已经有 O 6 个。所以 2 个 X 共含 C 2 个、H 8 个、O 2 个，每个 X 含 C 1 个、H 4 个、O 1 个，化学式是 $\ce{CH4O}$（甲醇，也写作 $\ce{CH3OH}$）。$\ce{C2H8O2}$ 忘了除以 X 前面的系数 2；$\ce{CH4}$ 漏算了 X 里的 O。

质量比等于“系数 × 相对分子质量”之比：(4 × 27) : (3 × 32) : (2 × 102) = 108 : 96 : 204 = 9 : 8 : 17。4 : 3 : 2 是粒子个数比；27 : 32 : 102 忘了乘系数；9 : 4 : 17 把 $\ce{O2}$ 的相对分子质量算成了 16。检查：108 + 96 = 204，符合质量守恒定律。

方程式有三层意义：A 是物质和条件的读法；B 是粒子个数比，等于系数比；D 是质量比，等于“系数 × 相对分子质量”之比：16 : (2 × 32) : 44 : (2 × 18) = 16 : 64 : 44 : 36，而且 16 + 64 = 44 + 36。C 把系数比当成了质量比。E：反应前有 3 个分子，反应后也是 3 个。分子总数可能变，也可能不变；一定不变的是原子的种类和数目。

先配 C 和 H：$\ce{C2H6 + O2 -> 2CO2 + 3H2O}$。这时右边的 O 原子有 2 × 2 + 3 = 7 个，是奇数，而每个 $\ce{O2}$ 有 2 个 O，系数配不成整数。把所有系数都乘 2：$\ce{2C2H6 +}$ $\ce{7O2 ->[\text{点燃}]}$ $\ce{4CO2 +}$ $\ce{6H2O}$。检查：C 4 = 4，H 12 = 12，O 14 = 14。

每个 CO 夺取 1 个 O 原子，变成 $\ce{CO2}$。$\ce{Fe3O4}$ 含 4 个 O，所以需要 4 个 CO，生成 4 个 $\ce{CO2}$；再配 Fe：3。$\ce{Fe3O4 +}$ $\ce{4CO ->[\text{高温}]}$ $\ce{3Fe +}$ $\ce{4CO2}$。检查：Fe 3 = 3，C 4 = 4，O 4 + 4 = 8。

置换反应是一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物。D 中单质 Fe 和化合物 $\ce{H2SO4}$ 反应，生成单质 $\ce{H2}$ 和化合物 $\ce{FeSO4}$，是置换反应。A 的生成物里虽然有单质 Cu，但反应物 CO 和 CuO 都是化合物，所以不是置换反应；B 是“多变一”的化合反应；C 是“一变多”的分解反应。

复分解反应是两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物。A：NaOH 和 HCl 交换成分，生成 NaCl 和 $\ce{H2O}$（中和反应也是复分解反应）。C：$\ce{BaCl2}$ 和 $\ce{Na2SO4}$ 交换成分，生成 $\ce{BaSO4}$ 沉淀和 NaCl。B 虽然是两种化合物反应，但它们没有交换成分，不是复分解反应。D 生成了单质 Fe，反应物里却没有单质，四种基本反应类型都不是。

设需要过氧化氢的质量为 x。

$\ce{2H2O2 ->[\ce{MnO2}]}$ $\ce{2H2O +}$ $\ce{O2 ^}$

$\ce{2H2O2}$ 下面写 2 × 34 = 68，$\ce{O2}$ 下面写 32。列比例式 $\frac{68}{32} = \frac{x}{3.2\,\text{g}}$，解得 x = 6.8 g。答：至少需要过氧化氢 6.8 g。$\ce{MnO2}$ 是催化剂，反应前后质量不变，不参与计算。

由质量守恒定律，减少的 4.4 g 就是逸出的 $\ce{CO2}$ 的质量。盐酸足量，碳酸钙全部反应，所以不需要知道盐酸的质量。设碳酸钙的质量为 x：

$\ce{CaCO3 +}$ $\ce{2HCl ->}$ $\ce{CaCl2 +}$ $\ce{H2O +}$ $\ce{CO2 ^}$

$\frac{100}{44} = \frac{x}{4.4\,\text{g}}$，x = 10 g。质量分数 = 10 g ÷ 12.5 g × 100% = 80%。35.2% 把 $\ce{CO2}$ 的质量当成了碳酸钙的质量；64.8% 把剩下的质量当成了碳酸钙的质量。