化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)質(zhì)量的問題

肖云美

摘 要：在化學(xué)反應(yīng)中，生成物從無質(zhì)量到有質(zhì)量逐漸增多，反應(yīng)物的質(zhì)量逐漸減少，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等。

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)；質(zhì)量守恒定律；生成物

在一定條件下，反應(yīng)物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，如鎂條燃燒生成氧化鎂，水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣。那么反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量之間究竟存在什么關(guān)系呢？

一、在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量會(huì)逐漸減少

生成物從無質(zhì)量到有質(zhì)量當(dāng)然逐漸增多，催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量不變。這是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)質(zhì)量問題最基本的認(rèn)識(shí)，逆向理解它還可以解決很重要的實(shí)際問題。

例如，物質(zhì)A、B、C各10克，加熱充分反應(yīng)后，A全部參加反應(yīng)，生成4克D，同時(shí)增加8克C。則參加反應(yīng)的A和B的質(zhì)量比 。

解決這個(gè)問題的關(guān)鍵在于確定C是反應(yīng)物還是生成物，質(zhì)量是10克、8克，還是18克。題中的“增加8克C”是判斷的重要依據(jù)。由“增加”可知C為生成物，由“增加8克C”可知反應(yīng)物新生成了8克C。再根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定參加反應(yīng)的B的質(zhì)量為4+8-10=2（克），則參加反應(yīng)的A和B的質(zhì)量比為5∶1。

也許我們學(xué)過的很多反應(yīng)就是借助物質(zhì)質(zhì)量變化的研究確定下來的。提醒學(xué)生，將來偶然發(fā)現(xiàn)了新反應(yīng)，可別忘記探究物質(zhì)質(zhì)量在反應(yīng)前后的變化，說不定會(huì)有重大突破。

二、在一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)中，各物質(zhì)間存在一定的質(zhì)量關(guān)系

例如，電解水反應(yīng)中，每36份質(zhì)量的水分解會(huì)產(chǎn)生4份質(zhì)量的氫氣和32份質(zhì)量的氧氣。我們也常用9∶1∶8來表示以上反應(yīng)中水、氫氣、氧氣間的質(zhì)量關(guān)系。

解決問題時(shí)，不要忘記這一組與化學(xué)方程式“并生”的數(shù)值依據(jù)。例如，36克硫在32克氧氣中充分燃燒最多可生成二氧化硫64克而不是68克。原因就是每32克氧氣最多可支持32克硫燃燒生成64克二氧化硫，這組數(shù)據(jù)就是與該反應(yīng)的化學(xué)方程式：S+O2■SO2“并生”的。也就是說一旦化學(xué)方程式確立其中就會(huì)隱含各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系。

三、參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等

這是所有化學(xué)反應(yīng)都遵循的，你要堅(jiān)信。但在實(shí)際中，前期投入的物質(zhì)未必都參加到反應(yīng)中去。而生成的物質(zhì)也未必都老老實(shí)實(shí)存在于設(shè)定的環(huán)境中或我們的視野中。也許還有環(huán)境中的什么物質(zhì)在不知不覺中參加到反應(yīng)中去了。這些都可能誤導(dǎo)我們，以為“質(zhì)量守恒”只是偶然。學(xué)生只要用心分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂違背質(zhì)量守恒的反常現(xiàn)象的癥結(jié)在哪里。理解質(zhì)量守恒定律時(shí)要緊扣參加化學(xué)反應(yīng)、各物質(zhì)、質(zhì)量總和三個(gè)關(guān)鍵：

（1）參加化學(xué)反應(yīng)：只對(duì)參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)而言，不參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)不考慮，參加了反應(yīng)的物質(zhì)不能遺漏。

（2）各物質(zhì)：指所有的物質(zhì)，不能遺漏，特別是氣體、沉淀等在審題時(shí)容易遺漏。

（3）質(zhì)量總和：質(zhì)量全部相加，僅對(duì)質(zhì)量求和，不是體積、密度、分子個(gè)數(shù)相加。

例如，鐵絲在氧氣中燃燒，生成四氧化三鐵（假設(shè)全部收集到）的質(zhì)量比鐵絲的質(zhì)量大。這個(gè)看似違背質(zhì)量守恒定律的結(jié)果，應(yīng)該把參加反應(yīng)的鐵絲質(zhì)量與參加反應(yīng)的氧氣質(zhì)量相加后與四氧化三鐵的質(zhì)量作比較。

另外，應(yīng)用質(zhì)量守恒定律時(shí)不要太教條。你可以將表達(dá)質(zhì)量守恒定律的等式做數(shù)學(xué)處理，使計(jì)算更簡(jiǎn)便。

例如，加熱24.5克氯酸鉀和3克二氧化錳的混合物，一段時(shí)間后，冷卻，稱量剩余固體物質(zhì)為19.9克。問此時(shí)生成氧氣多少克？

你沒有必要挖掘出真正參加到反應(yīng)中的氯酸鉀的質(zhì)量（用m1表示）和生成的氯化鉀的質(zhì)量（用m3表示）。若我們?cè)O(shè)未參加反應(yīng)的氯酸鉀質(zhì)量為m2，那么在m1=m3+■這個(gè)等式兩邊同時(shí)加m2和3克二氧化錳等式仍然成立。這時(shí)，左邊變成m1+m2+■即為24.5克加上3克等于27.5克，而右邊m2+m3+■部分即為19.9克，很顯然，■=27.5-19.9=7.6（克）。

應(yīng)用質(zhì)量守恒定律要準(zhǔn)確抓住關(guān)鍵、語言精練，主要的應(yīng)用方面有：（1）解釋一些化學(xué)現(xiàn)象；（2）推斷某反應(yīng)物、生成物的組成元素；（3）推斷某反應(yīng)物、生成物的化學(xué)式、質(zhì)量比等；（4）判斷化學(xué)方程式書寫得是否正確等。

四、世界上的化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)千奇百怪了，居然還有遵循質(zhì)量守恒定律就更是叫人稱奇了

究其原因，“奇”還源于化學(xué)反應(yīng)自身的實(shí)質(zhì)——原子重新組合，構(gòu)成反應(yīng)物的原子分開重新組合生成新物質(zhì)。這就意味著凡能影響反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量的原子的各參量諸如原子種類、原子數(shù)目、原子的質(zhì)量都沒有變化。

這樣說來，學(xué)生會(huì)不會(huì)覺得原子在化學(xué)反應(yīng)中不思變化，被動(dòng)重組？其實(shí)，重組也是由它們自身性質(zhì)決定的主觀需要。而且，在重組過程中，它們也設(shè)計(jì)了一些微妙的變通方式（比如，通過得失電子或形成共用電子對(duì)）好使自己更加穩(wěn)定，但這些都不足以改變以上參量。所以，“質(zhì)量守恒”就成為必然。

編輯 李建軍