一旦你会配平方程式,SPM 接下来要求的技能,就是把方程式变成一个数字:给出一种物质的质量,求出另一种物质的质量。它听起来像是一个庞大的计算,其实每一次都是同样的五个步骤。
方程式是一份食谱,而摩尔是那把量杯,让你能用克来读这份食谱。掌握这五个步骤,它就会成为试卷二里最可靠的一批分数。
为什么不能直接比较质量
学生常常想抄近路,直接比较质量,「10 g 反应了,所以生成 10 g」。这几乎从来行不通,因为配平方程式数的是粒子,而不是克。
两个镁原子与一个氧分子反应;方程式告诉你的是摩尔比,而不是质量比。所以你必须先换算成摩尔,用比例,再换算回克。
这一来一回,就是整个方法。
五步法
每一次都用这套确切的流程:
- 写出配平方程式。 方程式错了,后面一切都白费,所以先配平并核对每一种原子。
- 求出已知物质的摩尔数。 用摩尔 = 质量 ÷ 摩尔质量(Mr)。
- 用方程式里的摩尔比求出你想要的那种物质的摩尔数。这一步人人都赶着做,要读化学式前面那些大数字。
- 把那些摩尔数换算回质量。 用质量 = 摩尔 × 你想要的那种物质的 Mr。
- 写出带单位的答案,并合理地四舍五入。
你可以在我们的生成物或反应物的质量页面操练这个模式,并在方程式中的摩尔比里练习正确读出比例。
算例一:燃烧镁
计算 4.8 g 镁在氧气中完全燃烧时生成的氧化镁质量。(Ar:Mg = 24,O = 16)
- 第 1 步:2Mg + O₂ → 2MgO。
- 第 2 步:Mg 的摩尔 = 4.8 ÷ 24 = 0.2 mol。
- 第 3 步:Mg : MgO 的比是 2 : 2,即 1 : 1,所以 MgO 的摩尔 = 0.2 mol。
- 第 4 步:MgO 的 Mr = 24 + 16 = 40。质量 = 0.2 × 40 = 8.0 g。
注意质量从 4.8 g 增加到 8.0 g,多出来的 3.2 g 是与镁化合的氧。这正是通过摩尔换算的意义所在:质量不会简单地照搬过去。
算例二:当比例不是 1 : 1 时
第一个例子里的比例很友好。大多数考题并非如此,所以这里有一道真正考验第 3 步的题目。
计算 5.4 g 铝与氧气完全反应时生成的氧化铝质量。(Ar:Al = 27,O = 16)
- 第 1 步:4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃。
- 第 2 步:Al 的摩尔 = 5.4 ÷ 27 = 0.2 mol。
- 第 3 步:Al : Al₂O₃ 的比是 4 : 2,化简为 2 : 1。所以 Al₂O₃ 的摩尔 = 0.2 ÷ 2 = 0.1 mol。
- 第 4 步:Al₂O₃ 的 Mr =(2 × 27)+(3 × 16)= 54 + 48 = 102。质量 = 0.1 × 102 = 10.2 g。
如果你跳过比例、假设成 1 : 1,你的答案就会翻一倍。第 3 步正是分数得失之处。
当生成物是气体时
有时生成物是气体,题目要的是体积而不是质量。方法到第 3 步为止都一样;只有最后一步改变。
不要把摩尔数乘以 Mr,而要乘以摩尔体积,即室温下的 24 dm3 mol−1。举例来说,如果一个反应生成 0.1 mol 二氧化碳,它在室温下的体积就是 0.1 × 24 = 2.4 dm³。
之前的一切都不变,因为摩尔仍然是那座桥。
会丢分的错误
三种失误造成了大多数丢分。第一,方程式没配平,后面每一步都会继承这个错误,所以计算前先核对。
第二,把比例读反或干脆忽略它;一定要在相除之前写下那两个关键数字(已知 : 所求)。第三,用错了摩尔质量,把化学式里的每一个原子都数上,包括下标,所以 Al₂O₃ 是 102 而不是 43。
一个能抓住大多数错误的快捷习惯,是估一估答案的大小,就像我们看到镁的质量是上升而不是下降那样。
一口气做完五道这样的题,五步模式就会变成本能。你可以用我们的摩尔计算器核对任何答案。
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