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例1  將碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物21.0g，加熱至質量不再變化時，稱得固體質量為12.5g。求混合物中碳酸鈉的質量分數。

解析   混合物質量減輕是由于碳酸氫鈉分解所致，固體質量差21.0g-14.8g=6.2g，也就是生成的CO₂和H₂O的質量，混合物中m(NaHCO₃)=168×6.2g÷62=16.8g，m(Na₂CO₃)=21.0g-16.8g=4.2g,所以混合物中碳酸鈉的質量分數為20%。

化學反應的實質是原子間重新組合，依據質量守恒定律在化學反應中存在一系列守恒現象，如：質量守恒、原子守恒、元素守恒、電荷守恒、電子得失守恒等，利用這些守恒關系解題的方法叫做守恒法。質量守恒就是化學反應前后各物質的質量總和不變，在配制或稀釋溶液的過程中，溶質的質量不變。原子守恒即反應前后主要元素的原子的個數不變，物質的量保持不變。元素守恒即反應前后各元素種類不變，各元素原子個數不變，其物質的量、質量也不變。電荷守恒即對任一電中性的體系，如化合物、混和物、溶液、膠體等，電荷的代數和為零，即正電荷總數和負電荷總數相等。電子得失守恒是指在發生氧化-還原反應時，氧化劑得到的電子數一定等于還原劑失去的電子數，無論是自發進行的氧化-還原反應還是以后將要學習的原電池或電解池均如此。

1. 原子守恒

例2  有0.4g鐵的氧化物， 用足量的CO 在高溫下將其還原，把生成的全部CO₂通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固體沉淀物，這種鐵的氧化物的化學式為（   ）

A. FeO             B. Fe₂O₃             C. Fe₃O₄             D. Fe₄O₅ 

解析  由題意得知，鐵的氧化物中的氧原子最后轉移到沉淀物CaCO₃中。且n(O)=n(CaCO₃)=0.0075mol， m(O)=0.0075mol×16g/mol=0.12g。m(Fe)=0.4g-0.12g=0.28g，n(Fe)=0.005mol。n(Fe)∶n(O)=2:3，選B

2. 元素守恒

例3  將幾種鐵的氧化物的混合物加入100mL、7mol•L^?1的鹽酸中。氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56L（標況）氯氣時，恰好使溶液中的Fe²⁺完全轉化為Fe³⁺，則該混合物中鐵元素的質量分數為  （   ）

A. 72.4%            B. 71.4%            C. 79.0%             D. 63.6%

解析  鐵的氧化物中含Fe和O兩種元素，由題意，反應后，HCl中的H全在水中，O元素全部轉化為水中的O，由關系式：2HCl~H₂O~O，得：n（O）=，m（O）=0.35mol×16g•mol^?1=5.6 g；

而鐵最終全部轉化為FeCl₃，n（Cl）=0.56L ÷22.4L/mol×2+0.7mol=0.75mol，n（Fe）=，m(Fe)=0.25mol×56g•mol^?1=14 g，則，選B。

3. 電荷守恒法w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

例4  將8g Fe₂O₃投入150mL某濃度的稀硫酸中，再投入7g鐵粉收集到1.68L H₂（標準狀況），同時，Fe和Fe₂O₃均無剩余，為了中和過量的硫酸，且使溶液中鐵元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。則原硫酸的物質的量濃度為（   ）

A. 1.5mol/L          B. 0.5mol/L          C. 2mol/L            D. 1.2mol/L

4. 得失電子守恒法

例5  某稀硝酸溶液中，加入5.6g鐵粉充分反應后，鐵粉全部溶解，生成NO，溶液質量增加3.2g，所得溶液中Fe²⁺和Fe³⁺物質的量之比為 （    ）

A. 4∶1　　　       B. 2∶1　　　       C. 1∶1　　　        D. 3∶2

解析  設Fe²⁺為xmol，Fe³⁺為ymol，則：

x+y==0.1（Fe元素守恒）

2x+3y=（得失電子守恒）

得：x=0.06mol，y=0.04mol。則x∶y=3∶2。故選D。　

實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時，往往涉及到多步反應：從原料到產品可能要經過若干步反應；測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對于多步反應體系，依據若干化學反應方程式，找出起始物質與最終物質的量的關系，并據此列比例式進行計算求解方法，稱為“關系式”法。利用關系式法可以節省不必要的中間運算步驟，避免計算錯誤，并能迅速準確地獲得結果。用關系式解題的關鍵是建立關系式，建立關系式的方法主要有：1、利用微粒守恒關系建立關系式，2、利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式，3、利用方程式的加合建立關系式。
    例6  工業上制硫酸的主要反應如下：

4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂  2SO₂+O₂2SO₃  SO₃+H₂O=H₂SO₄

煅燒2.5t含85％FeS₂的黃鐵礦石（雜質不參加反應）時，FeS₂中的S有5.0％損失而混入爐渣，計算可制得98％硫酸的質量。

解析  根據化學方程式，可以找出下列關系：FeS₂～2SO₂～2SO₃～2H₂SO₄， 本題從FeS₂制H₂SO₄，是同種元素轉化的多步反應，即理論上FeS₂中的S全部轉變成H₂SO₄中的S。得關系式FeS₂～2H₂SO₄。過程中的損耗認作第一步反應中的損耗，得可制得98％硫酸的質量是=3.36。

許多化學反應能發生連續、一般認為完全反應，這一類計算，如果逐步計算比較繁。如果將多步反應進行合并為一個綜合方程式，這樣的計算就變為簡單。如果是多種物質與同一物質的完全反應，若確定這些物質的物質的量之比，也可以按物質的量之比作為計量數之比建立綜合方程式，可以使這類計算變為簡單。

例7  將2.1g 由CO 和H₂ 組成的混合氣體，在足量的O₂ 充分燃燒后，立即通入足量的Na₂O₂ 固體中，固體的質量增加w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

A. 2.1g            B. 3.6g             C. 4.2g　　         D. 7.2g

解析  CO和H₂都有兩步反應方程式，量也沒有確定，因此逐步計算比較繁。Na₂O₂足量，兩種氣體完全反應，所以將每一種氣體的兩步反應合并可得H₂+Na₂O₂=2NaOH，CO+ Na₂O₂=Na₂CO₃，可以看出最初的氣體完全轉移到最后的固體中，固體質量當然增加2.1g。選Ａ。此題由于CO和H₂的量沒有確定，兩個合并反應不能再合并!

五、等量代換法

在混合物中有一類計算：最后所得固體或溶液與原混合物的質量相等。這類試題的特點是沒有數據，思考中我們要用“此物”的質量替換“彼物”的質量，通過化學式或化學反應方程式計量數之間的關系建立等式，求出結果。

例8  有一塊Al-Fe合金，溶于足量的鹽酸中，再用過量的NaOH溶液處理，將產生的沉淀過濾、洗滌、干燥、灼燒完全變成紅色粉末后，經稱量，紅色粉末的質量恰好與合金的質量相等，則合金中鋁的質量分數為 （  ）

A. 70％             B. 30％             C. 47.6％            D. 52.4％

解析   變化主要過程為：

由題意得：Fe₂O₃與合金的質量相等，而鐵全部轉化為Fe₂O₃，故合金中Al的質量即為Fe₂O₃中氧元素的質量，則可得合金中鋁的質量分數即為Fe₂O₃中氧的質量分數，O%=×100%=30%，選B。

六、摩爾電子質量法

在選擇計算題中經常有金屬單質的混合物參與反應，金屬混合物的質量沒有確定，又由于價態不同，發生反應時轉移電子的比例不同，討論起來極其麻煩。此時引進新概念“摩爾電子質量”計算就極為簡便，其方法是規定“每失去1mol電子所需金屬的質量稱為摩爾電子質量”。可以看出金屬的摩爾電子質量等于其相對原子質量除以此時顯示的價態。如Na、K等一價金屬的摩爾電子質量在數值上等于其相對原子質量，Mg、Ca、Fe、Cu等二價金屬的摩爾電子質量在數值上等于其相對原子質量除以2，Al、Fe等三價金屬的摩爾電子質量在數值上等于其相對原子質量除以3。

例9  由兩種金屬組成的合金10g投入足量的稀硫酸中，反應完全后得到氫氣11.2L(標準狀況下)，此合金可能是   （  ）

A. 鎂鋁合金        B. 鎂鐵合金         C. 鋁鐵合金          D. 鎂鋅合金

解析  。由題意，生成0.5mol H₂，金屬失去的電子即為1mol，即合金的平均摩爾電子質量為10g/mol，鎂、鋁、鐵、鋅的摩爾電子質量分別為：12、9、28、32.5（單位：g/mol），由平均值可知，混合物中一種金屬的摩爾電子質量小于10g/mol，另一種大于10g/mol。故選A、Cw.w.w.k.s.5.u.c.o.m

七、極值法

“極值法”即 “極端假設法”，是用數學方法解決化學問題的常用方法，一般解答有關混合物計算時采用。可分別假設原混合物是某一純凈物，進行計算，確定最大值、最小值，再進行分析、討論、得出結論。

例10  將一定質量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H₂SO₄反應，生成H₂ 2.8 L（標準狀況），原混合物的質量可能是(    )
    A. 2g              B. 4g               C. 8g               D. 10g
    解析  本題給出的數據不足，故不能求出每一種金屬的質量，只能確定取值范圍。三種金屬中產生等量的氫氣質量最大的為鋅，質量最小的為鋁。故假設金屬全部為鋅可求的金屬質量為8.125g，假設金屬全部為鋁可求的金屬質量為2.25g，金屬實際質量應在2.25g ～8.125g之間。故答案為B、C。

八、優先原則

關于一種物質與多種物質發生化學反應的計算，首先要確定反應的先后順序：如沒有特殊要求，一般認為后反應的物質在先反應物質完全反應后再發生反應。計算時要根據反應順序逐步分析，才能得到正確答案。

例11  在含有Cu(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃和 AgNO₃各0.1mol的混合溶液中加入鐵粉，經反應未見氣體放出，當析出3.2g銅時，溶解的鐵粉的質量是  （   ）

A. 5.6g             B. 2.8g              C. 14g               D. 8.4g

解析  氧化性的強弱為：Cu²⁺< Fe³⁺<Ag⁺，所以加入鐵粉后，鐵粉先和Ag⁺反應，最后在與Cu²⁺作用。當析出3.2g銅時，說明溶液中已經不存在Fe³⁺和Ag⁺，由于Cu(NO₃)₂、   Fe(NO₃)₃ 和 AgNO₃各0.1mol，因此，最后溶液的溶質為0.05mol的Cu(NO₃)₂和Fe(NO₃)₂。總n(NO₃^-)=0.2mol+0.3mol+0.1mol=0.6mol，生成Fe(NO₃)₂的物質的量為：（0.6mol-0.1mol）/2=0.25mol，溶解的鐵粉的質量是： (0.25mol-0.1mol)×56g/mol=8.4g。選D。

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