浅谈对初中化学中质量分数的理解
朱世钦 男 甘肃武山人
在初中化学中,有两种关于质量分数的定义,一为“物质中某组分的质量分数等于组分的质量与物质总质量的比值”(从宏观角度),一为“化合物中某元素的质量分数等于化合物分子中该元素的原子个数与相对原子质量之积同该化合物的相对分子质量之比”(从微观角度);对于这两种定义的理解往往是初中生学习化学过程中的一个难点,在学习分子、原子这一章时,相当一部分同学就会因此而掉队。为了使同学们更好的理解质量分数,并能熟练地应用,下面谈一点我在教学中的体会。
一、质量分数的两种定义其实质是相通的
下面通过例子来证明:
例1:计算一滴水(按20滴1ml计)中氢元素的质量分数
已知:MH=1.674×10-27㎏,MO=2.657×10-26㎏ [注:M为一个原子的质量,MH 即一个氢原子的质量, C为碳-12原子,ωH为氢元素的质量分数]
[分析] 化合物水是由氢元素和氧元素组成的,一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成,因此,水中有氢元素和氧元素两种组分。一滴水(宏观)含有1.67×1021个水分子(微观),则一个水分子的质量为:2×MH+MO=2×1.674×10-27㎏+2.657×10-26㎏=2.9918×10-26㎏;一滴水的质量为:1.67×1021×2.9918×10-26㎏;一滴水中氢元素的质量为:1.67×1021×2×MH=1.67×1021×2×1.674×10-27㎏。
1、从宏观角度计算水中氢元素的质量分数
ωH=(一滴水中氢元素的质量/一滴水的质量)×100%=(1.67×1021×2×1.674×10-27㎏/1.67×1021×2.9918×10-26㎏)×100%=11.1%
2、从微观角度计算水中氢元素的质量分数
ωH=(2H/H2O)×100%=[2×1/(2×1+16)]×100%=11.1%
由此证明,无论从宏观还是微观质量分数是统一的。
二、质量分数的理解要贯穿“横看成岭侧成峰”的思想
在涉及到质量分数的计算中,对于物质中组分的理解是非常重要的。然而,对于同种样品,从不同的角度可分析出不同的组分。以硝酸铵(NH4NO3)为例,从元素的角度看其组分为N、H、O三种;从原子团的角度看其组分为铵根(NH4)和硝酸根(NO3)两种。下面以实例来说明:
例2:75g氯化氢和氢气的混合气体中,氯元素的质量分数为94.67%,求其中氢气的质量及质量分数。
[分析] 从物质的角度分析,混合气体中中有氯化氢和氢气两种组分;从元素的角度分析,混合气体中有氢元素和氯元素两种组分。根据已知氯元素的质量分数为94.67%可判断本题应从第二种分析入手进行计算。解法如下:
解:设其中氢气的质量为Xg,则其中氯化氢气体的质量MHCl=(75-x)g,MCl=75×94.67% g。
(1)根据质量分数的定义列式得:
(MCl/MHCl)×100%=(Cl/HCl)×100%
代入已知求解:
[75g×94.67% /(75-x) g]×100%=(35.5/36.5)×100%
解得:
X=2
(2)则ωH2=(2/75)×100%=2.67%
答:其中氢气的质量为2克,氢气的质量分数为2.67%。