基础实验与化学计算 | 自在学

组合	药品	原因分析
方案 A	石灰石（ $\text{CaCO}_3$ ）+ 稀盐酸（ $\text{HCl}$ ）	反应平稳，产生 $\text{CO}_2$ 速率适中，适合收集
方案 B	碳酸钠（ $\text{Na}_2\text{CO}_3$ ）+ 稀盐酸（ $\text{HCl}$ ）	反应过于剧烈，气泡大量涌出，难以控制，不便收集

解题过程：

建立各物质的质量比：

物质	化学计量数	相对分子质量	质量份数
$\text{KMnO}_4$	$2$	$158$	$316$
$\text{MnO}_2$	$1$	$87$	$87$
$\text{O}_2$	$1$	$32$	$32$

设需要 $\text{KMnO}_4$ 为 $x$ ，生成 $\text{MnO}_2$ 为 $y$ ：

\frac{x}{316} = \frac{3.2\text{ g}}{32} = \frac{y}{87}

比例系数为 $\dfrac{3.2}{32} = 0.1$ ，因此：

x = 316 \times 0.1 = 31.6\text{ g}

y = 87 \times 0.1 = 8.7\text{ g}

验证： $\text{K}_2\text{MnO}_4$ 的质量份数为 $1 \times 197 = 197$ ， $m(\text{K}_2\text{MnO}_4) = 197 \times 0.1 = 19.7\text{ g}$ ，反应物总质量，生成物总质量，符合质量守恒定律。

答：（1）需要高锰酸钾 $31.6\text{ g}$ ；（2）同时生成二氧化锰 $8.7\text{ g}$ 。

解题过程：

建立各物质的质量比：

物质	化学计量数	相对分子质量	质量份数
$\text{CaCO}_3$	$1$	$100$	$100$
$\text{HCl}$	$2$	$36.5$	$73$
$\text{CO}_2$	$1$	$44$	$44$

设消耗 $\text{HCl}$ 为 $a$ ，生成 $\text{CO}_2$ 为 $b$ ：

\frac{50\text{ g}}{100} = \frac{a}{73} = \frac{b}{44}

比例系数为 $\dfrac{50}{100} = 0.5$ ，因此：

a = 73 \times 0.5 = 36.5\text{ g}

b = 44 \times 0.5 = 22\text{ g}

验证： $\text{CaCl}_2$ 的 $M = 111$ ， $m(\text{CaCl}_2) = 111 \times 0.5 = 55.5\text{ g}$ ，，反应物总质量，生成物总质量，符合质量守恒定律。

答：（1）完全反应需要消耗盐酸（ $\text{HCl}$ ） $36.5\text{ g}$ ；（2）理论上能生成二氧化碳 $22\text{ g}$ 。

是否需要加热	典型装置	适用气体
需要加热	大试管 + 酒精灯 + 铁架台	氧气（高锰酸钾分解）
不需要加热	锥形瓶 + 长颈漏斗 + 导管	二氧化碳、氢气

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