反应物和生成物的简单计算

锌粒放进稀盐酸里，表面很快出现气泡。教师规范排气后另管收集少量气样，移离发生装置再检验，确认生成了氢气。判断出产物，并不等于问题结束：如果锌粒有13 g，究竟能得到多少氢气？

这不是凭感觉猜“气泡多不多”。化学方程式像一张严格的配料单：它既说明谁和谁反应，也规定了每一种物质参加或生成的质量比例。只要反应式写对、配平，并且题目说明反应完全，我们就能从一个已知质量推到另一个未知质量。

先看懂：计量数怎样变成质量比

先从最简单的燃烧看起。碳在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳：

$$\mathrm{C + O_2 \xrightarrow{点燃} CO_2}$$

式子前面都是 1，是不是就能说三种物质的质量比也是 $1:1:1$？不能。这里的 1 表示微粒个数的相对份数，不表示 1 g。想想买水果：一袋苹果和一袋橙子都是“一袋”，两袋的质量却未必相同；化学式中的“一份”也必须换算成质量后才能比较。

碳、氧气、二氧化碳的相对质量分别是 $12$、$32$、$44$，因此上面反应中对应的质量关系是：

$$12:32:44$$

读作：每有 $12$ 份质量的碳完全反应，正好消耗 $32$ 份质量的氧气，生成 $44$ 份质量的二氧化碳。它和质量守恒定律刚好对得上：$12+32=44$。

这张图想提醒你一个常被忽略的动作：化学计量数 × 相对分子质量（或相对原子质量），才是列比例式时要写在化学式下方的数。若方程式的计量数不是 1，更不能漏乘。

一套能复用的书写路线

题目换成金属、气体或矿石，数学骨架并不会变。把它想成按比例放大的配方：先确认配方无误，再把已知的一份和未知的一份放到同一张比例表里。初中阶段可以稳定地按“设、写、列、算、答”推进。

案例一：已知反应物，求生成物

实验课上，取 $13\,\mathrm{g}$ 锌粒加入足量稀盐酸。开始时锌粒表面不断冒气泡，锌粒逐渐变小；由教师规范收集少量独立气样并验纯，可进一步检验生成的氢气，不能直接在发生装置处用明火检验。现在问：理论上能生成多少克氢气？

“盐酸足量”告诉我们不用担心盐酸先用完；“锌完全反应”告诉我们 $13\,\mathrm{g}$ 锌都能参与反应。反应为：

$$\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow}$$

锌和氢气的相对质量分别为 $65$ 和 $2$，所以质量关系是 $65:2$。不要把方程式里盐酸前面的 2 误搬到氢气上；每个物质只和自己的计量数、自己的相对质量相乘。

倒着推：已知生成物，求反应物

有时测到的是生成物。比如实验中收集到 $8.8\,\mathrm{g}$ 二氧化碳，想知道至少有多少碳酸钙参与了反应。若碳酸钙和盐酸恰好完全反应：

$$\mathrm{CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow}$$

其中 $\mathrm{CaCO_3}$ 和 $\mathrm{CO_2}$ 的相对质量分别为 $100$、$44$。设参与反应的碳酸钙质量为 $$：

$$\frac{x}{100}=\frac{8.8\,\mathrm{g}}{44}$$

解得 $x=20\,\mathrm{g}$。方向反过来，比例并没有变；仍然是“题目中的实际量 ÷ 方程式中的对应质量”相等。

这类题有一个小陷阱：若题目说“至少需要”，说明给出的生成物是目标量，计算出的反应物是理论上恰好反应所需的最少量；实验操作常会为了保证反应充分而让另一种药品过量，但不能把“过量加入的总量”误当作“实际参加反应的量”。

样品不纯时，先找真正反应的那一部分

一块石灰石样品看上去都是白色固体，实际上可能含有不与稀盐酸反应的杂质。现在有 $20\,\mathrm{g}$ 样品，其中碳酸钙的质量分数为 $80\%$，加入足量稀盐酸并完全反应，能得到多少二氧化碳？

直觉上把 $20\,\mathrm{g}$ 直接代入 $100:44$，会得到 $8.8\,\mathrm{g}$ 二氧化碳。可那相当于默认 $20\,\mathrm{g}$ 全是碳酸钙；按题设，杂质不参与该反应，也不贡献本题生成的二氧化碳，因此其质量不能计入参加反应的碳酸钙质量。

先算有效成分：

$$m(\mathrm{CaCO_3})=20\,\mathrm{g}\times80\%=16\,\mathrm{g}$$

再把 $16\,\mathrm{g}$ 碳酸钙代进质量关系 $100:44$：

$$\frac{16\,\mathrm{g}}{100}=\frac{x}{44}$$

所以 $x=7.04\,\mathrm{g}$。整个问题其实有两段：样品质量 → 纯净物质量 → 生成物质量。每次看到“质量分数”“含杂质”或“纯度”，先停一下问自己：方程式里的这个化学式，究竟对应样品的全部，还是只对应其中的有效成分？

用三个问题拦住常见失分

写完比例式，不妨在草稿纸边上逐个回答：

1. 方程式配平了吗？例如 $\mathrm{2Mg+O_2\rightarrow2MgO}$ 中，镁和氧化镁前面的 2 都要算进质量关系，得到 $48:32:80$。
2. 上下是否一一对应？写在 $\mathrm{CO_2}$ 正下方的必须是二氧化碳的相对质量和二氧化碳的实际质量，不能把旁边物质的数据挪过去。

把这三问养成习惯，计算题的失分往往会在列式前就被发现。

随堂练习

1. 镁在氧气中燃烧：$\mathrm{2Mg+O_2\xrightarrow{点燃}2MgO}$。若 $9.6$ 镁完全燃烧，生成氧化镁的质量是多少？（ 的相对原子质量为 ， 的相对原子质量为 。）

显示答案

设生成氧化镁质量为 $x$。方程式中 $2\mathrm{Mg}$ 与 $2\mathrm{MgO}$ 的质量关系为 $48:80$，所以 $\dfrac{9.6\,\mathrm{g}}{48}=\dfrac{x}{80}$，解得 。答：生成氧化镁 。

2. 硫在氧气中燃烧生成二氧化硫：$\mathrm{S+O_2\xrightarrow{点燃}SO_2}$。若 硫充分燃烧，生成二氧化硫的质量是多少？

显示答案

$\mathrm{S}$ 和 $\mathrm{SO_2}$ 的相对质量为 $32$ 和 $64$。设生成二氧化硫质量为 $x$，则 $\dfrac{3.2\,\mathrm{g}}{32}=\dfrac{x}{64}$，解得 。答：生成二氧化硫 。

3. 某石灰石样品质量为 $25\,\mathrm{g}$，其中碳酸钙质量分数为 $80\%$，杂质不与盐酸反应。足量稀盐酸与样品充分反应，理论上生成二氧化碳多少克？

显示答案

先求碳酸钙质量：$25\,\mathrm{g}\times80\%=20\,\mathrm{g}$。由 $\mathrm{CaCO_3}$ 与 $\mathrm{CO_2}$ 的质量关系 ，有 ，得 。答：理论上生成二氧化碳 。

学会这套方法后，陌生的题目也会露出熟悉的骨架：先找到反应，再用配平的方程式搭桥，让已知质量沿着确定的比例走到未知质量。