混合物中某元素质量分数的求解方法归纳

混合物中某元素质量分数的求解方法归纳

一、个数比相同法

【例题1】（2009年全国高考卷）现有乙酸和两种链状单烯烃的混合物，若其中氧的质量分数为a，则碳的质量分数是( )。

A. 1/7(1－a)

B. 3/4a

C. 6/7(1－a)

D. 12/13(1－a)

解析：乙酸的化学式为C2H4O2，而单烯烃的通式为C n H2n，从化学式可以发现两者中，C与H之间的数目比为1:2，质量比为6:1，碳氢的质量分数总共为1－a，知碳占6/7(1－a)。

答案：C

【例题2】已知Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质组成的混合物中，氧元素质量分数为22%，求钠元素的质量分数。

分析：这三种物质组成有一个特点，即每一种的钠原子与硫原子的个数比都是2: 1，也即每一种物质中钠元素与硫元素的质量比都是：Na : S（质量比）＝ 23 : 16。因为有这个特点，所以无论三种物质以什么样的比例混合，混合物中钠元素与硫元素的质量比永远是 23 : 16。则钠元素的质量分数：[23/（23+16）] ×78% = 46%。

练习1：由FeSO4和Fe2 (SO4)3两种物质组成的混合物中，已知S元素的质量分数为a％，则Fe元素的质量分数为( )。

A．1－a％B．2a％C．1－3a％D．无法确定

解析：由化学式分析知：S : O（原子个数比）＝ 1 : 4，则S : O（质量比）＝ 1 : 2，因为ω(S)＝ a％，则ω(O)＝ 2a％，故ω(F e) ＝ 1－ω(S)－ω(O)＝1－a％－2a％＝ 1－3a％

答案：C

练习2：由MgSO4、Fe2 (SO4)3、K2SO4三种物质组成的混合物中，测得其中S元素的质量分数为a％，则混合物中金属元素的质量分数为( )。

A．1/3(100－a)％ B．1/3(100－3a)％C．2/3(100－a)％ D．(100－3a)％

解析：观察这三种物质的化学式不难发现，不管这三种物质按什么样的比例混合，硫原子与氧原子的个数比总是1 : 4，即S : O（原子个数比）＝ 1 : 4，则S : O（质量比）＝ 1 : 2，因为ω(S)＝ a％，则ω(O)＝ 2a％，所以混合物中金属元素（Mg、Fe、K）的质量分数为：1－a％－2a％＝1－3a％＝ (100－3a)％答案：D

二、最简式相同法

【例题3】将20 g C2H2气体通入40 g 和60 g 的混合液中，其H元素的质量分数为( )。

A．7.7％B．15.4％C．20％D．无法确定

解析：从C2H2、（C6H6）、和（C8H8）的化学式可知：这三种物质的最简式相同，都是CH，我们知道，最简式相同的物质，无论其以何种比例混合，其混合物中C、H元素的质量比为定值，即C、H元素的质量分数为定值。则有：

ω(H)＝ m(H)/m(CH)×100％＝ 1/(12+1)×100％＝7.7％

答案：A

【例题4】把a L甲醛气体溶于b g 乙酸中，再加入c mol 果糖，形成混合物W，另把d mL 甲酸甲酯与E g 葡萄糖均匀混合，形成混合物M，取x g的W和Y mL 的M相混合得Q，则Q中碳（C）的质量分数为( )。

A．20％B．30％C．40％D．无法确定

解析：本题给出了多组数据，究其本质，可以发现题中涉及甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、果糖（C6H12O6）、甲酸甲酯（C2H4O2）葡萄糖（C6H12O6）等五种物质，其中乙酸和甲酸甲酯，葡萄糖和果糖分别是同分异构体，实际上这些物质的分子式只有三种，即分别为CH2O、C2H4O2、C6H12O6，其最简式都为CH2O，因此这五种物质无论以何种比例混合，其质量分数为一定值。故：

ω(C)＝ m(C)/m(CH2O)×100％＝12/12+2+16)×100％＝ 40％

答案：C

三、相对分子质量相同法

【例题5】甲苯(C7H8)和甘油（C3H8O3）组成的混合物中，若C元素的质量分数为60％，则H元素的质量分数为( )。

A．50％B．7.4％C．8.7％D．无法计算

解析：从甲苯(C7H8)和甘油（C3H8O3）的化学式中知：每个分子中均含有8个氢原子，且两者相对分子质量均为92，故：ω(H)＝ 8/92×100％＝8.7％

答案：C

【例题6】(NH4)2S、(NH4)2SO4、(NH4)2HPO4三种物质混合物中，已知氮元素的质量分数为28%，求混合物中氧元素的质量分数。

解析：(NH4)2S、(NH4)2SO4、(NH4)2HPO4 (HP，32，可以看作是一个S)

原子个数比=2N:8H:S 元素质量比=28:8:32

因此O%=1-N%-H%-S%=1-28%-8%-32%=32%

【例题7】有一含NaHS、MgS和MgSO4三种物质的混合物，若其中ω(S)为41.4％，则ω(O)为( )。

A．27.55％B．82.8％C．31.05％D．无法计算

解析：从题中可知：在NaHS中，每个S结合一个H和一个Na，式量为24，与Mg的相对原子质量相同，都是24，故可把NaH看作Mg，则ω(Mg)＝ 24/32×41.4％＝ 31.05％,故：ω(O)＝1－ω(S)－ω(Mg)＝27.55％。

答案：A

四、部分化学式相同法

【例题8】某甲醛（HCHO）溶液中氢元素的质量分数为10％，则碳元素的质量分数是多少？

解析：分析甲醛的化学式HCHO，发现其中H、O原子个数比为2 : 1，与构成水分子（H2O）中H、O原子个数比相同，于是可将甲醛的化学式写成C(H2O)，由此可虚拟出HCHO和H2O构成的溶液的化学式为C m(H2O)n。

因为ω(H)＝10％，则ω(H2O) ＝ω(H)×18/2＝ 90％，

故ω(C)＝ω(C)m＝1－ω(H2O) ＝1－90％＝ 10％。

答案：碳元素的质量分数是10％。

【例题9】乙炔、苯和乙醛的混合物，其中C元素的质量分数为72％，则O元素的质量分数为( )。

A．26％B．19.6％C．8.8％D．4.4％

解析：仔细分析其组成可知：乙炔、苯、乙醛的分子式可以写成(CH)2、(CH)6、(CH)2·（H2O），因为C％＝72％，CH中的H％＝1/12×C％＝6％，

故水的百分含量为：ω(H2O) ＝1－ C％－ H％＝1－72％－6％＝ 22％

因此 O％＝22％×16/18＝19.6％

答案：B

【例题10】：在混合物CO、HCOOH和C2H2O3中，氢元素的质量分数为a，则碳元素的质量分数为（）

分析：在我们找不到C、H、O三种元素的固定的质量比关系时，我们想办法把混合物CO、HCOOH 和C2H2O3分成两个固定组成的“成分”，即CO和H2O，所以，混合物CO、HCOOH和C2H2O3可以看成是CO、CO·H2O和2CO·H2O。在H2O中，氢元素与水的质量比为2比18，即1比9，又已经氢元素的质量分数为a，所以H2O的质量分数为9a，则CO的质量分数为1－9a，而碳元素占CO的比例是12比28，即3/7，所以，混合物中碳元素的质量分数为（1－9a）3/7。

五、化合价守恒法

【例题11】某种含有MgBr2和MgO的混合物，经分析测得镁元素的质量分数为38.4％，求溴元素的质量分数。

解析：在任何化合物中，元素的正价总数等于元素的负价总数。同样，可推知在混合物中元素的正价总数等于元素的负价总数，即：镁原子个数×镁元素化合价等于溴原子个数×溴元素的化合价 + 氧原子个数×氧元素的化合价。

设混合物的质量为100g，其中溴元素的质量为x，则有

38.4/24×2 ＝ X/80×1 + (100－38.4－X)×2 解得x＝40，

ω(Br)＝ 40/100×100％＝ 40％。

答案：混合物中溴元素的质量分数为40％。

练习3：Na2S、NaBr的混合物中，钠的质量分数为37%，求Br的质量分数？

分析：（化合价法则法）设混合物的相对质量为100，Br的相对质量为x，则混合物中Na的相对质量为37，硫的相对质量为（100 –x-37），从而得出Na、S、Br三种原子的原子个数分别为：37/23、（100-x-37）/32、x/80；接着，利用化合价法则列出方程----37×1/23+（100-x-37）×（-2）/32+x（-1）×/80=0；最后，解此方程求出x的值为46.6克，得出混合物中Br的质量分数为46.6%。

六、极端假想法