九年级经典化学题目：碳和氧气反应的分析

九年级经典化学题目：碳和氧气反应的分析

九年级经典化学题目(碳和氧气的反应)分析

一、题目：在密闭的容器中有6g碳和12g氧气，在特定的条件下完全反应，反应结束后，容器中剩余的物质是什么？

二、分析：1.密闭的容器使反应的环境不受外界的影响，生成的气体不会逃逸，外界的空气也不能进入容器。

2.特定的条件指的是一切已经接触过的需要的反应条件。

3.容器中可能发生的化学反应：

①C+O2=点燃=CO2

②C+ CO2=高温=2CO

③2C+O2=点燃=2CO

④2CO+O2=点燃=2CO2

(1)如果氧气充足，则发生①

a.如果氧气正好反应掉时，剩余物质只有CO2

b.如果氧气过剩，则剩余物质有CO2和O2

在反应①中，每12份质量的C正好与32份质量的O2反应，则每6gC正好与16gO2反应，碳和氧气的质量比为3:8。题中只有12g氧气,显然氧气不足，不符合这种情况。

(2)如果氧气不足，发生反应③

a.碳刚好全部反应掉，则剩余物质只有CO

b.碳过量，则剩余物质有CO和C(剩余气体只有CO)

在反应③中，每24份质量的C正好与32份质量的O2反应，则每6gC正好与8gO2反应。碳和氧气的质量比为3:4。题中有12g氧气,显然

九年级经典化学题目：碳和氧气反应的分析

氧气充足，不符合这种情况。

(3)因此存在第三种情况，①③反应同时存在，氧气和C全部消耗掉，同时生成CO2和CO

至此我们可以得到一个结论：设碳和氧气的质量比为x， a.当x<3/8时，氧气过量，剩余物质有CO2和O2；

b.当x=3/8时，氧气刚好反应，剩余物质只有CO2；

c.当x>3/4时，碳过量，剩余物质有CO和C；

d.当x=3/4时，碳刚好反应，剩余物质只有CO；

e.当3/8<x<3/4时，氧气和碳都刚好完全反应，剩余物有CO2和CO。 题目中的碳和氧气的质量比属于第e种情况。

三、深入

1、另类分析

(1)CO中碳原子和氧原子的质量比为3:4，即6g碳与8g氧气结合还剩4g氧气。CO会与氧气继续反应生成CO2；

(2)CO2中碳原子和氧原子的质量比为3:8，即6g碳与16g氧气结合，题中只有12g氧气，说明氧气不足，不会有剩余。

综上，反应结束后，容器中剩余的物质是CO和CO2。

2、探究剩余物中量的问题

以上分析属于不定量分析，若问剩余物中有多少gCO，多少gCO2，它们各占剩余气体的质量分数是多少？则不能用上面的方法得出最终的结果。以下属于定量分析的过程：

注：结果不重要，重要的是提高分析能力，开发思维。

九年级经典化学题目：碳和氧气反应的分析

(1)方法一：由反应①有：

即12g氧气全部消耗掉后，C消耗了4.5g，剩余6-4.5=1.5g，同时生成16.5g CO2；

由反应②有：

即消耗掉剩下的1.5gC，同时消耗掉了5.5g CO2,并生成7g CO。 所以剩余物中有CO:7g和CO2:16.5-5.5=11g.

检验：7+11=6+12，符合质量守恒定律。

其中CO的质量分数是：7/18 ×100%=38.9%；

CO2的质量分数是：1-38.9%=61.1%

(3)方法二：由反应③有：

即6gC全部消耗掉后，氧气消耗了8g，剩余12-8=4g，同时生成CO14g. 由反应④有：

即消耗掉剩下的4g氧气，同时消耗掉CO7g，并生成11g CO2。 所以剩余物中有CO:14-7=7g和CO2:11g.

(3)另类解法一。

九年级经典化学题目：碳和氧气反应的分析

根据不定量分析的结论e，可知剩余物中有CO和CO2, 设CO的质量分数为x，则CO2的质量分数为(1-x)，

又CO中碳元素的质量分数为：12/28 ×100%=3/7 ×100% CO2中碳元素的质量分数为12/44 ×100%=3/11×100% 反应物中碳元素的质量分数为6/(6+12) ×100%=1/3×100% 利用反应前后原子的个数和质量不变，列方程有： 3x/7 +3(1-x)/11=1/3

解得x=7/18=38.9%；1-x=11/18=61.1%

可知剩余物中有7gCO，质量分数为38.9%，11g CO2质量分数为61.1%。

(4)另类解法二

根据不定量分析的结论e，可知剩余物中有CO和CO2, 综合反应①②，可得综合反应化学方程式：

则有12a/6=32b/12，即a:b=4:3

以a=4,b=3，则有c+d=4；c+2d=6，解得c=d=2，因此有：

可知剩余物中有7gCO，11g CO2。

注：结果不重要，重要的是提高分析能力，开发思维。