化学方程式

实验甲（铁与硫酸铜溶液）：把盛有硫酸铜溶液的锥形瓶和一枚洁净铁钉一起放在天平上称出总质量 $m_1$，再把铁钉放入溶液，可见铁钉表面覆盖红色的铜、溶液由蓝色变浅，反应后再称总质量 $m_2$，结果 $m_1 = m_2$。反应式：$\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}$。实验乙（白磷燃烧）：在密闭的锥形瓶中放白磷并塞紧带气球的塞子，称出总质量后加热引燃白磷，可见产生白烟、气球先胀大后缩小，冷却后再称，质量不变。

为什么必须密闭：若在敞口容器中做白磷燃烧，生成的 $\mathrm{P_2O_5}$ 白烟会逸散，称得的质量偏小，就会得出「质量减少」的错误结论；而镁条在空气中燃烧后，因为结合了空气中的氧，称得的固体反而比镁条重。两种情况都不违反质量守恒，只是漏算了参与反应的气体。因此选药品的一般要求是：反应要有明显现象，且反应物或生成物中有气体时必须在密闭装置中进行。

（1）最小公倍数法。 氧原子左边 2 个一组、右边 3 个一组，最小公倍数为 6，故 $\mathrm{O_2}$ 前配 3、$\mathrm{Al_2O_3}$ 前配 2；此时右边有 4 个铝原子，故 $\mathrm{Al}$ 前配 4。结果：$\mathrm{4Al + 3O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} 2Al_2O_3}$。检验：铝 $4 = 4$，氧 $6 = 6$。

（2）观察法。 从最复杂的 $\mathrm{CH_4}$ 入手：左边 4 个氢，右边水中每个分子 2 个氢，故 $\mathrm{H_2O}$ 前配 2；碳已相等；此时右边氧共 $2 + 2 = 4$ 个，故 $\mathrm{O_2}$ 前配 2。结果：$\mathrm{CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} CO_2 + 2H_2O}$。

（3）奇偶配平。 左边氧为 3（奇数），右边 $\mathrm{O_2}$ 为偶数，先把左边配成偶数：$\mathrm{KClO_3}$ 前配 2，得 6 个氧，故 $\mathrm{O_2}$ 前配 3；钾、氯各 2，故 $\mathrm{KCl}$ 前配 2。结果：$\mathrm{2KClO_3 \xrightarrow{\mathrm{MnO_2},\ \triangle} 2KCl + 3O_2\uparrow}$。

第一步：写出并配平化学方程式。 $\mathrm{2Mg + O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} 2MgO}$。检验：镁 $2 = 2$，氧 $2 = 2$，已配平。第二步：算出各物质对应的质量关系。 $\mathrm{Mg}$ 相对原子质量 24，系数 2，对应 $2 \times 24 = 48$；$\mathrm{O_2}$ 为 32；$\mathrm{MgO}$ 为 $24 + 16 = 40$，系数 2，对应 $2 \times 40 = 80$。即 $\mathrm{Mg} : \mathrm{O_2} : \mathrm{MgO} = 48 : 32 : 80$。

第三步：设未知数并列比例式求氧化镁。 设生成氧化镁 $x$，则 $\dfrac{48}{80} = \dfrac{6\ \text{g}}{x}$，交叉相乘得 $48x = 80 \times 6\ \text{g}$，故 $x = \dfrac{480}{48} = 10\ \text{g}$。第四步：求消耗的氧气。 设为 $y$，则 $\dfrac{48}{32} = \dfrac{6\ \text{g}}{y}$，得 $48y = 32 \times 6\ \text{g}$，$y = 4\ \text{g}$（也可直接用质量守恒：$y = 10 - 6 = 4\ \text{g}$，更快）。

第五步：检验单位与守恒。 单位都是克；反应物总质量 $6 + 4 = 10\ \text{g}$，等于生成物 $10\ \text{g}$，质量守恒成立。答：生成氧化镁 $10\ \text{g}$，消耗氧气 $4\ \text{g}$。顺带解决一个常见疑问：镁条烧完后固体变重了，并没有违反质量守恒——多出来的 $4\ \text{g}$ 正是从空气中「拿」来的氧。