中华学生百科全书-第397部分

快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部! 如果本书没有阅读完，想下次继续接着阅读，可使用上方 "收藏到我的浏览器" 功能 和 "加入书签" 功能！


或　　　　　=　　　　　　　（即：两气体的物质
nB　　　　　　ρA　　　　　VB　　　　ρA
的量之比＝气体密度的反比；两气体的体积之比＝气体密度的反比）。
（3）在相同　T·V　时：
nA　　　　PA
根据①式：　　　　　　=　　　　（即：两气体的物质的量之比　=　压强之比）。
nB　　　　PB

根据②式：若mA　=　mB，则　　　　　PA　　　=　　　MB　（即：两气体的压强之比　=　摩
PB　　　　　　MA
尔质量的反比；两气体的压强之比＝气体分子量的反比）。
上述导出的关系式，应多练，常用，才能达到活用之目的。


物质的量在化学计算中的重要地位


在相当多的化学计算中，都可以通过“物质的量”进行运算，“物质的
量”的引入，给许多化学运算带来了方便。
“物质的量”在化学计算中的运用，例示如下：
1．换算和比较
除了以物质的量为中心的各种换算外，还有有关溶液各种浓度的换算，
以及微粒数目、质量的多少比较，气体体积、压强的大小等的比较。有的情
况则是在进行换算　1　后再进行各种比较。
例　1．将　98％的浓硫酸（ρ＝1．84／厘米　），配制成　1∶5　的稀硫酸（ρ
3

＝1．225　克／厘米　）求此稀硫酸的质量百分比浓度和物质的量浓度。
3

解：设：取　1　毫升　98％浓硫酸和　5　毫升水，即可配成　1∶5　的稀硫酸。
则：其质量百分比浓度为：
1×1。84×98％
1×1。84＋　5×1　　×100％　=　26。36％

又设：取　1　升此稀硫酸，其物质的量浓度为：
（100×1。225×26。36％）　/　98
=　3。295（摩尔　/　升）
1
例　2　分别由下列四组物质制取气体：

①MnO2和浓盐酸；②Ca（OH）2和（NH4）2SO4；③NaCl　和浓　H2SO4；④FeS
和　H2SO4（稀）。所产生的气体在同温同压下的密度，由小到大的排列顺序为
（　　　　）
解：由题意分析可知：①Cl2、②NH3、③HCl、④H2S
∵同温、同压下ρA／ρB＝MA／MB
又∵上述气体的摩尔质量由小到大的顺序是：②④③①。
∴密度由小到大的顺序是②④③①。
2、求原子量、分子量
在运算中，只要求出物质的摩尔质量，即可求出相应的原子量或分子量。
例　3　有　A、B、C　三种一元碱，它们的分子量之比为　3∶5∶7。若把　7　摩
尔　A，5　摩尔　B　和　3　摩尔　C　混合均匀，取混和碱　5．36　克，恰好能中和含　0．15
摩尔氯化氢的盐酸。试计算　A、B、C　三种碱的分子量各是多少？
解：因一元碱与盐酸中的氯化氢刚好中和，它们的物质的量相同，所以
5．36　克混和一元碱的总物质的量是　0．15　摩尔。
设：A、B、C　的摩尔质量分别为　3X、5X、7X。
7×3x＋5×5x　＋3×7x　5。36
根据题意有：
7＋5＋3　　　　　　　　　　　=
0。15
解得：X＝8
∴MA＝3×8＝24　克／摩尔、MB＝5×8＝40　克／摩尔
MC＝7×8＝56　克／摩尔
即：A、B、C　三种一元碱的分子量分别是　24、40、56。
3、求化合物的分子式
化合物的分子是同一定数目的原子构成的。只要求出构成分子的各原子
的物质的量或物质的量之比，就可以求出分子式。
例　4　有　X　和　Y　两种元素，能形成两种化合物　C1和　C2，每种化合物的质量
百分组成如下：

X　　　　　　　　Y

C1　　　　　　75　％　　　　　25　％

C2　　　　　　80　％　　　　　20　％


若知道　C1的分子式为　XY4，求　C2的分子式。
解：根据　C1：mX∶mY＝3∶1（质量比）
nX∶nY＝1∶4（原子个数比物质的量比）
3　1
可知：MX∶MY　=　∶　（原子量之比）
1　4


即：MX＝12MY
在　C2中：
4　　　　　　　　1
nX∶nY　=　　　　　　　　　　Y∶　Y　=1∶3（物质的量比原子个数比）
12M　　　　　　　　m
∴C2的分子式为　XY3。
例　5　将　0．435　克某种铁的氧化物加热，同时通入足量的　CO　使之还原。将

生成　CO2通入足量的澄清的石灰水中，得到　0．75　克沉淀。求该铁氧化物的分
子式。
解：铁氧化物中的氧被　CO　全部夺去，而且　1molCO　可夺得　1mol　氧原子转
化为　1molCO2。1molCO2通入石灰水可得　1molCaCO3。
设：铁的氧化物中含氧　X　克。
根据题意有：




解得：X＝12（克）
则铁氧化物中含铁为：0．435—0．12＝0．135（克）

∴nFe∶no　=　　　　　　　0。315∶　0。12　　　　　　　　　　=　3∶4
56　16
则铁氧化物的分子式为：Fe3O4。
例　6　在一定条件下，取　50　毫升气态有机物　A　并充入　200　毫升氧气（同温、
同压）点燃，恰好完全反应后生成等体积的二氧化碳和水蒸气。在相同条件
下测得反应后混和气体的密度比反应前减了　1／6。求　A　的分子式。
解：由题意分析可知　nco2∶nH2O＝1∶1
∴nc∶nH＝1∶2、且　VA∶Vo2＝1∶4
设：A　的分子式为　CxHyOz，

则：CxHyOz　＋4O2　　　　　　　　　　　　　　　点燃
→　　　　XCO2　＋XH2O

∵反应前后氧原子数相同，∴3X＝8＋Z……①
又∵ρ前∶ρ后＝n　后∶n　前
设：ρ前＝1、∴ρ后＝1—1／6＝5／6。
1　　　　　　　　　2x
∴5/　=　　　　　　　　　　　　　　　　　　解得：X　=　3
6　1＋4
将　X＝3　代入①式中解得：Y＝1
∴A　的分子式为：C3H6O
4、有关混和气体的计算
混和气体中的各种组分均处于同条件下。运用有关关系式可以计算出混
和气体中各组分的体积或百分含量，也可计算出气体的压强。
例　7　有一无色气体可能由　CO2，CO　和　O2　组成。取　3O　毫升该混和气体，
使其缓缓通过　Na2O2充分反应后气体体积变为　25　毫升；同电火花引燃剩余的
气体，反应完全后恢复到原来的温度和压强时，气体体积变为　20　毫升。通过
计算说明原混和气体由哪些成分组成？各成分的体积是多少？
解：在同温同压下，气体的体积与物质的量成正比。
设：X　毫升　CO2与　Na2O2充分反应，放出　Y　毫升　O2。
2Na2O2＋2CO2＝2Na2O3＋O2气体体积减小
2　　　　　　　　　　1　　　2—1＝1
X　　　　　　　　　　Y　　　30—25＝5
剩余　CO　和　O2点燃。设　Z　毫升　CO　跟　M　毫升　O2反应，
2CO＋O2＝2CO2　　　　气体体积减小

2　　　1　　　　　　　（2＋1）—2＝1
Z　　　　M　　　　25—20＝5
2　　　　　　　　　1　　　　　　1
即：　—　　　　　　　　　　　　　　　　=　　　　　解得Z　=10毫升
M　　　　　　　　　M　5
m＝5　毫升
讨论：①若　CO　有剩余，则含　CO210　毫升，CO20　毫升。无　O2。
②若　O2剩余，则含　CO210　毫升、CO10　毫升、O210　毫升。
例　8　在　20℃、1．01×105Pa　条件下，等体积的　4　个容器中分别装有　O2、
NO、NH3、HCl　气体。当把它们连通起来，各种气体充分混和后，在温度和总
体积不变的情况下，容器内的压强为多少？
解：设四种气体均为　X　　mol。
则　2NO＋O2＝2NO2
X　　X／2X
即剩余　O2X／2mol，生成　NO2xmol，共　1．5×mol。
又∵HN3＋HCl＝NH4Cl（固），压强可忽略不计。
p2　　　　　　　15X
∴　　　　　　　　=　　　　　　　　　　　=　0。375
p1　　　　　　4X
∴p1＝0．01×105Pa，∴P2＝3．788×104Pa
5、有关溶液的计算
包括计算溶液物质的量浓度，各种溶液浓度的换算，溶液的稀释和浓缩，
溶液的　PH　值等。
例　9　现有硫酸和硫酸钠混和溶液　200　毫升，其物质的量浓度分别为
2mol／1　和　1mol／1。若使混和溶液中硫酸和硫酸钠的物质的量浓度分别达到
4mol／1　和　0．4mol／1，需向混和溶液中加入　72％ρ＝1．63g／cm3　的硫酸多少毫
升后再加水配制？
解：由题意知：配制后硫酸浓度增大，硫酸钠浓度减小。应首先计算出
硫酸钠溶液稀释后的体积。再根据稀释后体积计算应加入　72％的硫酸多少才
能使其浓度达到　4mol／1。
设：Na2SO4溶液稀释后混和溶液体积为　x
则：1×200＝0．4×X　解得：X＝500（ml）
设：需加入　72％的　H2SO4YML
y×1。63×72％
则4×0。5=　2×0。2　＋　　　　　　　=133。6（ML）
98
解得：y＝133．6（ml）
以上通过例题简介了物质的量在化学计算中的应用。其实物质的量应用
很广，它还可以应用于反应热，氧化—还原反应，化学平衡等计算。


14　斤肉“换”1　克镭


这是一间没有人用的旧棚屋，玻璃顶棚残缺漏风，里面没有地板，只有
一层沥青盖着泥土地。连个像样的凳子都没有，只有几张腐朽的橱桌，一块
黑板和一个破旧的铁火炉，炉上安着锈迹斑斑的管子。

1889　年，居里夫人和她的丈夫就是在这间陋室内开始了提炼镭的工作。
每天居里夫人穿着沾满灰尘和污渍的工作服，翻倒矿石，搅拌冶锅，倾倒溶
液，干个不停。矮小的实验室内，铁屑飞扬，蒸气熏人，而居里夫人那时又
正害着结核病，但她丝毫不顾这些，依然顽强地工作。经常连饭都带到实验
室来吃，更不说稍微休息一会儿了。有时候整天用一根粗重的铁条，搅拌一
堆沸腾的东西。到了晚上，已是精疲力尽，不能动弹。
就这样，经过　45　个月的艰苦努力，居里夫妇终于从　400　吨铀沥青矿渣、
1000　吨化学药品和　800　吨水中，提炼出微乎其微的　1　克纯镭，而居里夫人的
体重却因此而减轻了　14　斤。


我不过多走了几步


化学家得维尔制成了纯净的铝，这种金属银光闪闪，质地好，分量轻，
难怪人们当初视铝比黄金还要珍贵。
一个人跑到得维尔面前，劝他说：“你是铝的真正发现者，你应当声明
这一点！”
得维尔心里明白，自己只不过是“站在巨人肩膀上”的缘故，要不是德
国人弗勒在此之前提练出不纯净的铝，怎么会有今天纯净的铝呢？他没有听
从这个人的劝说。
以后，当他得到足量的可溶铝时，他首先想到，要铸一枚纪念章。他在
这枚纪念章上郑重地刻下了“弗勒”这个名字和“1827　年”的字样，送给了
弗勒——德国的化学大师。他说：“我非常荣幸，能在弗勒开辟的大道上，
多走了几步。”这就是得维尔对劝他声明者的完满答复。


第一个享用氧气的是老鼠


我们知道，没有氧气人类就不能生存。然而，是谁发现了氧气呢？在众
多讨论发现氧气的著作中，约瑟夫·普利斯特里所著的名为《几种气体的实
验和观察》，最饶有兴味。
约瑟夫·普利斯特里在　1733　年　3　月　13　日生于英国黎芝城附近的飞尔特
黑德镇。他一生大部分时间实际上是当牧师，化学只是他的业余爱好。
他所著的《几种气体的实验和观察》于　1766　年出版。在这部书里，他向
科学界首次详细叙述了氧气的各种性质。他当时把氧气称作“脱燃烧素”。
普利斯特里的试验记录十分有趣。其中一段写道：
“我把老鼠放在‘脱燃烧素’空气里，发现它们过得非常舒服，我自己
受了好奇心的驱使，又亲自加以试验。我想读者是不会感到惊异的，我自己
试验时，是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得
到的感觉，和平时吸入普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过好多
时候，身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成时髦的
奢侈品呢？不过现在只有我和两只老鼠，才有享受呼吸这种气体的权利啊！”
当时，他没有把这种气体命名为“氧气”，而只是称它“脱燃烧素”。
在制取出氧气之前，他就制得了氨、二氧化硫、二氧化氮等，和同时代
的其他化学家相比，他采用了许多新的实验技术，所以被称之为“气体化学
之父”。

1783　年，拉瓦锡的“氧化说”已普遍被人们接受。虽然普利斯特里只相
信“燃素学”，但是他所发现的氧气，却是使后来化学蓬勃发展的一个重要
因素，各国人民至今都还很怀念他。


铁曾比黄金还要贵


铁是自然界中次于铝的第二个丰度最大的金属。但天然的铁非常稀少。
人类祖先最先使用的铁可能来源于陨石。铁在空气中很快被氧化，主要是以
氧化物的形式存在。由于铁的氧化作用，使得古代制造的铁器保存下来的十
分稀少。人们发现铁大约是在　5000　年前。最初，铁是很昂贵的，价格比黄金
还高，经常用铁的宝饰镶嵌在黄金中。
各大洲的人民几乎同时知道金、银和铜，但对于铁，情况却不同。在埃
及和美索不达米亚，从矿石中提炼出铁是在公元前　2000　年前；在外高加索、
小亚细亚和古希腊是在公元前　2000　年后；在印度也是在公元前　2000　年后；
在中国则晚得多，只是在公元前　1000　年以后。在新大陆国家中，铁器时代是
随着欧洲人的到达才开始的，也就是公元　11　世纪之后；一些非洲部落越过了
发展中的青铜时期，一开始就使用铁器。这是由于自然条件的不同，在一些
铜和锡自然资源稀少的国家中，出现代用这些金属的要求。美洲是拥有天然
铜的最大资源之一，就没有必要去寻找新金属。铁的生产逐渐增大后，铁就
开始跨出贵金属的范畴，进入普通金属行列。在公元纪元开始时期，铁已经
被广泛使用。


美丽的人造“黄金”


碘化铅晶体，也许是晶体中最美丽的一种，它的颜色和珍贵的金子一样，
金黄色而闪闪发光。而且，由于碘化铅晶体是透明的，所以它发出的闪光比
黄金更亮。
在两支试管中，分别加入　3　毫升　0．02mol／L　硝酸铅溶液和　3　毫升
0．04mol／L　碘化钾溶液，把两种溶液放在酒精灯上加热到接近沸腾，然后把
碘化钾溶液倒在硝酸铅溶液中，用玻璃棒搅匀后，把试管放在试管架上冷却。
在溶液逐渐冷却的过程中，溶液里就会析出金黄色闪闪发光的碘化铅晶体。
如果你想尽快看到“黄金”，那你就把试管放在自来水龙头下面，用水冲洗
试管的外壁，美丽的碘化铅晶体立即就会出现在你的眼前。不过，这样的情
况下析出的碘化铅晶体要小一些，不如慢慢析出的晶体好看。
这个实验可以反复地做：只要把试管加热，碘化铅晶体就会溶解，但当
溶液冷却后，金黄色的晶体又会出现。
做这个实验时，所用试管和搅捧必须反复用蒸馏水洗净，同时配制药品
的水也必须用蒸馏水，不然反应时会在试管中产生白灰色混浊物，而最后生
不成“黄金”了。


只有帝王们才能享用的染料


我们中国人在很早就知道染衣服的。春秋战国时，人们就用紫草染衣服。
由于紫草很稀少，因此用紫草染成的衣服便身价百倍。在那时的齐国，用　5

匹素绸子去换　1　匹紫绸子，都不易换到。帝王公侯们为了炫耀自己的富贵，
纷纷用紫绸子做衣服。所谓“满朝朱紫贵”，便是这么来的。在《周礼》里
面，也有关于染料与染技的详尽记录。周朝时，设有“染人”、“醯（xī）
人”等专官，专职管理染衣服这事儿。
可是，大自然太吝啬了。在古代，人们征服自然的能力还很弱，只能仰
仗自然的恩赐：从一些动植物里，提取一点点染料，不得不潜入地中海深水底
去采集海螺。从　8000　个海螺中，只能得到　1　公斤紫色染料。那时候只有帝王
们才能用得起这种染料，所以称为“帝王紫”。人们与大自然展开了染料争
夺战。胜利的头一炮，是在　1856　年，有人发明制造了第一种合成染料一品红。
似后又相继合成了靛蓝等人工染料。而如今，人工合成的染料已达　8000　多种
了。


不可颠倒的顺序


在每一本化学书里，几乎都这样地告诉学生们：在稀释浓硫酸时，只能
把浓硫酸慢慢地倒入水中，而决不能把水倒入硫酸中！
这真奇怪，难道把水和硫酸这两样东西混合在一起，还要有先后的顺序
吗？
实践证明，这顺序是坚决不能颠倒的，谁违反了这一原则，谁就会吃大
亏。如果忘了这一原则，错把水倒入硫酸中，那么就会像水滴落在滚烫油锅
里一样，顿时沸腾起来，硫酸液体会四下飞溅，有时瓶子还会炸裂。一旦酸
液溅到衣服上，衣服便会被烧坏；如果溅到脸上、手上，那就会烧坏皮肤。
相反，如果把浓硫酸慢慢地倒入水中，水只是稍稍地发热，而水面却是安安
静静，一点也不飞溅。这是什么原因呢？
原来，浓硫酸遇水，会发生化学反应，产生大量的热。1　公斤浓硫酸与
水化合时放出的热量，足以使　2　公斤的冷水一下子升到　100℃；而硫酸的比
重大，是水的　1．9　倍。如果把水倒进浓硫酸中，水就浮在硫酸表面。一起化
学反应，水就沸腾起来，挟着硫酸四处飞溅。
反过来，如果把浓硫酸慢慢倒入水中，硫酸比重大，就会沉入水底。然
后分布到溶液的各部分。它产生的热量被均匀地分配到溶液的各个部分，水
不会一下子升到　100℃而沸腾。但是，要记住，千万要慢慢地倒入浓硫酸。


以身殉职的防腐卫士


人们经常使用的金属，用久了常常被腐蚀，尤其是长期接触水的金属用
具，腐蚀的速度相当惊人。为了战胜“腐蚀”这个恶魔，人们找到了一个忠
于职守的卫士——锌。锌会以自己的身体抵挡腐蚀，保护金属用具，直到自
己被腐蚀掉，以身殉职才能罢休。
比如，江河中的金属闸门、烧水取暖的锅炉、钢铁船身上等，只要钉上
几块锌板，腐蚀就会转移到锌板上，而使闸门、锅炉、船身腐蚀程度大大减
轻。当锌板被腐蚀后，重新换上一块新的，使闸门、锅炉、船身延年益寿。
那么，锌板有什么法术呢？
原来，大多数金属材料都含有杂质。由于金属材料不同，杂质含量也不
同，金属所特有的电势有高有低。一旦浸入水中，不同电势的金属就形成了

一组电池。电势较高的金属为正极，电极较低的金属为负极。作为负极的金
属不断地溶解到水中，并放出电子给正极，形成电流。久而久之，作为负极
的金属就会腐蚀掉。
知道了这一原理，聪明的人类便找到了电势比钢铁低得多的“替死鬼”
——锌，把它做成板钉在闸门、锅炉和船身上。这样的话，各种钢铁争着和
电势低的锌组成电池，锌板自己单独成了负极，而其他金属全是正极，结果，
锌板牺牲了自己，而保护了他人，真可谓是一个忠于职守的卫士了。


“锡疫”的恶作剧


19　世纪中叶，俄军驻守在彼得堡。冬天降临的时候，军队换装，发棉衣
服时发现，成千上万套的棉衣服上，所有的扣子都没有了。俄皇知道了这件
事，大发雷霆，传令，要把负责监制军服的大臣问罪。
这位大臣明知道，所有军服都是钉了扣子的，可为什么都丢了呢？他觉
得十分奇怪，便对俄皇说：“容臣作一次调查，如果真是一时疏忽，再治罪
不迟。”俄皇同意了。
于是这位大臣来到装军服的仓库查看，他拿过几套衣服一看，果真没有
扣子。但是，在钉扣子的地方，却有一小堆灰色的粉末。这是怎么回事呢？
难道扣子会化了吗？他问下属，扣子是用什么做的？下属说，是锡。
这件事被一位科学家知道了，他对愁眉苦脸的大臣说：“包上这些粉末，
跟我去见皇帝，我会帮助你。”
两人见了皇帝，科学家说：“扣子是用锡做的，锡怕冻，一冻就化了。”
俄皇不信，锡是金属，怎么能“冻化”呢？科学家要求当场试验。他拿出几
枚扣子，放在盘子里，拿到皇宫的院子中，过了一两夜，科学家把盘子端到
皇帝面前，用手一碰扣子，这扣子竟粉身碎骨了。于是，俄皇明白了原因，
赦免了那个大臣。
原来，锡这种东西受不了低温，一遇低温，它的晶体就会改变，成为粉
末，人们管这种现象叫“锡疫”。一般情况下，只要在　13．2℃以下，锡就会
变成粉末。当时是彼得堡的初冬，气温很低，锡扣子当然都“化”了。好在
有科学家的帮忙，那位大臣才免于死罪。
不想，多少年后，又发生了一场悲剧。
1912　年，一支外国探险队来到南极探险。他们所用的汽油桶都是用锡焊
成的。在南极的冰天雪地里，焊缝的锡都变成了粉末，结果汽油都漏走了。
最终，竟使这支探险队全军覆没在南极！


透明的“钢”


人们常说“像钢铁一样坚强”，却不说“像玻璃一样坚强”，其实这是
偏见。当今世界，果真研究出了一种像钢一样坚硬的玻璃——玻璃钢。
用　5　毫米厚的玻璃钢做汽车的挡风玻璃，子弹都射不透它！因此，许多
国家的元首或亿万富翁，都用它做防弹汽车。人坐在汽车里就像坐进了保险
箱，外面的仇人或敌特分子，空握着手枪，一点也没有办法伤着车里的人。
美国总统敢于在大庭广众之下，面对各界人士讲演，是仗着他面前立着
的防弹玻璃撑腰。

那么，玻璃怎么会变得与钢铁一样硬呢？
原来，这是采用新的化学工艺制成的。在钢筋水泥里，我们知道，钢筋
是“骨头”，水泥是“肉”。人们研究的玻璃钢也是受钢筋水泥的启发，先
把玻璃熔化，拉成细丝。玻璃丝很有弹性，还可以纺成纱