高中化学守恒法

浅谈守恒法在高中化学计算中的应用 化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。守恒的实质：利用物质变化过程中某一特定的量固定不变而找出量的关系，基于宏观统览全局而避开细枝末节，简化步骤，方便计算。通俗地说，就是抓住一个在变化过程中始终不变的特征量来解决问题。目的是简化步骤，方便计算。下面我就结合例题列举守恒法在化学计算中常见的应用。

一、 质量守恒

化学反应的实质是原子间重新结合，质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液或浓缩溶液（溶质难挥发）过程中，溶质的质量不变。利用质量守恒关系解题的方法叫“质量守恒法”。

1 利用化学反应过程中的质量守恒关系解化学计算题

例1：将NO 2、O 2、NH 3的混合气体 L 通过稀H 2SO 4后，溶液质量增加 g ，气体体积缩小为 L 。将带火星的木条插入其中，木条不复燃。则原混合气体的平均相对分子质量为（气体均在标准状况下测定）

A ．

B ．

C ．

D ．

[解析]将混合气体通过稀H 2SO 4后，NH 3被吸收。

NH 3+H 2O==NH 3·H 2O 2NH 3·H 2O+H 2SO 4==(NH 4)2SO 4+2H 2O

而NO 2和O 2与水接触发生如下反应：

3NO 2+H 2O==2HNO 3+NO 反应①

2NO+O 2==2NO 2 反应②

生成的NO 2再与水反应：3NO 2+H 2O==2HNO 3+NO 反应③

上述反应①、②属于循环反应，可将反应①×2+反应②，消去中间产物NO ，得出：

4NO 2+ O 2+2H 2O ==4HNO 3 反应④

如果反应④中O 2剩余，则将带火星的木条插入其中，木条复燃。而题中木条不复燃，说明无O 2剩余。由反应③知，剩余气体为NO ，其体积在标准状况下为 L ，其质量为m (NO)。

m (NO)==n ·M== ×30 g/mol==

×30 g/mol == g 由质量守恒定律，混合气体的质量m (总)为：m (总)== g+ g== g

而混合气体的物质的量n ，n== == == mol

由摩尔质量M 计算公式：M== == == g/mol 而摩尔质量与相对分子质量在数值上相等，则答案为A 。

例2：铁有可变化合价，将 g FeC 2O 4(草酸亚铁)隔绝空气加热使之分解，最终可得到 g 铁的氧化物，则该铁的氧化物组成可能为

A ．FeO

B ．Fe 3O 4

C ．FeO ·Fe 3O 4

D ．Fe 2O 3

[解析]已知Fe 、C 、O 的相对原子质量分别为56、12、16，FeC 2O 4中含铁元素的质量： m (Fe)== == g

将FeC 2O 4隔绝空气加热，使之分解得铁的氧化物，设为Fe x O 4。在加热过程中，铁元素没有损耗，铁元素的质量是不变的。由“质量守恒法”，在Fe x O 4中m (Fe)仍为 g ，则m (O)== g － g== g 。

据物质的量（n ）与质量（m ）、摩尔质量（M ）之间公式 ，又据 （N 1、N 2代表微粒个数）

则 ，答案为C 。 2 利用浓缩溶液前后溶质的质量守恒关系解化学计算题 例3：KOH 溶液中溶质的质量分数为14%，

加热蒸发掉100 g 水后变成溶质质量分数为28%的KOH 溶液80 mL ，则后者溶液的物质的量浓度可能是 mol L V /4.22mol L L /4.2224.2mol

L V /4.22mol L L /4.2288.26mol g 2.175.48n m g

4.144162125656⨯⨯+⨯+M m n =21

21N N n n =54/160.2/566

.5)()()()()()(===mol g g mol g g O M O m Fe M Fe m O n Fe n

A ．6 mol/L

B ． mol/L

C ． mol/L

D ． mol/L

[解析] KOH 为难挥发性物质，在加热蒸发KOH 溶液过程中，KOH 的质量不变。设原溶液的质量为m (原)，据质量守恒规律，列出加热蒸发前后KOH 质量不变的式子：

m (原)×14%==[ m (原)－100 g]×28%

解得m (原)==200 g

再由公式： ， 求解。公式中c —溶质的物质的量浓度，n —溶质的物质的量，V —溶液的体积（已知V=80 mL= L

），m —质量，M —摩尔质量[M(KOH)=56 g/mol] 则： ，所以答案为C 。 3 利用稀释前后溶质的质量守恒关系解化学计算题 例4：用98%（密度为 g/cm 3）的浓H 2SO 4配制200 g 20%的稀H 2SO 4，需这种浓度的浓H 2SO 4

A ． g

B ． mL

C ． mL

D ．20 mL

[解析] 在由浓溶液稀释而配制溶液的过程中，H 2SO 4溶质的质量是不变的，设浓H 2SO 4的体积为V ，据ρ= 公式，由质量守恒定律列出H 2SO 4质量守恒的式子：

V 1× g/cm 3×98%==200 g ×20%

解得V 1== mL ≈ mL

需这种浓度的浓H 2SO 4：m =ρV= g/cm 3× mL= g

所以答案为C 。 质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。

例1.反应A + 3B = 2C,若 7g A 和一定量 B 完全反应生成 C ，则A 、B 、C 的相对分子质量之

比为（ ）。

A 、14:3:17

B 、28:2:17

C 、1:3:2

D 、无法确定

答案：B

例、B 、C 三种物质各15 g ，发生如下反应：A ＋B ＋C −→−

D 反应后生成D 的质量为30 g 。然后在残留物中加入10 g A ，反应又继续进行，待反应再次停止，反应物中只剩余C ，则下列说法正确的是( )

A.第一次反应停止时，剩余B 9 g

B.第一次反应停止时，剩余C 6 g

C.反应中A 和C 的质量比是5∶3

D.第二次反应后，C 剩余5 g

答案：D

解析：第一次反应 A 不足，因为第一次反应后加入 A 又能进行第二次反应。第二次反应后，只剩余 C ，说明 A 、B 恰好完全反应。则：

m 反(A)∶m 反(B) = (15 g ＋10 g)∶15 g = 5∶3

第一次反应耗 B 的质量m B 为：15 g ∶m B =5∶3，m B =9 g

即第一次反应后剩余B 质量为：15 g －9 g=6 g 。

可见(A)选项不正确。

根据m A ＋m B ＋m C =m D ，可知生成30 g D 时消耗C 的质量。 m C =30 g －15 g －9 g=6 g

M m n =V n c =

mol mol g g KOH M KOH m KOH n 5.0/56%14200)

()()(=⨯==V m