高考化学计算技巧-守恒法专题突破

守恒法

【经典例题透析】

类型一：质量守恒（物料守恒、原子守恒）

1、现有19.7 g由Fe、FeO、Al、Al2O3组成的混合物，将它完全溶解在540 mL 2.00 mol·L－1的H2SO4溶液中，收集到标准状况下的气体8.96 L。已知混合物中，Fe、FeO、Al、Al2O3的质量分数分别为0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀，至少应加入2.70mol·L－1的NaOH(aq)体积是________。

解析：金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀时，溶液中的溶质只有Na2SO4，根据 Na+守恒和 SO守恒，得如下关系：

2NaOH ~ Na2SO4~ H2SO4

则：n(NaOH) = 2n(H2SO4)

c(NaOH)·V [NaOH(aq)] = 2c(H2SO4)·V [H2SO4(aq)]

V [NaOH(aq)]可求。

【答案】800 mL

点评：关注始末状态，利用反应前后元素守恒、提炼相关的计算关系式可使计算大大简化。

举一反三：

【变式1】将一定质量的镁铝合金投入到250ml 4mol/L的盐酸中，金属完全溶解后，再加入2mol/L的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种氢氧化钠溶液的体积是（）

A、250ml

B、400ml

C、500ml

D、750ml

解析：沉淀达到最大时，溶液中的溶质只有NaCl, NaCl中的Na+来自于NaOH、Cl-来自于HCl，故n（NaOH）=n（HCl）.

【答案】C

【变式2】向一定量的、、的混合物中，加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出（标况）的气体，所得溶液中加入溶液无血红色出现，若用足量的在高温下

还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为（）

A. 11.2g

B. 5.6g

C. 2.8g

D. 无法计算

解析：最后溶液中溶质全部是，由电荷守恒可知：

∴

【答案】C

【变式3】有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含水7.62%，K2CO32.88%，KOH90%，若将此样品1g加入到46.00ml的1 mol·L－1盐酸中，过量的酸再用1.07mol·L－1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克？

解析：此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl－全部来自于盐酸中的Cl－，在整个过程中Cl－守恒。即 n（KCl）= n（HCl）

故m（KCl）=0.046L×1 mol·L－1×74.5 g · mol－1=3.427 g

【答案】3．427 g

【变式4】在Na2S溶液中存在着多种离子和分子，下列关系正确的是 ( )

A. c(OH-)＝c(HS－)＋c(H+)＋2c(H2S)

B. c(OH-)＝2c(HS－)＋c(H+)＋c(H2S)

C. c(OH-)＝c(HS-)＋c(H+)＋c(H2S)

D. c(OH-)＝c(HS－)＋2c(H+)＋c(H2S)

解析：

(1) 由电荷守恒知：c(Na+)＋c(H+)＝2c(S2-)＋c(HS－)＋c(OH-) ①

(2) 由物料守恒可知：c(Na2S)起始＝c(S2-)＋c(HS－)＋c(H2S)，

由Na2S的组成可知：c(Na+)＝2c(Na2S)起始，

故，c(Na+)＝2c(S2-)＋2c(HS－)＋2c(H2S) ②

由①和②得：c(OH-)＝c(HS-)＋c(H+)＋2c(H2S)

本题也可看成质子守恒，即水电离出的氢离子浓度之和等于氢氧根离子浓度。

【答案】A

【变式5】19.2mg铜跟适量浓硝酸反应后,铜完全溶解,共收集到11.2mL标况下气体,则反应消耗的硝酸可能为( )

A、0.8×10－3mol

B、0.5×10－3mol

C、1.2×10－3mol

D、1.1×10－3mol

解析:根据N原子守恒,有如下物料守恒式:

n(HNO3) ＝n(HNO3)氧＋n（HNO3）酸＝n(气) ＋2n[Cu(NO3)2]

＝(11.2×10－3/22.4)＋2×(19.2×10－3/64) ＝1.1×10－3mol。

【答案】D【变式6】将0.8molCO2完全通入1L1mol/LNaOH溶液中充分反应后，所得溶液中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比为（）

A、3：1

B、2：1

C、1：1

D、1：3

解析：如根据化学反应方程式来进行计算，就必须先写出涉及到的两个化学反应方程式，然后再列方程组求算，很繁琐。我们可以换个角度考虑问题，因为反应前后质量守恒，原子的种类及数目不会改变，所以在反应中钠离子与碳原子守恒。假设NaHCO3和Na2CO3的物质的量分别为X、Y，则根据碳原子守恒有X+Y ＝0.8mol,根据钠原子守恒有X+2Y＝1mol，解之得X＝0.6mol、Y＝0.2mol故X：Y＝3：1,选A。

【答案】A

【变式7】把m mol C2H4跟n mol H2混合于密闭容器中，在适当条件下反应达到平衡时生成p mol C2H6，若将所得平衡混合物完全燃烧生成CO2和H2O，需O2的物质的量为 ( )

A. 3m＋n

B. 3m＋

C. 3m＋3p＋

D. 3m＋－3p

解析：根据C、H原子个数守恒，共有2m mol 碳原子，耗氧2m mol，(4m＋2n) mol H原子，耗氧