用守恒思想解决高中化学计算题

浅谈用守恒思想解决高中化学计算题

摘要：化学计算是高中化学里一个重要环节，综合性和技巧性强，而守恒思想是在高中化学计算中运用最广泛的方法之一。

关键词：守恒思想；高中化学；计算题

化学计算是中学化学的重要内容，也是每年高考命题考查的范围之一。而守恒法又是运用最广泛的方法，它有如下特点：

1.化学知识与数学计算有机结合。化学计算的基础是对相关化学知识的正确理解和应用，而运算能力在化学计算中尤其重要，很多学生数学基础差，所以化学计算能力非常薄弱。

2.基础性强，对化学基本原理要求较高。要合理地运用守恒法，要求对化学原理掌握得比较透彻，根据相应的化学原理列出相应的式子或者方程、不等式等。

3.有一定的技巧性。化学计算题往往涉及一些巧算，而这些技巧性的计算运用最多的还是守恒，有电子守恒、电荷守恒、原子守恒等，更多的时候则是多种方法的综合运用。而这种题型重点考查学生思维的敏捷性和整体性，所以学生掌握起来还是有一定的难度。

一、原子守恒-关系式法

这种方法往往应用于比较复杂的多步反应或者多步计算，关键是把握好初始物质和最后的物质中间的量的关系。例：某化肥厂用nh3制备nh4no3。已知nh3制no的产率是96%；no制hno3的产率是92%，hno3与nh3反应生成nh4no3。问制hno3所用去nh3的质量占总耗nh3的质量分数是多少？（不考虑生产上的其他损耗）

分析：根据n原子守恒，制hno3所消耗的n原子数和与hno3反应的nh3的n原子数相等。设100gnh3，其中被氧化nh3的质量为x克，则有：（x÷17）·96%·92%=（100-x）/17，解得x＝53.1，所以质量分数为53.1%。

二、原子守恒-差量法

差量法要求把握反应的本质，弄清反应物和生成物之间的差，具体体现在体积差、质量差等。而如果将化学中的守恒思想运用在差量法的计算中，一般学生就比较难掌握了。例：将卤素互化合物brcln4.66g溶于水，再通入过量的so2，发生如下反应：brcln＋（n+1）h2o＋（n+1）/2so2＝hbr＋nhcl＋（n+2）/2h2so4，然后将所得溶液调至中性，再加入过量ba（no3）2溶液，除去生成的沉淀后，所得溶液用过量的agno3溶液处理，可得到15.46g沉淀，试确定卤素互化物brcln的n值。

分析：根据题意，卤素互化物的水溶液与so2反应，可生成hcl、hbr和h2so4。反应后溶液中加入ba（no3）2，目的是将产物中so42－全部转化为baso4沉淀，同时避免引入可能与ag＋形成沉淀的阴离子；再向滤液中加入过量的agno3溶液，显然是把产物中的cl

－和br－全部转化为agcl和agbr沉淀。所以15.46g沉淀是agcl 和agbr沉淀的总和。因agbr和agcln中的br－和cl－均来自brcln，则ag＋的质量＝15.46g-4.66g＝10.8（g），根据题中已知反应，可得关系式

brcln————（n＋1）ag＋

4.66g〓〓〓10.8g

80＋35.5n〓（n＋1）×108

10.8×（80＋35.5n）＝4.66×（n＋1）×108〓〓得n＝3

三、原子守恒-电子守恒法

例1：一定量的cu、fe与硝酸反应，生成的气体中只有no且为0.1mol，反应后溶液在常温下ph=1，求反应后溶液中no3-的物质的量。

分析：铜与硝酸反应生成硝酸铜，铁与硝酸反应，无论是生成二价的铁盐，还是三价的铁盐，特征都是生成的盐中no3-的物质的量与金属转移电子的量相等，而金属转移电子的量与硝酸做氧化剂所转移的电子的量又相等，所以后来形成的盐中no3-的物质的量应该等于硝酸转移的电子，当然是0.3mol，而溶液ph=1，说明溶液中多余的硝酸是0.1mol，所以后来溶液中no3-的物质的量是0.4mol。例2：fes与足量的稀硝酸反应，生成fe（no3）3，s，no和h2o。若反应中有0.3mol的电子转移，求反应中没有被还原的硝酸的物质的量。

解：依题意，写出反应：（设参加反应的fes为xmol，同时考虑铁和硫的原子守恒，初步写出系数）xfes+hno3→xfe（no3）

3+xs+0.1no。no是还原产物，转移电子为0.3mol，而化合价上升的有铁和硫两种元素，所以有：2x+x=0.3。解得x=0.1。所以没有被还原的硝酸的物质的量（即fe（no3）3的物质的量）为0.3mol。

四、原子守恒-电荷守恒法

这类题目的要求比较高，要求学生能够掌握题目中的离子反应，因为很多离子或次要物质不需要体现在化学反应中，我们必须弄清楚初始物质和终态物质之间量的关系，才能掌握这种多种守恒的计算。在实际化学计算中，很能节省时间，并能让学生体会到守恒思想的精髓，把握离子反应的本质，从而提高学习化学的兴趣。例：50ml bmol/l的alcl3溶液中，加入50ml amol/l的naoh溶液，当溶液中既有沉淀，又有一部分的沉淀发生溶解时，求溶液中沉淀的质量。分析：依题意，al3+和oh-都已经反应完全，而na+和cl-

不参加离子反应，主要产物当然是al（oh）3和alo2-，因此我们可以写出离子反应（生成物h2o未写出）：0.05bal3++0.05oh-→al （oh）3+alo2-。现在问题是确定al（oh）3和alo2-的系数，先由两边电荷守恒，得出alo2-的系数为0.05a-0.15b，再根据al原子守恒，得到al（oh）3的系数是0.05b-（0.05a-0.15b）=0.2b-0.05a，所以沉淀的质量是78（0.2b-0.05a）=3.9（4b-a）g。

总之，守恒法在化学计算中应用非常广泛，而且是化学计算中最常用的方法之一，它涉及到一定的技巧性，而且经常和多种计算方法联系在一起，所以平时要多总结才能掌握好。而掌握守恒思想，对于提高化学成绩，很有帮助。