守恒法在化学计算题中的应用

守恒法在化学计算题中的应用

发表时间：2011-03-04T16:28:09.283Z 来源：《新校园》理论版2010年第6期供稿作者：樊丽娟

[导读] 在化学计算题中数字千变万化，但解题思路和基本方法是不变的，可以根据物质的质量进行计算，或者根据物质的量计算樊丽娟(大城县第一中学，河北廊坊065900）

在化学计算题中数字千变万化，但解题思路和基本方法是不变的，可以根据物质的质量进行计算，或者根据物质的量计算。它们是化学计算中应掌握的基本知识，但由此衍变出的各种解题的技能、技巧，使得化学计算更加简单化，如守恒法是计算题中常用的一种方法。

守恒就是指一个体系内发生变化的前后，某些量的总和不发生变化。以此作为解题依据，避免了复杂的解题背景和寻求关系式，提高解题的速度和准确性。

一、常用的守恒法

化学中有多种守恒关系，绝大多数的守恒关系是质量守恒定律派生出来的，如原子守恒、电子守恒等。在学习中要理顺各种守恒关系间的内在相互联系。

1.质量守恒

参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。

例：在反应X+2Y=R+2S 中，已知R 和S 的摩尔质量之比为22：9，当1.6克X 与Y 完全反应后，生成4.4 克R，在此反应中Y 和S 的质量之比为（）。

A.16：9

B.23：9

C.32：9

D.46：9

分析：由R 与S 的摩尔质量之比22：9，反应后生成4.4克R，据化学方程式计算可知生成S 的质量，再根据质量守恒定律m(R)+m(S)-m(X),可以求出参加反应的Y 的质量。

2.原子守恒

化学反应的过程可以认为是反应物的原子重新组合形成生成物的分子的过程。所以在反应过程中各种元素的原子的量在反应前后保持不变。

例：将0.2mol 丁烷完全燃烧后生成的气体全部缓缓通入2mol/L的NaOH 溶液0.5L中，求生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比？

分析：在Na2CO3和NaHCO3中的C 全部来自于丁烷，C的物质的量为丁烷物质的量的4 倍，其中的钠来自于NaOH，据此列出方程组,即可求出答案。

3.电荷守恒

在电解质溶液化合物中，阳离子所带电荷总数等于阴离子所带电荷总数。

例：把7.8 克镁铝合金投入到2mol/L 的盐酸500ml 中，当金属完全溶解时得到标准状况下的氢气89.6L, 若再向溶液中加入5mol/L 的NaOH 溶液，要使生成的沉淀的量最大，需要加入NaOH溶液的体积是多少？

分析：当镁铝全部转化为沉淀Mg(OH)2和Al(OH)3时，生成的沉淀的量最多，此时溶液中的Cl-全部以NaCl 形式存在，根据电荷守恒，有n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)，V(NaOH)=0.5L×2mol/L÷5mol/L＝0.2L。

4.电子守恒

电子守恒主要用于氧化还原反应中。在氧化还原反应中，氧化剂得电子总量等于还原剂失电子总量。

例：14 克铜银合金与足量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与标准状况下的11.2L 氧气混和，通入水中，恰好全部被吸收，则合金中铜的质量分数是多少？

分析：本题好像缺少数据，无法计算，实际上它暗含着一个电子守恒，铜银与硝酸作用（无论硝酸浓与稀），都是铜银失电子给硝酸中的+5 价氮原子，得到含氮的气体，这些气体再与氧气反应，此时氮原子又失去电子重新变成+5 价，相当于铜银失去电子给氧气，氮原子只起传递作用，即铜银失电子数等于氧气得电子数。

m(Cu)+m(Ag)=14 m(Cu)=3.2

2m(Ag)/108=1.12/22.4×4 m(Ag)=10.8

W(Cu)％=3.2/14=22.9％

二、守恒法灵活运用

守恒法在不同的题中会有不同的变换形式，只要找到一个不变的量，就会使问题迎刃而解，当然有的题中也会用到多种守恒关系，要注意灵活运用。

例：0.1mol/L的NaCO3溶液中，下列关系正确的是（）。

A.C(CO32-)+C(HCO3-)=0.1mol/L

B.(Na+)+C(H+)=C(CO32-)+C(HCO3-)+C(OH-)

C.C(Na+)=2C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)

D.C(OH-)=C(CO32-)+C(H2CO3)+C(H+)

分析：根据原子守恒，可得C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)=0.1mol/L；由电荷守恒，得

C(Na+)+C(H+)=2C(CO32-)+C(HCO3-)+C(OH-)；根据定组成规律（守恒），含钠元素的微粒的浓度应为含碳元素粒子浓度总和的2 倍，得C (Na+)=2 [C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)]；根据质子守恒，得C(OH-)=C(HCO3-)+2C(H2CO3)+C(H+)。