1、中學生化學競賽專題講座：守恒法在化學計算中的應用化學計算中一種十分常用的方法守恒法。 這種方法在使用過程中不需要了解過多的中間過程，避免了繁雜的分析和多重化學反應，具有思路簡單，關系明確，計算快捷的特點。一、守恒法的基本題型和解題依據(jù)1、參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成的各物的質(zhì)量總和，這個規(guī)律叫質(zhì)量守恒定律。其本質(zhì)是：化學反應前后，各元素的原子的種類，數(shù)目沒有改變。所以，在一切化學反應中都存在著質(zhì)量守恒、原子個數(shù)守恒。2、氧化還原反應的特征是元素的化合價發(fā)生變化，其本質(zhì)是在反應中有電子轉(zhuǎn)移。由于物質(zhì)間得失電子數(shù)相等，所以，在有化合價升降的元素間存在化合價升降總數(shù)相等的守恒關系。

2、因而有電量守恒（又稱電子得失守恒）及化合價守恒。3、由于物質(zhì)是電中性的，因而在化合物和電解質(zhì)溶液中，陰陽離子所帶電荷數(shù)相等，存在電荷守恒二、例題應用指導（一）質(zhì)量守恒：在化學反應中， 參加反應的反應物的總質(zhì)量等于反應后生成物的 總質(zhì)量，反應前后質(zhì)量不變。例 1. 在臭氧發(fā)生器中裝入100mlO2 ， 經(jīng)反應3O2=2O3 ， 最后氣體體積變?yōu)?5ml (體積均為標準狀況下測定)，則反應后混合氣體的密度為多少？【分析】 根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應前后容器中氣體的質(zhì)量不變， 等于反應前100mlO2 的質(zhì)量。則反應后混合氣體的密度為：d= (0.1L/22.4L mol 1x 32g - mol 1)

3、/0.095L=1.5g/L例 2、將足量的金屬鈉投入到100gt C 的水中， 恰好得到 tC 時 NaOH飽和溶液111g,則t C時NaOH勺溶解度為克。分析解答:由于2Na+2HO=NaOH+H以，反應前總質(zhì)量為, 反應后總質(zhì)量為若設Na的物質(zhì)的量為xmol,則23x+100=111+xmol.據(jù)質(zhì)量守恒定律有:xX2,得 x=0.5=0.5mol X40g/mol=20g( 二 ) 原子守恒：在一些復雜多步的化學過程中， 雖然發(fā)生的化學反應多， 但某些元素的物質(zhì)的量、濃度等始終沒有發(fā)生變化，整個過程中元素守恒。例3.有一在空氣中暴露過的KOH3體，經(jīng)分析知其內(nèi)含水7.62%, KCO

4、2.88%, KOH90%若將此樣品1g加入到46.00ml的1mol 鹽 酸中，過量的酸再用1.07mol 卜0!液中和，蒸發(fā)中和后的溶液 可得固體多少克？【分析】 此題中發(fā)生的反應很多，但仔細分析可知：蒸發(fā)溶液后所得固體為氯化鉀，其C廠全部來自于鹽酸中的Cl，在整個過程中Cl守恒。即 n (KCl) =n (HCl)故m (KCl) =0.046LXlmol L1X74.5g - mol 1=3.427g例4、將1molH2S和ImolQ混合后點燃，生成SO的物質(zhì)的量為 mol分析解答:H2S在Q中燃燒反應有兩種情況：2H2S+O2=2S+2H2O2H2S+3O2=2SO2+2H2O2：

5、1本題中：由于2: 3V所以H2S在Q中燃燒的產(chǎn)物有S、SO、HQ細心觀察不難發(fā)現(xiàn)：反應前H2S中的H元素全部轉(zhuǎn)移到H2O中，反應前H2S中的S元素全部轉(zhuǎn) 移到SO和S中，反應前。中的。元素全部轉(zhuǎn)移到H2O用SO中。？. 據(jù)原子守恒有：(H 守恒）2=2（O 守恒）代入數(shù)據(jù)得:=0.5mol例5、將紅磷放在C12中燃燒，若紅磷與C12按np:=1:1.8 混合，待充分反應后，生成物中 =。 分析解 ：由于反應前紅磷中的 P 元素全部轉(zhuǎn)移到PCl3 及 PCl5 中，反應前Cl 2 中的Cl 元素全部轉(zhuǎn)移到PCl3 及 PCl5 中。.據(jù)原子守恒有:=nP3+5若設np=1mol則nci=2二有

6、:=2X 1.8=3.6mol=1mol3+5=3.6mol解得=0.7mol=0.3mol=0.7:0.3=7:3（三）電荷守恒例6、將KCl和KBr的混合物13.4克，溶于水配成500mol溶液，通入過量的Cl2, 反應后將溶液蒸干，得固體11.175 克，則原配溶液中的K、Cl-、Br-的物質(zhì)的量濃度之比為（）A、 1： 2： 3B、 3： 2： 1C、 1： 3： 2D、 2： 3： 1 分析解答 ： 根據(jù)溶液中的電荷守恒有：K+=Cl -+Br -.K+ Cl -K + Br- .為 B例 7 、某地酸雨分析數(shù)據(jù)如下：Na+=2.3 xi0-5mol/LCl -=3.5 x 10-5

7、mol/LNH4+=7 x 10-6mol/LSO42-產(chǎn)2.5 x 106mol/L該地酸雨的PH值是（）。A.3.0B.4.0C.4.3D.5.0解析： 根據(jù)酸雨中，陰陽離子電荷守恒求算：Na+NH4+H +=Cl -+2SO42-+OH- 因溶液顯酸性，故OH- 可略。代入題給數(shù)據(jù)，立即求得H+=1.0 xi0-5mol/LPH=5.0故選D。（四）電子守恒：（電子得失守恒，化合價升降總數(shù)相等）氧化還原反應中， 氧化劑失電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)， 得 失電子守恒。例8、24ml濃度為0.05mol/L的NaSO溶液，恰好與20ml濃度為0.02mol/L的K2Cr2O溶液完全反應，則

8、元素 Cr在被還原的產(chǎn)物中的化合價是 。 分析解答 ： 先根據(jù)化合價的改變確定得失電子的物質(zhì)：由于題目指出 Cr 被還原， 所以得電子的物質(zhì)是K2Cr2O7, 失電子的物質(zhì)是NaSO。再根據(jù)化合價的改變分別找出1mol氧化劑、還原劑的得失電子數(shù)。設Cr 元素被還原為 +n 價，1mol在反應中得電子：2x(6-n)mol由于NaSO肯定被氧化為NaSO,ImolNaSO在反應中失電子：(6-4)xi=2mol。最后，根據(jù)反應物的實際電子得失總數(shù)，列電子守恒關系求解：0.05mol/L X24X 10-3LX2=0.02mol/L X20X 10-3LX2(6-n)解得：n=3應為+3價。例 9

9、3.84g 銅和一定質(zhì)量的濃硝酸反應，當銅反應完時，共收集到標準狀況時的氣體2.24L ，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液解析：銅失電子數(shù)=被還原的硝酸得的電子數(shù)=氧化硝酸的還原產(chǎn)物NO, NO 2消耗的氧氣得的電子數(shù)，省去中間計算，得銅失的電子 數(shù)=氧氣得的電子數(shù)。則n 4 (O2) =3.84 g -64g .mox2X 1/4= 0.03molV (O2) =0.03mol X22.4 L .mol - =0.672 L若用常規(guī)解法，應先求出NO NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)：4NO+3O2+2H2O = 4HNO 3計算出O 2的物質(zhì)的

10、量，并求出其體積，此方法運算量大，中間計算多且復雜，容易出錯， 用電子守恒法綜合考慮，可省去中間的各步計算，使計算簡化。你看，這種方法在使用時是否“只看兩頭不管中間”呢？三、守恒法的選取在進行解題時， 如何選擇并應用上述方法對于正確快速地解答題目十分關鍵。 首先必須明確每一種守恒法的特點， 然后挖掘題目中存在的守恒關系，最后巧妙地選取方法，正確地解答題目。1 在溶液中存在著離子的電荷守恒和物料守恒。因此涉及到溶液（尤其是混合溶液） 中離子的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度等問題可考慮電荷守恒法物料守恒法。2在氧化還原反應中存在著得失電子守恒。因此涉及到氧化還原反應中氧化劑、 還原劑得失電子及反應前后化合

11、價等問題可考慮電子守恒法。3在某些復雜多步的化學反應中，某些元素的質(zhì)量或濃度等沒有發(fā)生變化。因此涉及到多步復雜的化學過程的問題可考慮元素守恒法。4在一個具體的化學反應中，由于反應前后質(zhì)量不變，因此涉及到與質(zhì)量有關的問題可考慮質(zhì)量守恒法。四習題練習練習1、有FeO FeQ的混合物若干克，在H2流中加熱充分反應后，冷卻稱得剩余固體比原混合物減輕0.8g ；若將同量的混合物與鹽酸反應，欲使之完全溶解，需1mol/L 的鹽酸的體積至少為 ml。(答案：100ml)練習2、有FeCl2,CuCl2混合溶液400ml,經(jīng)測定其中Cl-濃度為amol/L, 投入過量的鋅粉bg,充分反應后過濾，所得固體殘渣洗

12、滌干燥后， 質(zhì)量為cg。求原混合液中Fe2+,Cu2+的物質(zhì)的量濃度。(分析提示：向FeCl2,CuCl2混合溶液中投入過量鋅粉，充分反應后 過濾，濾液的成份是ZnCl2,固體殘渣的成份是Fe、Cu及剩余的Zn。 若設剩余的及已反應的鋅分別為 nzn及nzn(2)mol,則： 由電荷守恒有：2(n Fe2+nCu2+)=n Cl-2nZn2+(2) =nCl -?由質(zhì)量守恒有：mFe+mCu+mZn(1) =CmZn(2) =b-mZn(1)答案：Fe 2+=mol/LCu 2+= mol/L ）練習3、用1L1.0mol/LNaOH溶液吸收0.8molCQ,所以溶?中的CG2-,HCO3-

13、的物質(zhì)的量濃度之比為 。練習5.當溶液中XO離子與HO分子個數(shù)比為2: 5時，溶液中XO2離子中的X 元素恰好被還原成較低價態(tài)，H2O2 中的氧元素被氧化為Q,則X元素的化合價變?yōu)槎嗌伲?（+ 2）練習6.向100mlFeCl3溶液中通入標準狀況下的 H2S氣體2.24L ,設H2S 全部被吸收后，再加入過量鐵粉，待反應停止后，測得溶液中含有0.6金屬陽離子，則原FeCl3溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？(4mol L1)練習 7向 KI 溶液中滴入AgNO3 溶液直至完全反應，過濾后濾液的質(zhì)量恰好與原溶液質(zhì)量相等，則AgNO3 溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為多少？( 72.3%)例4,10g F e M g合金溶解在一定量的某濃度的稀硝酸中，當金屬完全反應后，收集到標況下 4.48LNO氣體(設HNO 3的還原產(chǎn) 物只有NO)。在反應后的溶液中加入足量的NaOH溶液，可得多少克沉淀(20.2 g)解析：該