守恒法及其应用
作者 : 未知

  【摘要】 在本文中,笔者结合自身的教学经验,就化学中的质量守恒、元素守恒、电荷守恒等守恒法的应用作了一些探究。   【关键词】 化学反应 守 恒 法 应用
  【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711(2016)03-005-01
  一、化学反应中的质量守恒
  化学反应中反应物的质量和与生成物的质量和相等,即物质“不灭”。这就是质量守恒。利用它可以简化相关化学计算。
  例1. 现有一块铝铁合金,为测定铝的含量,做了如下实验:切一小块合金,将其溶于盐酸,然后加入足量的NaOH溶液,待溶液中的沉淀全部转化为红褐色时,过滤沉淀物并在空气中灼烧,最后所得红棕色粉末的质量恰好跟原来合金试样的质量相等,则合金中铝的质量分数为 。
  【解析】:合金中铁元素的质量无损失地全部进入了Fe2O3中,且Fe2O3的质量恰好等于原铁铝合金的质量。依质量守恒可知铁铝合金中铝的质量一定等于Fe2O3中氧的质量,即铁铝合金中铝的质量分数一定等于Fe2O3中氧的质量分数。这样就将问题直接转化为求Fe2O3中氧的质量分数了,使问题得到简化。(O)==30%. 答案:30%.
  二、化学反应中的元素守恒
  化学反应中各种元素的原子个数前后是不变,称为元素守恒,这也是质量守恒的根本所在。
  例2. 碳酸铜和碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3均可溶于HCl,转化为氯化铜;在高温下这两种化合物均可分解生成氧化铜。溶解28.4g的上述混合物,消耗1.0mol/L的HCl500ml.则灼烧等量的上述混合物得到的氧化铜是:( )
  A. 35g B. 30g C. 20g D. 15g
  【解析】:此题涉及的反应较多,但抓住实质利用铜原子守恒和氯原子守恒则很容易解答。
  n(CuO)==n(CuCl2)===×n(HCl) ===×1.0mol/L×0.5L===0.25
  mol
  m(CuO)==80g/mol×0.25mol===20g
  答案:C
  三、氧化还原反应的得失电子守恒
  氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,即得失电子守恒。
  例3. 在装有一定量铜片的试管中加入一定量18mol/L的浓H2SO4,加热使之反应,待铜片全部溶解,冷却稀释到100ml,再加入足量的锌粉,使之充分反应,收集到2.24L氢气(标准状况下)。过滤残留固体干燥后称量,质量减轻了6.54g。计算被铜还原的硫酸的物质的量。
  【解析】:分析反应过程,发生的反应依次有:
  ①Cu + 2H2SO4(浓) ====CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
  ②Zn + CuSO4 ===ZnSO4 + Cu
  ③ Zn + H2SO4 ==== ZnSO4 + H2↑
  注意:Cu2+ 的氧化性>H+ ,所以有:
  2n(Zn) = 2n(H2) + 2n(Cu)……得失电子守恒
  65n(Zn)-64 n(Cu) = 6.54g……质量守恒
  解得n(Cu)= 0.04mol
  由①知:n(被还原的H2SO4)= n(Cu)= 0.04mol
  答案: 0.04mol
  四、电荷守恒
  电荷守恒是指电解质溶液中的正电荷总数等于负电荷总数,溶液呈电中性;或离子化合物中阳离子所带正电荷的总数和阴离子所带负电荷的总数相等,该离子化合物呈电中性。
  例4. (06全国理综I 13)由硫酸钾、硫酸铝和硫酸组成的混合溶液,其pH=1,c(Al3+)=0.4mol・L-1,c(SO42-)=0.8mol・L-1,则c(K+)为:( )
  A.0.15 mol・L-1 B.0.2 mol・L-1
  C.0.3 mol・L-1 D.0.4 mol・L-1
  【解析】:溶液中的正电荷数为:c(H+) + 3c(Al3+) + c(K+)
  溶液中的负电荷数为:2c(SO42-)
  由溶液中电荷守恒得:c(H+) + 3c(Al3+) + c(K+) ==2c(SO42-)
  解得:c(K+)===0.3 mol・L-1
  五、物料守恒
  物料守恒是指电解质溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。它实际上是元素守恒。
  例5. 0.1mol・L-1NaHCO3溶液中有关离子浓度的关系,正确的是:( )
  A. c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(H+)c(OH-)
  B. c(Na+)c(H+)=c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)
  C. c(Na+)c(H+)=c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)
  D. c(Na+)= c(HCO3-)c(CO32-)c(H2CO3)
  【解析】:依据HCO3-水解大于电离可得,溶液中c(OH-)c(H+),c(OH-) c(CO32-),故A错误;剩余选项是考查电荷守恒和物料守恒的,不难看出B错误,C、D正确。
  答案:C、D
  【迁移训练】
  1. 2.1g镁铝合金完投入到200ml5mol/L的盐酸中,生成氢气2.24L(标准状况下),再向溶液中加入氢氧化钠溶液,要使生成沉淀的质量最大,需加入2mol/L的NaOH溶液最多 mL,沉淀最大值是 g.(500;5.5)   2. 往100ml1.0mol/L的AlCl3溶液中加入一定量1.0mol/L的NaOH溶液,得到3.9g白色沉淀则所加NaOH溶液的体积可能是( ). ①150ml ②200ml ③300ml ④350mol
  A.① B.②③ C.①④ D.①③ (C)
  3. (2004年全国卷) Cu2S与一定浓度的HNO3反应,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O,当NO2和NO的物质的量之比为1:1时,参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为:( )
  A.1:7 B.1:9 C.1:5 D.2:9 (A)
  4.(2001年全国卷)在无土栽培中需配制一定量含有50molNH4Cl、16molKCl和24molK2SO4的营养液。若用KCl、NH4Cl和(NH4)2SO4三种固体为原料来配制,三者的物质的量依次是(单位为mol):( )
  A.2 64 24 B.64 2 24 C.32 50 12 D.16 50 24 (B)
  5、1.92g铜和一定量的浓硝酸反应,随着铜不断减少,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜反应完毕时,共收集到气体1.12L(标况)。求反应消耗硝酸的物质的量。(0.11mol)
  6、将3.20g铜跟30.0ml10.0mol/L的硝酸充分反应,还原产物有NO和NO2 。若反应后溶液中有a molH+,则此时溶液中含NO3―的物质的量为 mol。(0.1+a)
  7、将一定质量的Na2CO3和NaHCO3的混合物加热至恒重,将放出的气体通入足量澄清石灰水中,充分反应后得到1.00g沉淀。加热后剩余的固体全部投入50mL2mol/L的稀盐酸中,恰好完全反应,生成NaCl溶液。求原混合物中各组分的质量。(NaHCO3:1.68g ,Na2CO3:4.24g)
  8、向KI溶液中加入AgNO3溶液,直到反应完全为止,所得溶液质量恰好等于原KI溶液质量,则AgNO3溶液的质量分数为多少?(72.3�G)
  9、24ml浓度为0.05mol・l-1的Na2SO3溶液恰好被20ml浓度为0.02mol・l-1的K2Cr2O7溶液所氧化,则铬元素在还原产物中的化合价为:
  A.+2 B.+3 C.+4 D.+5 (B)
  10、a g铁粉与含有硫酸的硫酸铜溶液完全反应,得到后a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为:
  A、1:7 B、7:1 C、7:8 D、8:7 (B)
  11、足量铜与一定量的浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成HNO3。若向所得硝酸铜溶液中加入一定浓度的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,消耗NaOH溶液60ml,则NaOH溶液的物质的量浓度为 mol・l-1。(5)
  12、3.88g铜和一定质量的浓硝酸反应,当铜反应完时,共收集到标况下2.24L气体。若把装有这些气体的集气瓶倒立在水槽中,需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?(0.672L)
  13、10g铁-镁合金溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中,当金属完全反应后共收集到标况下4.48LNO气体(设HNO3的还原产物只有NO)。在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,可得多少克沉淀?(20.2g)

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