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守恒法巧解计算题

作者:未知

  化学反应中存在着一系列守恒关系――质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等等,利用守恒关系解答化学习题的方法就是守恒法。合理运用守恒法会收到事半功倍的效果。
  一、质量守恒
  质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变。
  例1已知Q与R的摩尔质量之比为9∶22,在反应X+2Y=2Q+R中,当1.6g X与Y完全反应后,生成4.4g R,则参与反应的Y和生成物Q的质量比为()
  A. 23∶9 B. 32∶9 C. 46∶9 D. 16∶9
  解析:设参与反应的Y和生成物Q的质量分别为mg和ng,则
  X + 2Y = 2Q + R
  1822
  1.6gmg ng 4.4g
  n=3.6g
  依据质量守恒定律1.6g+mg=3.6g+4.4g
  所以m=6.4g
  根据化学反应计算出在生成4.4g R的同时,有3.6g Q生成。再根据质量守恒定律,计算出反应消耗Y的质量为6.4g,两者质量之比为16∶9,故选D。
  二、原子守恒
  原子守恒就是反应前后某元素的原子的个数不变,物质的量保持不变。
  例2有0.4g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中得到0.75g固体沉淀物,这种铁的氧化物的化学式为()
  A. FeOB. Fe2O3C. Fe3O4 D. Fe4O5
  解析:由题意知,铁的氧化物中的氧原子最后转移到沉淀物CaCO3中。且n(O)=n(CaCO3)=0.0075mol, m(O)=0.0075mol×16g/mol=0.12g。m(Fe)=0.4g-0.12g=0.28g,n(Fe)=0.005mol。n(Fe)∶n(O)=2∶3,选B。
  三、元素守恒
  元素守恒就是反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物质的量、质量也不变。
  例3将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol/L的盐酸中,氧化物恰好完全溶解。在所得的溶液中通入0.56L(标况)氯气时,恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+,则该混合物中铁元素的质量分数为( )
  A. 72.4%B. 71.4%C. 79.0% D. 63.6%
  解析:铁的氧化物中含Fe和O两种元素,由题意反应后,HCl中的H全在水中,O元素全部转化为水中的O,由关系式:2HCl ~ H2O ~ O,得: n(O)=,m(O)=0.35mol×16g/mol =5.6g ;
  而铁最终全部转化为FeCl3,n(Cl)=0.56L÷22.4L/mol×2+0.7mol=0.75mol,n(Fe)四、电荷守恒法
  电荷守恒就是对任意一个电中性的体系,如化合物、混和物、溶液等,电荷的代数和均为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。
  例4将8g Fe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中,再投入7g铁粉收集到1.68L H2(标准状况),同时Fe和Fe2O3均无剩余,为了中和过量的硫酸,且使溶液中铁元素完全沉淀,共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为( )
  A. 1.5mol/LB. 0.5mol/L C. 2mol/LD. 1.2mol/L
  解析:粗看题目,这是一个利用关系式进行多步计算的题目,操作起来相当繁琐。但如能仔细阅读题目,挖掘出隐蔽条件,不难发现,反应后只有Na2SO4存在于溶液中,且反应过程中SO42-并无损耗,根据电中性原则:
   ,有n(SO42-)=0.3mol,则原硫酸的浓度为:C(SO42-)=2mol/L,故选C。
  五、得失电子守恒法
  电子得失守恒就是指在发生氧化―还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。
  例5某稀硝酸溶液中,加入5.6g铁粉充分反应后,铁粉全部溶解,生成NO,溶液质量增加3.2g,所得溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比为()
  A. 4∶1 B. 2∶1C. 1∶1 D. 3∶2
  解析:设Fe2+为xmol,Fe3+为ymol,则:
  得:x=0.06mol,y=0.04mol。则x∶y=3∶2,故选D。
  综上,解答化学计算题,选取恰当的方法很重要,而化学计算技巧的应用属于思维方式的问题,只能从原则上加以概括,切忌单纯追求技巧,而忽视化学计算基础知识的学习和基本技能的培养。只有牢固的掌握了双基,才能够巧解计算题。

论文来源:《学生之友》 2010年第11期
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