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化学计算的解题方法与技巧之守恒法
2015-07-23 13:51:42   来源:   评论:0 点击:

守恒法利用电荷守恒和原子守恒为基础,就是巧妙地选择化学式中某两数(如化合价数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后...
守恒法

利用电荷守恒和原子守恒为基础,就是巧妙地选择化学式中某两数(如化合价数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后某微粒(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变,作为解题的依据,这样不用计算中间产物的数量,从而提高解题速度和准确性。

(一)原子个数守恒

【例题1某无水混合物由硫酸亚铁和硫酸铁组成,测知该混合物中的硫的质量分数为a,求混合物中铁的质量分数。

【分析】根据化学式FeSO4Fe2(SO4)3可看出,在这两种物质中SO原子个数比为14,即无论这两种物质以何种比例混合,SO的原子个数比始终为14。设含O的质量分数x,则32/64a/xx2a。所以ω(Fe)13a

【例题21L1mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2,求所得的溶液中CO23HCO3的物质的量之比为

【分析】依题意,反应产物为Na2CO3NaHCO3的混合物,根据Na原子和C原子数守恒来解答。设溶液中Na2CO3xmol,为NaHCO3ymol,则有方程式①2x+y=1mol/L×1Lx+y=0.8mol,解得x=0.2y=0.6,所以[CO32][HCO3]13

(二)电荷守恒——即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液等,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。

【例题3Na2SO4K2SO4的混和溶液中,如果[Na+]=0.2摩/升,[SO42-]=x摩/升 [K+]=y摩/升,则xy的关系是

Ax=0.5y (B)x=0.1+0.5y (C)y=2(x0.1) (D)y=2x0.1

【分析】可假设溶液体积为1升,那么Na+物质的量为0.2摩,SO42-物质的量为x摩,K+物质的量为y摩,根据电荷守恒可得[Na+]+[K+]=2[SO42-],所以答案为BC

【例题41L1mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2,求所得的溶液中CO23HCO3的物质的量之比为

【分析】根据电荷守恒:溶液中[Na+]+[H+]=[HCO3]+2[CO32]+[OH],因为[H+][OH]均相对较少,可忽略不计。∴[Na+]=[HCO3]+2[CO32],已知[Na+]1mol/L,根据C原子守恒:[HCO3]+[CO32]0.8mol/L,所以10.8+[CO32],所以[CO32]0.2mol/L[HCO3]0.6mol/L,所以[CO32][HCO3]13

(三)电子守恒——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,无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。

【例题5将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中,在加热条件下,用2.53KNO3去氧化溶液中亚铁离子,待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3/KMnO4溶液才能完全氧化,写出硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式。

【分析】铁跟盐酸完全反应生成Fe2+,根据题意可知Fe2+分别跟KMnO4溶液和KNO3溶液发生氧化还原反应,KMnO4被还原为Mn2+,那么KNO3被还原的产物是什么呢?根据电子得失守恒进行计算可得KNO3被还原的产物是NO,所以硝酸钾和氯化亚铁完全反应的化学方程式为:KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2O

【练习】往150mLFeBr2溶液中缓缓通入2.24L(标况)氯气,反应完全后,溶液中有1/3的溴离子被氧化成溴单质。求原溶液FeBr2的物质的量浓度。

 

(四)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,在配制或稀释溶液的过程中,溶质的质量不变。

【例题61500C时,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其密度是相同条件下氢气密度的( )

A96 B48 C12 D32

【分析】(NH4)2CO3=2NH3+H2O+CO2 根据质量守恒定律可知混和气体的质量等于碳酸铵的质量,从而可确定混和气体的平均分子量为96/4=24 ,混和气体密度与相同条件下氢气密度的比为24/2=12 ,所以答案为C

(五)原子的物质的量守恒——即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。

【例题7有一在空气中放置了一段时间的KOH固体,经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3% 1克该样品投入25毫升2摩/升的盐酸中后,多余的盐酸用1.0摩/升KOH溶液30.8毫升恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可得到固体( )

A1 B3.725 C0.797 D2.836

【分析】KOHK2CO3跟盐酸反应的主要产物都是KCl,最后得到的固体物质是KCl,根据元素守恒,盐酸中含氯的量和氯化钾中含氯的量相等,所以答案为B

(六)化合价数值守恒

【例题8】某元素X的氧化物含氧44.0%,已知该元素的相对原子质量为51,则该氧化物的化学式为( 

AXO BX3O5 CXO3 DX2O5

【分析】设X元素的化合价为+n,根据氧元素化合价总数等于X元素化合价总数的原则得:56n/5144×2/16,解得n5,则氧化物的化学式为D

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