巧用“守恒法”

巧用“守恒法”

刘丹

河南汤阴一中刘丹

进入高中，化学计算题变得越来越复杂，很多题目我们通过常规方法很难做出来，或者要花很长时间才能做出来，在解题时常常可以运用守恒法，可以大大简化步骤。所谓守恒法就是利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，可以免去一些复杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和正确率。物质在参加反应时，一定遵循质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒等等。守恒是解计算题时建立等量关系的依据，守恒法往往穿插在其他方法中同时使用，是各种解题方法的基础，利用守恒法可以很快建立等量关系，达到速算效果。一、质量守恒

根据质量守恒定律，从宏观上“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”，即“反应前后，质量守恒”。在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。

例1150℃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()。

A.96倍B.48倍C.12倍D.32倍

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

二、元素守恒法

元素守恒即反应前后各元素种类不变，原子个数不变。

例228gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200g质量分数为36.5%的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终所得固体质量为（）。

A.8gB.11.7gC.15.3gD.无法计算

分析此题涉及反应较多，不论是混合物中的哪一种物质与盐酸反应，生成的溶液中的溶质都是NaCl，蒸干溶液，最终所得固体为NaCl。可根据氯元素守恒建立关系：

NaCl~HCl

58.536.5

m200g×36.5℅

解得m=11.7g。

三、电荷守恒

在电解质溶液或化合物中，存在着阴阳离子，由于整个溶液或物质不显电性，故所有阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，即阴阳离子电荷守恒。

例3用1L1mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2，求所得的溶液中CO23－和HCO3-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+]和[OH－]均相对较少，可忽略不计，则有[Na+]=[HCO3－]+2[CO32－]。已知[Na+]＝1mol/L，根据碳原子守恒：[HCO3－]+[CO32－]＝0.8mol/L，所以1＝0.8+[CO32－]，所以[CO32－]＝0.2mol/L，[HCO3－]＝0.6mol/L，所以[CO32－]：[HCO3－]＝1：3，二者的的物质的量之比也为1:3。

四、得失电子守恒

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47.68g铜和一定量的浓硝酸反应，当铜反应完全时，收集到标准状况下的气体4.48L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？分析此题若从得失电子角度考虑可简化程序：电子由铜转移至HNO3，再由NO2转移至O2，省去中间环节可直接建立Cu与O2的关系式：

2Cu~O2210.120.06则V（O2）=0.06×22.4=1.3L

例5（2009全国理综Ⅱ）物质的量之比为2﹕5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（）。

A．1﹕4B．1﹕5C．2﹕3D．2﹕5

解析根据题意，假设2mol锌与5mol稀硝酸反应，金属锌完全反应，产物为Zn（NO3）2，硝酸被还原的产物为N2O，根据电子得失守恒，即金属锌失电子物质的量等于硝酸得电子物质的量：2mol×（2－0）＝n（HNO3）还原×（5－1），所以n（HNO3）还原＝1mol；根据产物Zn（NO3）2的组成关系：n（HNO3）未被还原＝2×n（Zn）＝2×2mol＝4mol。

该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1﹕4。答案为A

在平时化学学习中，要不断培养“守恒”的思想意识，养成善于挖掘题中隐含的各种守恒关系，利用各类“守恒”关系优化解题思路，从而提高知识的应用能力，把知识真正的融会贯通。