《化学计算归纳整合：1.1 守恒法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学计算归纳整合：1.1 守恒法（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 世纪金榜 圆您梦想 第 1 页（共 5 页） 山东世纪金榜科教文化股份有限公司此法在化学计算中应用也很广泛，用此法可以求元素的相对原子质量、物质的相对分子质量、分子式、混合物的组成以及进行溶解度、溶液浓度等方面的计算。此法推广：由甲状态乙状态（可以是物理变化或化学变化）中，总可以找到某一物理量，其值在变化前后不发生变化。利用物理量的不变性列出等式而解题称为广义守恒法。在状态改变过程中，其总值可以不变的物理量有：质量、化合价、物质的量、电荷、体积、浓度等。利用守恒法解题的关键是：巧妙地选择两状态中总值不发生改变的物理量，建立关系式，从而简化思路，使解题达到事半功倍的效果。例30mL 一定浓度的
2、硝酸溶液与 5.12g 铜片反应,当铜片全部反应完毕后,共收集到气体 2.24L,则该硝酸溶液的物质的量浓度至少为 A.9mol/L B.8mol/L C.5mol/L D.10mol/L 解法一:题目中未指明硝酸是浓或稀,所以产物不能确定(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO 3)2+2NO+4H 2O,(2)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO 3)2+2NO2+2H 2O,设参与反应(1)的 Cu 为 xmol,则反应生成的 NO 气体为 2/3xmol,反应消耗的硝酸为 8/3xmol,再设参与反应(2 )的 Cu 为 ymol,则反应生成的 NO2气体为 2ymol,反应消耗的硝
3、酸为 4ymol,从而可以列出方程组: (x+y) 64=5.12 (2/3)x+2y 22.4=2.24 ,求得 x=0.045mol,y=0.035mol,则所耗硝酸为 8/3x+4y=0.26mol,其浓度为(0.26/0.03)mol/L,在 8-9 之间,选A. 解法二:根据质量守恒定律,由于铜片只与硝酸完全反应生成 Cu2+,则产物应为 Cu(NO3)2,且其物质的量与原来的铜片一样,均为 5.12/64=0.08mol,从产物的化学式 Cu(NO3)2可以看出,参与复分解反应提供 NO3-的 HNO3有 20.08=0.16 mol;而反应的气态产物,无论是 NO 还是 NO2,
4、每一个分子都含有一个 N 原子,则气体分子总数就相当于参与氧化还原反应的 HNO3的物质的量,所以每消耗 1 mol HNO3都产生 22.4L 气体(可以是 NO 或 NO2甚至是两者的混合物),现有气体 2.24L,即有 0.1 mol HNO3参与了氧化还原反应,故所耗硝酸为 0.16+0.1=0.26 mol,其浓度为(0.26/0.03)mol/L,在 8-9 之间,选 A. 世纪金榜 圆您梦想 第 2 页（共 5 页） 山东世纪金榜科教文化股份有限公司从以上两种方法可以看出,本题是选择题,只要求出结果便可,不论方式及解题规范,而此题的关键之处在于能否熟练应用质量守恒定律,第二种方法
5、运用了守恒法,所以运算量要少得多,也不需要先将化学方程式列出,配平,从而大大缩短了解题时间,更避免了因不知按哪一个方程式来求硝酸所导致的恐慌. 任何化学反应过程中都存在着某些守恒关系如质量守恒、原 子守恒、得失电子守恒等，所谓“守恒法”解题就是以某种守恒作为依据，寻找某种恒等关系解题的基本思路。其特点是可以避开某些繁琐的中间过程，避免书写复杂的化学反应方程式，提高解题速度和准确度。守恒法解题的关键是寻找守恒关系，列代数方程式求未知数。（一）、原子守恒法其依据是化学变化过程中原子数不变，在多步化学反应中，硫酸、硝酸、镁铝的有关的计算中，盐类水解以及有机物混合的燃烧计算中得到应用。【例 1】有一块
6、铁铝合金,溶于足量盐酸中,再用足量 KOH 溶液处理,将产生的沉淀过滤,洗涤,干燥,灼烧使之完全变成红色粉末,经称量,发现该红色粉末和原合金质量恰好相等,则合金中铝的质量分数为 A.70% B.52.4% C.47.6% D.30% 解析：本题求混合金属的组成,只有一个红色粉末与原合金质量相等的条件,用普通方法不能迅速解题.根据化学方程式,铝经两步处理后已在过滤时除去,可用铁原子守恒建立关系式:Fe-FeCl 2-Fe(OH)2-Fe(OH)3-(1/2)Fe2O3,再由质量相等的条件,得合金中铝+铁的质量=氧化铁的质量=铁+氧的质量,从而可知,铝的含量相当于氧化铁中氧的含量,根据质量分数的公
7、式,可求出其含量为:(316)/(256+316)100%=30%. 选 D【例 2】将一定量的铁粉和 9 克硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,共收集得 9 克水,求加入的铁粉质量为 A.14g B.42g C.56g D.28g 解析：题目中未指明铁粉的量,所以铁粉可能过量,也可能不足,则与硫粉反应后,加入过量盐酸时生成的气体就有多种可能:或者只有 H2S(铁全部转变为 FeS2),或者是既有 H2S 又有 H2(铁除了生成 FeS2外还有剩余),所以只凭硫粉质量和生成的水的质量,不易建立方程求解.根据原子守恒:(1)Fe-FeS(铁守恒)-H2S(硫守恒)-H
8、2O(氢守恒), (2)Fe-H2(化学方程式)-H 2O(氢定恒),从而得知,无论铁参与了哪一个反应, 世纪金榜 圆您梦想 第 3 页（共 5 页） 山东世纪金榜科教文化股份有限公司每 1 个铁都最终生成了 1 个 H2O,所以迅速得出 铁的物质的量就是水的物质的量,根本与硫无关,所以应 有铁为 9/18=0.5 mol,即 28g. 【例 3】ag 的 Cu 与足量的 HNO3(bml、cmol/L)充分反应，反应后溶液中的 c(H+)=dmol,则反应中被还原的HNO3 的物质的量为多少？解析：n(HNO 3 的总量)= n(被还原的 HNO3)+ n(未被还原的 HNO3)n(未被还原
9、的 HNO3)= n(与 H+结合的 NO3-)+ n(与 Cu2+结合的 NO3-) =dmol +a/64 2 = a/32n(被还原的 HNO3)= b/1000 - d a/32【例 4】 标准状况下，甲烷、一氧化碳和乙炔的混合气体 8.96L，完全燃烧生成二氧化碳 26.4 克，求混合气体中乙炔的体积。解析：混合气体物质的量为 8.96L22.4L/mol=0.4mol;26.4g 二氧化碳的物质的量为26.4g44g/mol=0.6mol.三种气体混合，只给两个数据，似乎条件不足。由碳原子守恒可知，1molCH 4 和CO 燃烧均生成 1molCO2，而 1molC2H2 燃烧生成
10、 2molCO2，显然，CO 2 与原混合气体物质的量之差就等于乙炔的物质的量。所以，乙炔的物质的量为：0.6mol-0.4mol=0.2mol. 乙炔的体积为 4.48 L。【例 5】将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：镁橄榄石（Mg 2SiO4）： 高岭石Al 2(Si2O5)(OH)4： 练习 1：1molCH 4和 Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机物的物质的量相等，则消耗 Cl2的物质的量为多少？练习 2：一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧，生成 CO CO2 H2O 的总质量为 27.6g,其中水的质量为10.8g，则 CO 的质量为多少克？练习 3：向一定量的 F
11、e FeO Fe2O3的混合物中加入 100ml 浓度为 1.0mol/L 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入 KSCN 溶液后无血红色物质出现。若用足量的 CO 在高温下还原相同质量的该混合物，所得铁的质量是A、11.2g B.5.6g C.2.8g D.1.4g练习 4：将 10.2 g 的镁和铝投入 1000 ml 2 mol/L 的盐酸中，金属完全溶解：再加入 4 mol/L 的 NaOH溶液，若要使生成的沉淀最多，则应加入 NaOH 溶液的体积是（ ）A 100 ml B 700 ml C 600 ml D 500 ml 世纪金榜 圆您梦想 第 4 页（共 5
12、页） 山东世纪金榜科教文化股份有限公司练习 5：一定量的 Fe 和 Fe2O3的混合物投入 250 ml 2 mol/L 的硝酸溶液 ，反应完全后，生成 1.12L NO气体(标准状况下)，再加入 1 mol/L 的 NaOH 溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加 NaOH 溶液的体积最少为（ ）A 450 ml B 500 ml C 400 ml D 不能确定练习 6：用氧化物形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是 （ ）A钙沸石Ca(Al 2Si3O10)3H2O表示为 Al2O3CaO3SiO23H2OB镁橄榄石(Mg 2SiO4)可表示为 MgO1/2SiO2C正长石(KAlS i3O8)可
13、表示为 K2OAl2O33SiO2D高岭石Al 2(Si2O5)(OH)4可表示为 Al2O32SiO22H2O练习 7：把 m mol C2H4 和 n mol 氢气混合于密闭容器中，在适当的条件下生成了p mol C2H6，若将所得的混合气体完全燃烧生成二氧化碳和水，则需氧气A3.5p mol B(3m n/2)molC(3mn)mol D(3 mn/2 3 p)mol练习 8：用 1L 1.0mol/L NaOH 溶液吸收 0.8mol/LCO2，所得溶液中的 CO32-和 HCO3-的物质的量浓度之比约为：A.1:3 B.1:2 C.2:3 D.3:2答案：A练习 9：向一定量的 Fe
14、、Fe 2O3和 CuO 混合物投入 100 ml 2.2 mol/L 的硫酸溶液 中，充分反应后生成 896 ml 标准状况下的气体，得不溶物 1.28 g，过滤后，溶 液中阳离子只有 Fe2+。向滤液中加入2 mol/L 的 NaOH 溶液，加至 40 ml 时开始出现沉淀，则滤液中 FeSO4的物质的量浓度为（设滤液体积为 100 ml） A 2 mol/L B 1.8 mol/L C 1.9 mol/L D 无法计算【例 3】将 0.02mol 铜片投入一定量浓度的足量硝酸中使其充分反应，用烧瓶收集全部气体。将烧瓶倒立于水槽中，再慢慢通入一定量氧气，烧瓶中恰好充满水。求通入的氧气在标准状况下的体积。解析：硝酸被铜还原得到的气体成分较复杂，有一氧化氮，也有二氧化氮。由关系式4NO2+O2+2H2O=4HNO3 和 4NO
