从守恒观解决具体的化学问题

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1、从守恒观解决具体的化学 问题导言 守恒思想在自然科学中是普遍存在的，是定量研究物质化学变化 过程中的永恒主题，是学习化学的重要学科思想之一。 守恒思想有多种表述形式，如物料守恒、质量守恒、元素守恒、 原子守恒、离子守恒、电子守恒、电荷守恒、物质的量守恒、体 积守恒等等。 其实可以归结为三种守恒： 一是化学反应是原子的重新组合故都存在着物料守恒：从宏观物 质看即质量守恒，从从微观粒子看即以物质的量为主的粒子守恒 ； 二是氧化还原反应中得失电子总数相等：电子守恒； 三是化合物及电解质溶液中阴阳离子电荷数相等呈电中性：电荷 守恒。例题讲解例1向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加 入100

2、mL1molL-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解 ，放出224mL（标准状况下）的气体。所得溶液中 加入KSCN溶液无血红色出现，混合物中铁元素的 质量分数为（ ） A81.4% B77.8% C68.6% D无 法计算解析：依题意知，n(HCl)0.1mol，由于所得溶液中，加入KSCN 溶液无血红色出现，说明反应后溶液中只有FeCl2，根据Cl- 离子守恒知：n(Fe)n(HCl)20.05mol； 由于反应后盐酸中的氢元素转化为氢气和水，根据氢元素 守恒知生成的H2O的物质的量为：n(HCl)n(H2)22 0.04mol；根据氧元素守恒知：原混合物中氧元素的物质的 量就是H2O的物质的量

3、，等于0.04mol； 故混合物的质量为：2.8g+0.04mol16gmol-13.44g； 混合物中铁元素的质量分数为：2.8/3.44=81.4%。 答案：A。例2（2010全国卷10）若(NH4)2SO4在强热时分解 的产物是SO2、N2、NH3和H2O，则该反应中化合价发 生变化和未发生变化的N原子数之比为（ ） A14 B1 2 C21 D 41解析：根据得失电子守恒知：生成1molN2时失去6mol电子， 生成1molSO2时得到2mol电子， n(N2)6= n(SO2)2，即生成1molN2的同时生成3mol SO2，根据硫元素守恒知参与分解反应的(NH4)2SO4为 3mo

4、l，价态变化N原子为2mol，则价态未变的N原子为 (322)mol=4mol；故化合价发生变化和未发生变 化的N原子数之比为12。 Ac(HCO3-)c(ClO-)c(OH-) Bc(ClO-)c(HCO3- )c(H+) Cc(HClO) +c(ClO-)c(HCO3-)+c(H2CO3) Dc(Na+)+c(H+)c(HCO3-)+c(ClO-)+c(OH-)例3(2009上海高考卷)根据下表提供的数据，判断 在等物质的量浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中， 各种离子浓度关系正确的是( )。化学式电离常数 HClOK310-8 H2CO3K14.310-7K25.610-11解析：

5、 由电离常数可知ClO-的水解程度大于HCO3-的水解程度，故该混合 溶液中c(HCO3-) c(ClO-) c(OH-) c(H+)，选项A正确，选项B错误。观察选项C， 等号两侧均含有同一元素，知物料守恒：c(HClO) +c(ClO-) c(HCO3-)+c(H2CO3) +c(CO32-)，选项C漏了c(CO32-)错误。观察选 项D，等号一侧全是阳离子，另一侧全是阴离子。知电荷守恒： c(Na+) +c(H+)c(HCO3-)+c(ClO-)+c(OH-)+2 c(CO32-)，选项D漏 了2c(CO32-)错误。 答案：A。总结感悟： 1、有关化学方程式计算、有关化学式计算等 常用

6、物料守恒、质量守恒、元素守恒、原子 守恒等来列式计算。 2、有关离子反应的计算、酸碱中和反应后混 合溶液的pH计算等常用离子守恒计算。 3、氧化还原反应方程式正确书写及有关计 算、原电池和电解池的电极方程式正确书 写、总反应式正确书写及有关电化学计算， 均涉及到氧化还原反应，常用电子守恒。4、离子方程式的正确书写及有关计算、电解 质溶液中离子浓度大小的比较等常用电荷守 恒； 5、由盖斯定律根据已知反应的焓变求目标反 应的焓变，其本质就是利用能量守恒； 6、利用建立等效平衡模型解答有关平衡移动 问题或有关计算，其本质就是利用原子守 恒。显然，守恒观是高中化学常用且重要的 解题思想方法之一，要根据

7、不同的守恒思想 ，快速建立恒等式关系，巧妙作答，可以提 高解题速率和准确率。训练：1（2011广东高考卷11）对于0.1 molL -1 Na2SO3溶液，正确的是（ ） A升高温度，溶液的pH降低 Bc(Na+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(H2SO3) Cc(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+ 2c(HSO3-)+c(OH-) D加入少量NaOH固体，c(SO32-)与c(Na+)均增大D2(2011全国卷13)某含铬Cr2O72- 废水用硫酸亚铁铵 FeSO4(NH4)2 SO46H2O处理，反应中铁元素和铬 元素完全转化为沉淀。该沉淀干燥后得到n molFeO

8、FeyCrxO3 。不考虑处理过程中的实际损耗， 下列叙述错误的是（ ） A消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2-x)mol B处理废水中Cr2O72-的物质的量为nx/2mol C反应中发生转移的电子的物质的量为3nx mol D在FeOFeyCrxO3中3x=y提示：由铬元素守恒知废水中Cr2O72-的物质的量为 nx/2mol，反应中发生转移的电子的物质的量为 nx/2mol63nx mol；由得失电子守恒知： ny13nx，即y=3x。由铁元素守恒知消耗硫酸 亚铁铵的物质的量为n(1+y)moln(1+3x)mol ，因此选项A是错误的。 答案：A。 3（2011上海高考卷30有删减）氨和

9、联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物， 在科学技术和生产中有重要的应用。根据题意完成下列计算： (1)联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质 量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，计算确定该氢化物的分子式。 该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气。4.30g该氢化物受撞击后产生的 气体在标准状况下的体积为_L。 (2)联氨和四氧化二氮可用作火箭推进剂，联氨是燃料，四氧化二氮作氧化 剂，反应产物是氮气和水。由联氨和四氧化二氮组成的火箭推进剂完全反 应生成72.0kg水，计算推进剂中联氨的质量。 (3)氨的水溶液可用于吸收NO与NO2混合气体，反应方程式为 6NO+ 4

10、NH35N2+6H2O 6NO2+ 8NH37N2+12H2O NO与NO2混合气体180 mol被8.90103g氨水（质量分数0.300)完全吸 收，产生156mol氮气。吸收后氨水密度为0.980gcm-3。计算：该混合 气体中NO与NO2的体积比。吸收后氨水的物质的量浓度(答案保留1位小数 )。提示： (1)利用氢化物的相对分子质量直接求出组成 该氢化物两种元素的原子数，而后求得分子 式。N原子数=43.00.97714=3，H原子数 =43.00.0231=1，故分子式为HN3。因为该 氢化物分解生成两种气体都是双原子分子， 根据N原子、H原子守恒可求得混合气体体 积。 4.30gH

11、N3为0.1mol，氮气和氢气混合气体积为 0.1mol4222.4Lmol -1= 4.48L。(2)依题意知N2H4被氧化生成H2O，根据氢元素 守恒可求得N2H4质量。(72.0182432)kg =64kg。 (3)根据N原子守恒可求得参加反应的氨的物质的量。 n(NH3)+180mol=156mol2，n(NH3)=132mol。 根据氧化还原反应中得失电子守恒可求得NO与NO2的物质的量。 设为NO的物质的量X，NO2的物质的量为(180molX)， 132mol3=Xmol2+(180X)mol4，X=162mol，(180molX)=18mol， NO与NO2体积比为16218=91。 根据质量守恒可求得反应后溶液质量。 8.90103g+162mol30gmol-1+18mol46gmol-1 156mol28gmol-1=10220g， 其溶液体积为10220g0.980gcm- 3=10428cm3=10428mL=10.428L， 反应后溶液中剩余溶质氨的物质的量是 8.90103g0.30017gmol-1132mol=25.058mol， 吸收后氨水的物质的量浓度为25.058mol10.428L=2.4 molL-1。 答案：(1)HN3 4.48 (2)64kg (3) 91 2.4 molL-1