守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


  守恒思想貫穿著中學(xué)化學(xué)始終,守恒法的靈活運(yùn)用能夠簡(jiǎn)化解題過(guò)程,從而快速準(zhǔn)確地解答題目。現(xiàn)將守恒法的類型及應(yīng)用歸納如下:

  一.守恒法的類型

  1.電荷守恒法

  在溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù),溶液電中性。

  例1.1l混合溶液中含so42-0.00025mol,cl-0.0005mol ,no3-0.00025mol ,na+0.00025 mol ,其余為h+,則h+物質(zhì)的量濃度為(  )。

  a.0.0025 mol?l-1   b.0.0001 mol?l-1     c.0.001 mol?l-1  d.0.005 mol?l-1

  【分析】由電荷守恒知:

  n(na+)+n(h+)= 2n(so42-)+n(cl-)+n(no3-)

  即     0.00025 mol+n(h+)=2×0.00025 mol+0.0005 mol+0.00025 mol

  n(h+)=0.001 mol

  故c(h+)=0.001mol/1l = 0.001mol/l  答案選c

  2.電子守恒法

  氧化還原反應(yīng)中,氧化劑失電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù),得失電子守恒。

  例2.某氧化劑中,起氧化作用的是x2o72-離子,在溶液中0.2 mol該離子恰好能使0.6molso32-離子完全氧化,則x2o72-離子還原后的化合價(jià)為(  )。

  a.+1        b.+2        c.+3          d.+4

  【分析】在上述反應(yīng)中,氧化劑為x2o72-,還原劑為so32-。設(shè)反應(yīng)后x元素的化合價(jià)為a.則x元素化合價(jià)由+6降為a,s元素化合價(jià)由+4升為+6。1molx元素得電子(6-a)mol,1mols元素失電子(6-4)mol=2 mol。由電子守恒知:

  2×0.2(6-a)=0.6×2

  a=+3          答案選c

  3.元素守恒法

  在一些復(fù)雜多步的化學(xué)過(guò)程中,雖然發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)多,但某些元素的物質(zhì)的量、濃度等始終沒(méi)有發(fā)生變化,整個(gè)過(guò)程中元素守恒。

  例3.有一在空氣中暴露過(guò)的koh固體,經(jīng)分析知其內(nèi)含水7.62%,k2co32.88%,koh90%,若將此樣品1g加入到46.00ml的1 mol?l-1鹽酸中,過(guò)量的酸再用1.07mol?l-1koh溶液中和,蒸發(fā)中和后的溶液可得固體多少克?

  【分析】此題中發(fā)生的反應(yīng)很多,但仔細(xì)分析可知:蒸發(fā)溶液后所得固體為氯化鉀,其cl-全部來(lái)自于鹽酸中的cl-,在整個(gè)過(guò)程中cl-守恒。即

  n(kcl)= n(hcl)

  故m(kcl)=0.046l×1 mol?l-1×74.5 g ? mol-1=3.427 g

  4.質(zhì)量守恒法

  在化學(xué)反應(yīng)中,參加反應(yīng)的反應(yīng)物的總質(zhì)量等于反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量,反應(yīng)前后質(zhì)量不變。

  例4.在臭氧發(fā)生器中裝入100mlo2,經(jīng)反應(yīng)3o2=2 o3,最后氣體體積變?yōu)?5ml(體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定),則反應(yīng)后混合氣體的密度為多少?

  【分析】根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后容器中氣體的質(zhì)量不變,等于反應(yīng)前100ml o2的質(zhì)量。則反應(yīng)后混合氣體的密度為:

  d=(0.1 l /22.4 l?mol-1 ×32g?mol-1)/0.095 l =1.5 g?l-1

  5.物料守恒法

  物料守恒,即溶液中某一組分的原始濃度應(yīng)該等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。

  例5.0.1mol/l的naoh溶液0.2l,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下448ml h2s氣體,所得溶液離子濃度大小關(guān)系正確的是   (d)

  a.c(na+)>c(hs-)>c(oh-)>c(h2s)>c(s2-)>c(h+)

  b.c(na+)+c(h+)=c(hs-)+c(s2-)+c(oh-)

  c.c(na+)=c(h2s)+c(hs-)+c(s2-)+c(oh-)

  d.c(s2-)+c(oh-)=c(h+)+c(h2s)

  〖分析〗對(duì)于溶液中微粒濃度(或數(shù)目)的比較,要遵循兩條原則:一是電荷守恒,即溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù);二是物料守恒,即溶液中某一組分的原始濃度應(yīng)該等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。

  上述溶液實(shí)際上是含0.02mol nahs的溶液。根據(jù)上面的規(guī)律:

  電荷守恒:溶液中陽(yáng)離子有na+ 、h+,陰離子有hs-、s2-、oh-。

  c(na+)+c(h+)=c(hs-)+2c(s2-)+c(oh-)              …………………①

  物料守恒:hs-由于水解和電離,其存在形式為hs-、s2-、h2s。

  s=c(s2-)+c(hs-)+c(h2s)

  而鈉元素物質(zhì)的量等于硫元素物質(zhì)的量即c(na+)=c(s2-)+c(hs-)+c(h2s)②

  ②代入①中,得c(s2-)+c(oh-)=c(h+)+c(h2s) …………………③

  另在溶液中,h+ 、oh-都由h2o電離而來(lái),故h+ 、oh-二者的總量應(yīng)相等,而h+由于hs-水解的原因存在形式為h+、h2s,oh-由于hs-電離的原因存在形式為oh-、s2-。同樣可得到③。        綜上所述,答案選d

  二.守恒法的選取

  在進(jìn)行解題時(shí),如何選擇并應(yīng)用上述方法對(duì)于正確快速地解答題目十分關(guān)鍵。首先必須明確每一種守恒法的特點(diǎn),然后挖掘題目中存在的守恒關(guān)系,最后巧妙地選取方法,正確地解答題目。

  1. 在溶液中存在著離子的電荷守恒和物料守恒。因此涉及到溶液(尤其是混合溶液)中離子的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度等問(wèn)題可考慮電荷守恒法物料守恒法。

  2.在氧化還原反應(yīng)中存在著得失電子守恒。因此涉及到氧化還原反應(yīng)中氧化劑、還原劑得失電子及反應(yīng)前后化合價(jià)等問(wèn)題可考慮電子守恒法。

  3.在某些復(fù)雜多步的化學(xué)反應(yīng)中,某些元素的質(zhì)量或濃度等沒(méi)有發(fā)生變化。因此涉及到多步復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程的問(wèn)題可考慮元素守恒法。

  4.在一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)中,由于反應(yīng)前后質(zhì)量不變,因此涉及到與質(zhì)量有關(guān)的問(wèn)題可考慮質(zhì)量守恒法。

  三.習(xí)題練習(xí)

  1.在alcl3, na2so4, nacl三種鹽的混合溶液中,若na+0.7 mol ,so42-0.2 mol, cl-0.6 mol,則溶液中al3+的物質(zhì)的量為                 (0.1 mol)

  2.向100mlfecl3溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的h2s氣體2.24l,設(shè)h2s全部被吸收后,再加入過(guò)量鐵粉,待反應(yīng)停止后,測(cè)得溶液中含有0.6金屬陽(yáng)離子,則原fecl3溶液的物質(zhì)的量濃度為多少?           (4 mol?l-1)

  3.向ki溶液中滴入agno3溶液直至完全反應(yīng),過(guò)濾后濾液的質(zhì)量恰好與原溶液質(zhì)量相等,則agno3溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?       (72.3%)

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