守恒法在化學(xué)中的應(yīng)用

守恒法在化學(xué)中的應(yīng)用第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二1、質(zhì)量守恒2、電荷守恒3、電子守恒4、化合價(jià)守恒5、能量守恒守恒······第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二

宏觀上：“參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和”

微觀上：“在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類個(gè)數(shù)（或數(shù)目）、原子質(zhì)量前后沒有變化

具體表現(xiàn)：化學(xué)反應(yīng)前后（1）物質(zhì)的總質(zhì)量不變；（2）元素、原子的種類不變；（3）某種元素的總質(zhì)量及其原子的總物質(zhì)的量都不變；（4）多步反應(yīng)或平行反應(yīng)前后某種微粒的總物質(zhì)的量守恒。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例1】在1.0L0.20mol/L的NaOH溶液中通入一定量的H2S氣體，然后低溫蒸發(fā)，得到固體7.9g。試計(jì)算所得固體組分及各它們的物質(zhì)的量?！痉治觥肯扰袛嗨霉腆w成分，在利用Na+守恒及混合物質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。（1）若通入H2S的量為0，則所得固體為NaOH。m=1.0L×0.20mol/L×40g/mol=8g（2）若通入H2S后，NaOH恰好完全反應(yīng)生成Na2S，所得固體質(zhì)量

m=1.0L×0.20mol/L×1/2×78g/mol=7.8g（3）若通入H2S后，NaOH恰好完全反應(yīng)生成NaHS，所得固體質(zhì)量

m=1.0L×0.20mol/L×56g/mol=11.2g第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例2】在1.0L1.0mol·L-1NaOH溶液中通入16.8L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2，計(jì)算所得溶液中含有的NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量。

CO2通入NaOH溶液中，若產(chǎn)物為NaHCO3、Na2CO3，則兩者均無剩余，可由守恒法解答，類似的還有NaHS、Na2S；Na2SO3、NaHSO3等。CO2通入NaOH溶液中，若未知反應(yīng)物比例，存在4種可能的情況。要先判斷所得溶液中含有的溶質(zhì)成分，再利用守恒法解答。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例3】（1999年上海高考題）將1.92g銅粉與一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅粉完全作用時(shí)收集到氣體1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。則所消耗硝酸的物質(zhì)的量是（）A．0.12molB．0.11molC．0.09molD．0.08molB

2、濃硝酸（濃H2SO4）與金屬反應(yīng)，開始生成的是NO2（SO2），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度變稀，生成的是NO（H2）。1、無特別強(qiáng)調(diào)，一般不考慮N2O4的存在第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例4】有一在空氣中暴露過的KOH固體，經(jīng)分析測知含水2.8％，K2CO337.3％。取1g該樣品投入25mL2mol/L的鹽酸中后，中和多余的酸又用去1.07mol/L的KOH溶液30.8mL。問蒸發(fā)中和后的溶液可得到多少g固體？第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【思考題】一定溫度下，向一固定容積的密閉容器中加入1molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)，達(dá)到平衡時(shí)生成了amolC。若升高平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，試解釋形成這種結(jié)果的可能原因是：

。A、B、C、D四種物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量之間的關(guān)系為

（用MA、MB、MC、MD表示）。2MA+MB=3MC+MD升溫后，D逐漸轉(zhuǎn)化為氣態(tài)第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二[練習(xí)]取鈉、鈣各一小塊，投入適量水中，反應(yīng)完畢時(shí)只收集到H21.568L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。再取碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物3.8g加入到所得的溶液中，當(dāng)反應(yīng)完后（此時(shí)Ca2+、CO32-、HCO3-完全進(jìn)入沉淀）將溶液蒸干，得到白色固體8.8g，再將白色固體用水洗滌、干燥得白色不溶物4g。試求：（1）鈉、鈣各多少克？（2）NaHCO3、Na2CO3各多少克？第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二[練習(xí)]碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉(zhuǎn)化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L鹽酸500mL。燃燒等質(zhì)量的上述混合物，得到氧化銅的質(zhì)量是A.35gB.30gC.20gD.15g第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二2、電荷守恒離子化合物（或溶液）中：陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)=陽離子所帶正電荷總數(shù)（1）電荷的物質(zhì)的量（n）：陰、陽離子的物質(zhì)的量之間的關(guān)系式；（2）單位體積溶液中電荷的物質(zhì)的量（c）：陰、陽離子的物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系式；如硫化鈉與碳酸銨的混合溶液中：（1）n(Na+)+n(NH4+)+n(H+)=2n(S2-)+n(HS-)+2n(CO32-)+n(HCO3-)+n(OH-)（2）c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例5】鎂條在空氣中燃燒生成MgO和Mg3N2。將燃燒產(chǎn)物溶于60mL濃度為2mol/L的鹽酸中，以20mL0.5mol/L的NaOH溶液中和多余的鹽酸，然后在溶液中加入過量的NaOH溶液，并加熱使NH3全部蒸發(fā)，再用稀鹽酸吸收NH3，使此鹽酸增重0.17g，求鎂條的質(zhì)量。請(qǐng)分析其中的守恒關(guān)系（1）第一次加堿后：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)（2）n(Cl-)=n(HCl)；n(NH4+)=n(NH3)；

n(Na+)=n(NaOH)；n(Mg)=n(Mg2+)第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【解】設(shè)CO32-質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y。由電荷守恒及質(zhì)量關(guān)系可得：x+y=1-0.3153-0.27080.3153/23+y/39=0.2708/35.5+2x/60解得x=0.283，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.283×106/60=0.50【練習(xí)】KCl、NaCl、Na2CO3組成的混合物，其中Na元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.53%，Cl元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.08%。求混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。電荷守恒的思路不僅適用于溶液中，而且適用于固體離子化合物及它們的混合物中?！痉治觥竣偃羟蟮肅O32-質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可進(jìn)一步求得Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。②離子化合物陰陽離子電荷守恒。50%第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【練習(xí)】某地酸雨經(jīng)檢驗(yàn)除含H+外[c(OH－)可忽略不計(jì)]，還含有Na+、Cl－、NH4+、SO42-，其濃度依次為c(Na+)=7.0×10-6mol/L，c(Cl－)=3.5×10-5mol/L，c(NH4+)=2.3×10-5mol/L，c(SO42-)=2.5×10-6mol/L。則酸雨的pH值為（）A.3B.4C.5D.6c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(Cl-)+c(OH-)c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)≈2c(SO42-)+c(Cl-)c(OH－)可忽略不計(jì)C第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二3、電子守恒（1）在氧化還原反應(yīng)中：氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)（2）在電解過程中：陰極得電子總數(shù)=陽極失電子總數(shù)n(e-)=Q/F=IR/F第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例6】將xmolCu2S跟足量稀HNO3反應(yīng)，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，則參加反應(yīng)的硝酸中被還原的硝酸的物質(zhì)的量是（）A．4xmolB．10xmolC．10x/3molD．2x/3molC3.84g銅和一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅反應(yīng)完全時(shí)，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的氣體2.24L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標(biāo)況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液?【練習(xí)】第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例7】用兩支惰性電極插入500ｍLAgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰極沒有H2析出，且電解前后溶液體積不變），電極上應(yīng)析出Ag的質(zhì)量是（）。A.27mg

B.54mg

C.108mg

D.216mg

【解析】根據(jù)得失電子守恒寫出電極反應(yīng)式：陰極：4Ag+＋4e-＝4Ag陽極：4H2O－4e-＝O2＋4H+可知：Ag+—H+1mol

1mol

ｘ1×10－３×0.5－1×10－６×0.5

ｘ＝5×10－4則析出銀的質(zhì)量為：5×10－４mol×108g/mol

＝5.4×10－２g＝54mg

第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二4、化合價(jià)守恒：化合物中元素的正負(fù)化合價(jià)總數(shù)的絕對(duì)值相等;或者元素化合價(jià)代數(shù)和等于零。【例8】某硅酸鹽的組成可表示為：K2Al6Si6H4Ox，則x的值為（）A．2B．12C．24D．無法判斷C

第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二【例9】某含有MgBr2和MgO的混合物，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析測得鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.4%，試計(jì)算混合物中溴元素（Br）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？(已知溴的相對(duì)原子質(zhì)量為80)第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二具體問題中，有的還涉及：氣體體積的守恒

氣體壓強(qiáng)的守恒燃燒耗氧量的守恒

生成CO2或H2O的量的守恒元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)守恒

原子個(gè)數(shù)比守恒反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不變

平衡濃度不變······理解守恒的實(shí)質(zhì)抓準(zhǔn)守恒的物理量抓全總量守恒的各部分抓住守恒的依據(jù)第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二[練習(xí)]有一塊鋁鐵合金，溶于足量的鹽酸中，再用過量的NaOH溶液處理，將產(chǎn)生的沉淀過濾、洗滌、干燥、灼燒，完全變成紅色粉末，經(jīng)稱量紅色粉末和合金的質(zhì)量相等，求合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：[分析]

AlAlCl3NaAlO2NaAlO2

合金