化学计算中的守恒思想
以定量的角度观察绚丽多彩的化学世界，其中有一个永恒的主题：那就是守恒的思想。我们在化学计算中能够巧妙的运用守恒的思想，往往能够避繁就简，取得事半功倍的效果。化学反应的实质是原子间的重新组合，所以一切化学反应都存在着物料守恒（质量守恒，粒子个数守恒）；氧化－还原反应中得失电子数目相等（电子得失守恒，电量守恒）；化合物及电解质溶液中阴阳离子电荷数相等（电荷数）守恒，因此它们呈电中性。以上三点就是守恒解题的依据和基本题型。
一、质量守恒：
例1．0.1mol某烃与1mol过量的O2混合，充分燃烧后，通过足量的Na2O2固体，固体增重15g，从Na2O2中逸出的全部气体体积为16.8L(标)，求该烃的分子式。
解析：
此题若用常规解法很繁琐。因为最后逸出的气体不仅包括剩余O2,也包括烃燃烧后生成的CO2，H2O与Na2O2反应后生成的O2。若利用质量守恒，则能达到巧解目的。本题中，烃的质量与1molO2质量之和等于Na2O2增加的质量与逸出气体质量之和。
设0.1mol某烃质量为x，由质量守恒得：
x+32g.mol-1×1mol=15g+(16.8L/22.4mol.L-1)×32g.mol-1
x=7g
故该烃相对分子质量为70，用“CH2”式量相除得烃分子式为C5H10。
答案：C5H10
点评：弄清楚燃烧后的产物的变化是列质量守恒式的依据。
例2．在一密闭烧瓶中充满NO2，25℃时NO2和N2O4建立下列平衡：2NO2＝N2O4；△H<0。将烧瓶置于100℃水中，则下列各项：①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强④反应热△H值 ⑥气体密度，其中不会改变的是（ ）
A.①③④ B.②④⑤ C.①④⑤ D.③⑤⑥
解析：
对体系升温，平衡向左移动，体系颜色加深，压力增大，气体的物质的量增大，但质量守恒，所以平均分子量减小；又因烧瓶的体积固定，气体的密度不变；而反应热是客观的；不随外界条件的改变而改变
答案：选D
例3．某镁铝合金溶于足量的盐酸中，在形成的溶液中加入过量的NaOH溶液，取出沉淀物干燥，灼烧，剩余残渣和原合金的质量相等，则该镁铝合金中铝的质量分数为：
A. 27% B.40% C.53% D.60%
解析：经过一系列的反应后，最后剩余的残渣为MgO,则反应前后镁元素的质量守恒。依据题意可知增加氧的质量等于减少铝的质量。
设镁铝合金的质量为a，铝的质量分数为x%，根据题意列方程：
a.x%=a×16/(24+16)×100%
x%＝40%
答案：选B
二、粒子数守恒
例4．将铁和三氧化二铁的混合物2.72 g，加入50 mL 1.6 mol/L的盐酸中，恰好完全反应，滴入KSCN溶液后不显红色，若忽略溶液体积的变化，则在所得溶液中Fe2+的物质的量浓为( )
A.0.2 mol/L B.0.4 mol/L C.0.8 mol/L D.1.6 mol/L
解析：此题涉及反应有
Fe2O3+6HCl = 2FeCl3+3H2O
Fe+2FeCl3=3FeCl2
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
根据“恰好完全反应，滴入KSCN溶液后不显红色”，判断最终溶液中含有FeCl2和H2O。
反应前后Cl-守恒，Cl-浓度也守恒
答案：选C
点评：整体思维，正确分析反应原理及初、终态物质
例5．25.6 g铜粉跟一定量浓硝酸发生化学反应，当铜全部反应完毕时，生成的气体在标准状况下为11.2 L，此反应中消耗硝酸的质量为______g。
解析：
根据0.8 mol>0.5 mol，可知该气体应为NO与NO2的混合气体，(这是由于随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小所致。)
n(HNO3)=n[Cu(NO3)2]×2+n(NO)+n(NO2) =0.4 mol×2+0.5 mol=1.3 mol
答案：81.9g
例6．把Na2CO3、NaHCO3、CaO、NaOH的混合物27.2 g，溶于足量水充分反应后，溶液中的Ca2+、CO32-、HCO3-均转化为沉淀，将反应容器内水蒸干，最终得白色固体29 g，求原混合物中Na2CO3的质量。
解析：
设原混合物中Na2CO3、NaHCO3物质的量分别为x mol、y mol，则由题知CaO物质的量为x+y mol。反应前后固体的质量差29g-27.2g为溶液的0.1mol水转化为生成物；生成物为(x+y) mol CaCO3和(2x+y)NaOH。
根据H原子数守恒；y+0.1×2=2x+y
有：x=0.1
则：m(Na2CO3)=0.1 mol×106 g/mol=10.6 g
答案：Na2CO3的质量为10.6g。
说明：
若题目还要求其他物质的质量，可根据质量守恒，列出下式来求解混合物中其他三种物质的质量或质量分数。
据质量守恒有：100(x+y)+40(2x+y)-106x-84y-56(x+y)=29-27.2
(注：此式巧妙避开了反应前后可认为未变化的原有NaOH)
请同学们自己训练。
三、电子得失，电量守恒
例7．如果用0.3mol/L的Na2SO3溶液16ml,刚好将3.2×10－3mol的强氧化剂[RO(OH)2]+溶液中的溶质还原到较低价态，则反应后R的最终价态是（ ）
A.0 B.+1 C.+2 D.+3
解析：
Na2SO3可被强氧化剂氧化为Na2SO4，Na2SO3失去电子的物质的量一定等于[RO(OH)2]+得到电子的物质的量。设[RO(OH)2]+在还原产物中R的化合价为x价。
依据题意列出方程：2×0.3×16×10-3=3.2×10-3(5-x)
x＝2
答案：选C
例8．在NO3-为4mol/L的Cu(NO3)2和AgNO3混合液100mL中，加入一定质量的锌，充分振荡后，过滤，沉淀干燥后，称量为24.8g，将此沉淀置于稀盐酸中，无气体产生；滤液中先滴加BaCl2溶液无沉淀产生，后加入过量稀NaOH溶液到沉淀完全，过滤，加热，干燥，得到CuO为4g，求参加反应的锌的质量。
解析：
由题意知：Ag+全部被Zn置换出来，溶液中尚余有Cu2+。根据反应后阴离子NO3-与阳离子Cu2+,Zn2+所带正负点荷守恒可解。
设参加反应的锌的质量为x
x=9.75g
答案：参加反应的锌的质量为9.75g
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