守恒法(自组).doc

化学计算专题   守恒法
根据某些量守恒的关系进行解题，思路清晰，条理分明，解题快速是中学化学计算中最常用的一种方法。
守恒法的最基本原理为——质量守恒定律，并由此衍生出来：
一切化学变化中都存在的——微粒守恒
氧化还原反应中存在的——得失电子守恒
化合物的化学式存在的——正、负化合价总数相等
电解质溶液中存在的——阴、阳离子电荷守恒
1. 元素守恒：
[例1] 粗盐中含有、、等杂质，取粗盐溶于水过滤除去不溶物，向滤液中依次加入过量的①  的氢氧化钠溶液；② 固体氯化钡；③ 的碳酸钠溶液，发现白色沉淀逐渐增多，过滤除去沉淀物，再加入过量的盐酸，使溶液呈酸性，加热蒸发得晶体，求粗盐中含的质量分数。
[例2] 现有和组成的混合气体，欲用溶液，使该混合气体全部转化成盐进入溶液，使混合气体全部转化成盐进入溶液，需用溶液的体积是（    ）
A.                 B.        C.        D.
例3.将KCl与KBr混合物13.400g溶于水配成500mL溶液，通过足量的Cl2让其反应，将溶液蒸干得固体11.175g，则原溶液中K+、Cl—、Br—的物质的量浓度之比为（ ）。
A、1 ：2 ：3 B、3 ：2 ：1 C、1 ：3 ：2 D、2 ：3 ：1
[例4] 向一定量的、、的混合物中，加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出（标况）的气体，所得溶液中加入溶液无血红色出现，若用足量的在高温下还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为（    ）
    A.     B.    C.    D. 无法计算
2. 电荷守恒：利用电解质溶液中，阴阳离子所带的正负电荷总数相等、在离子方程式中反应物和生成物所带的电荷总数相等的原理进行求解的方法。
[例1：某硫酸铝与硫酸镁的混合溶液中，C(Mg2+)=2 mol/L ， C(SO42-)=6.5 mol/L ，若将200毫升的此混合液中的Mg2+与Al3+分离，至少应加入1.6 mol/L 的NaOH溶液多少升？
例2镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁，将燃烧后的产物全部溶解在，浓度为盐酸溶液中，以的氢氧化钠溶液中和多余的酸，然后在此溶液中加入过量碱把氨全部释放出来，用足量盐酸吸收，经测定氨为，求镁带物质的量。
例3.常温下,把醋酸滴入氢氧化钠溶液中,当测定溶液中c(CH3COO—)=c(Na+)时,此时混合溶液的pH为( )。
A、小于7 B、大于7 C、等于7 D、只能用pH试纸去测定
3，电子相等（守恒）：利用氧化还原反应中电子转移总数相等、电化学中，两极电子转移总数相等的原理进行求解的方法。
例1：将6.4克铜投入到一定量的浓硝酸中，全部溶解，把收集所得气体的集气瓶倒扣在盛有水的水槽中，同时在集气瓶中通入适量的氧气，最终溶液充满集气瓶，试判断，通入氧气的体积在标准状况下为多少升？
[例2] 将的跟足量稀反应，生成、、和，则参加反应的中被还原的的物质的量是（    ）
A.                   B.       C.             D. 
例3.铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mlN2O4（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化纳溶液，生成沉淀的质量为（ ）。
A、7.04g B、8.26g C、8.51g D、9.02g
例4．用惰性电极电解500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,一段时间后,在两极均生成11.2L的气体(标准状况下),则原溶液中的Cu2+浓度为
  A.1mol/L       B.2mol/L         C.0.5mol/L      D.0.25mol/L
练习1．0.1mol硫化亚铜与足量的浓硝酸反应生成硝酸铜、硫酸、一氧化氮和水，则参加反应的硝酸中未被还原的硝酸的物质的量为
A.0.2mol       B.0.4mol        C.0.6mol         D.1.2mol
练习2： 6.4g铜与过量的硝酸 (60mL 8mol/L) 充分反应后，硝酸的还原产物有NO2、NO，反应后溶液中所含H+为 n mol， 此时溶液中所含NO3-物质的量为
A. 0.28mol     B. 0.31mol      C. (n＋0.2)mol    D. (n＋0.4)mol
4. 综合守恒：
[例] 取钠、钙各一小块，投入适量水中，反应完毕时只收集到（标准状况）。再取碳酸钠和碳酸氢钠的混合物加入到所得的溶液中，当反应完后（此时、、完全进入沉淀）将溶液蒸干，得到白色固体，再将白色固体用水洗涤、干燥得白色不溶物。试求：
（1）钠、钙各多少克？
（2）、各多少克？

【模拟试题】
  1. 将和混合物溶于水配成溶液，通入过量的，反应后将溶液蒸干，得固体，则原所配溶液中、、的物质的量浓度之比为（    ）
A.                            B.        C.                             D.
  2. 将含和的混合气体充入有的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内于时压强约为。将残留物溶于水，无气体溢出。下列叙述正确的是（    ）
A. 原混合气体中和体积比为 B. 原混合气体中和体积比为
C. 残留固体中只有 D. 残留固体中只有和
  3. 某无水混合物由硫酸铁和硫酸亚铁组成，测知该混合物中含硫，则其含铁量为（    ）
A.                    B.       C.               D.
  4. 有三种盐的混合溶液，溶液中含有、、、，其物质的量分别为的、的、的，则为（    ）
A.                         B.            C.                        D.
  5. 与的混合物，加入到盐酸中恰好完全溶解，经KSCN检验，溶液不显红色，若忽略溶液体积变化，则溶液中物质的量浓度是（    ）
A.               B.        C.               D.
  6. 把含和的混合液分为两等份：一份加入烧碱并加热，恰好把全部赶出，另一份需含的溶液，使沉淀反应刚好完全，则原溶液中的浓度是（     ）
A.              B. C.              D.
7. 含某价金属离子（）的溶液，恰好把完全沉淀，则值为（     ）
    A.          B.          C.           D.
  8. 已知某强氧化剂中的元素能被还原到较低的价态。如果还原，需用的溶液，则反应后元素的价态为（      ）
    A.          B.        C.         D.
  9. 某单质跟浓反应，若参加反应的单质与的物质的量之比为，则该元素在反应中所显示的化合价可能是（    ）
    A.        B.         C.         D.
  10. 用惰性电极电解价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出克金属时，阳极上产生气体（标准状况），则金属相对原子质量为（    ）
A.                         B.       C.                       D.
  11. 在硫酸钠与硫酸钾的混合溶液中，当、，，则和之间的关系是（    ）
A.                B. C.                D.
  12. 在氯化铝和硫酸铝的混合溶液中，若不计水解，当其中时，下列判断正确的是（    ）
A.       B.
C.     D. 与物质的量相等
  13. 当温度升高时，气体能分解成气体。现将一定量的气体放入某一密闭器中使温度升高，让其分解，当有分解时，该反应达到平衡。平衡时反应混合气体的平均相对分子质量为，则的相对分子质量为      。
  14. 在浓度为的盐酸中加入溶液，过滤后，滤液与足量的小苏打反应，放出标准状况下气体的体积为多少升？
15. 向一定量的未知浓度的氯化钡溶液中加入硝酸银溶液使完全沉淀，其结果是生成溶液的质量与所加入的硝酸银溶液的质量相等，求氯化钡的质量分数浓度？
16. 往溴化亚铁溶液中缓慢通入（STP），结果溶液中有溴离子被氧化成溴单质，求原溴化亚铁溶液的摩尔浓度。
17. 硝酸铜和硝酸银的混合液，已知溶液中，往其中加入一定量锌粉充分振荡后过滤，沉淀物经干燥后称重为，将此沉淀置于盐酸中无气体放出，往滤液中滴入无沉淀，然后加入过量氢氧化钠溶液至沉淀量不变时，过滤将沉淀加热至恒重后残余物称量为，试求参加反应的锌的质量为多少克？
18. 准确称取铝土矿（含、、）样品，放入盛有硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入的溶液，产生沉淀的物质的量（）与所加溶液体积（）的关系如图所示，求硫酸的物质的量的浓度。

例题答案[例1解析：来自两方面：粗盐中原有，除杂过程中产生的。根据守恒可知，后者可由加入的和来确定，即除杂中生成的为：。所以粗盐中为：
答案： 
[例2解析：与溶液的反应为：

在足量的时，混合气体可全部被吸收转化成盐和。我们不必设多个未知数，只要认真观察两种盐的化学式会发现：元素和元素的物质的量之比为，由氮原子物质的量即为所需的物质的量：
∴ 答案：D
例三 解析：因为KCl中nK+=nCl—、KBr中nK+=nBr—，所以原溶液中c（K+）= c（Cl—）+ c（Br—）答案是B。
例四 解析：最后溶液中溶质全部是，由化合价可知：

∴
答案：C
2. 电荷守恒：
例一解： C(Al3+)＝（6.5×2 – 2×2）÷3 mol/L ＝　3 mol/L
反应后溶液中的溶质为NaSO4 NaAlO2
N(Na+)=2 ×n(SO42-)+n(Al3+)=3.2 mol
V(NaOH)=3.2 mol ÷ 1.6 mol/L =2 L
例二解析：化学反应方程式为：

我们用流程图来表示会更清晰一些：
溶液A

在溶液A中的阴离子为、阳离子为、、，根据电荷守恒有：

答案：镁带物质的量为：。
例三 解析：根据电荷守恒，溶液中c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO—）+c（OH—）。因为
c（CH3COO—）=c（Na+），所以c（H+）=c（OH—）。 答案是C。
3，电子相等（守恒）
例一 解：所有反应结束后，铜全部被氧化为+2价，氧气全部被还原为-2价，而硝酸中的各元素的化合价没有变化，故铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数，因此所需氧气的物质的量为
n(O2)=(6.4÷ 64)×2 ÷4=0.05 mol
所需氧气的体积为V(O2)=22.4 ×0.05=1.12L
例二 解析：由反应物、生成物可知：
失为：失
：失
得为：，得
根据得、失数相等，有：

答案：C
例三 解析：根据题干提供的条件，由可逆反应2NO2 N2O4 求出开始放出的NO2的物质的量，即：n（NO2）= 。根据得失电子守恒可知铜和镁共失电子0.23mol,又根据Cu2+~Cu(OH)2,Mg2+~Mg(OH)2可知铜和镁最终生成氢氧化物沉淀增加了0.23molOH—的质量。求出沉淀的质量为4.6+0.23 答案是C
例四 解：在阴极生成的气体应该是H2，同时还生成铜，在阳极生成的气体应该是O2，
设原溶液中的Cu2+浓度为A  mol/L，则： 0.5 ×A × 2 + 0.5 × 2 =  0.5 × 4             A=2
5. 综合守恒：解析：为了便于分析各量之间的关系，先据题目画出图（图示法分析题）

（1）由钙守恒得：
     —

     由电子守恒得：
—  —

     ——

     则：
       ：
（2）方法一：根据守恒可得：
    中的来自于单质钠和与即：

    则
    解得：
    则：
    ：
方法二：根据碳守恒，中的来自于和。
        则
方法三：根据守恒；、中的等于，消耗的和余下的。
— —

        ——

        则

【试题答案】 1. B  2. B、D 3. D  4. C  5. C  6. D 7. B  8. A  9. B、D 10. B  11. A、D  12. D 13.
14. 解：由于与反应生成，与上一反应：和生成无关，所以中可直接用于计算：
  —

15. 解：根据“质量守恒定律”：由生成溶液的质量与加入硝酸银溶液质量相等推知，溶液质量与生成沉淀的质量相等。
  设溶液质量为，质量分数浓度为。

16. 解析：由于还原性，既然有单质生成，则全变为。设原溶液中有，则生成。剩余：，生成：。
  根据电荷守恒有：

  则
17. 解析：加入一定量粉后，所得滤液中离子物质的量守恒，滤液为和溶液，据题意剩余物质为，在过量碱中被溶解发生反应：，生成的偏锌酸钠易溶于水，设参加反应的为，据守恒有：

18. 解：溶液时，沉淀的量最多，这时沉淀是和，而溶液中的溶质仅仅是，