淺談守恒規(guī)律在計(jì)算中的應(yīng)用

在化學(xué)計(jì)算中如果巧妙運(yùn)用守恒規(guī)律可以快速準(zhǔn)確地得出結(jié)果，而守恒規(guī)律它包括質(zhì)量守恒、氧化還原反應(yīng)的電子守恒、電荷守恒，這些規(guī)律為簡(jiǎn)化解題步驟提供了依據(jù)。

一、質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒是指參加反應(yīng)的物質(zhì)反應(yīng)前后質(zhì)量相等，因此在計(jì)算中先確定反應(yīng)物和生成物的總質(zhì)量，再利用質(zhì)量守恒列出等式進(jìn)而求解。

【例1】 已知Q和R的摩爾質(zhì)量之比為9∶22，在反應(yīng)X+2Y=2Q+R中，當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng)后，生成4.4gR，則參與反應(yīng)的Y和生成Q的質(zhì)量之比為()。

A.46∶9B.32∶9C.23∶9D.16∶9

分析:X+2Y=2Q+R中Q和R的摩爾質(zhì)量之比為9∶22，且已知R的質(zhì)量為4.4g，可以求出Q的質(zhì)量為3.6g，利用質(zhì)量守恒可求出Y的質(zhì)量為(4.4+3.6-1.6)=6.4g，則Y和Q質(zhì)量之比為16∶9。

二、電子守恒電子守恒是指氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，利用該規(guī)律進(jìn)行列式計(jì)算可迅速解。解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵是找到得失電子數(shù)。

【例2】 一定質(zhì)量的銅與某濃度的HNO3反應(yīng)生成NO2、NO、N2O4混合氣體，該混合氣體與標(biāo)況下1.68LO2完全反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HNO3，向生成的鹽溶液中加入2mol/LNaOH溶液使Cu2+完全沉淀，求所加NaOH溶液的體積。

分析:由于Cu與HNO3、氮的氧化物與O2這兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，既然是氧化還原反應(yīng)，必然遵循得失電子守恒定律，Cu失去電子給了硝酸中的氮，生成氮的氧化物，而氮的氧化物失電子給了氧氣，即Cu失去的電子數(shù)等于氧氣得到的電子數(shù)。設(shè)Cu的物質(zhì)的量為xmol，2x=1.68L22.4L/mol×4，即x=0.15mol，再根據(jù)Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，即可求出V(NaOH)=150mL。

三、元素守恒化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒，而該守恒定律的實(shí)質(zhì)是元素種類不變，原子個(gè)數(shù)不變.因此可利用此關(guān)系建立等式，解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵是找出關(guān)鍵元素。

【例3】 一容器中盛有暴露過(guò)的KOH固體，經(jīng)分析知其內(nèi)含H2O7.62%，K2CO32.38%，KOH90%，若將1g此樣品加入到46.0mL1mol/L的鹽酸中，過(guò)量的酸再用1.07mol/LKOH溶液中和，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體的質(zhì)量為()。

A.3.43gB.4.00g

C.4.50gD.無(wú)法計(jì)算

分析:最終所得固體為KCl，根據(jù)Cl元素守恒可以快速求解:n(KCl)=n(Cl-)=n(HCl)=0.046L×1mol/L=0.046mol，n(KCl)=3.43g。

四、電荷守恒電荷守恒是利用反應(yīng)前后離子所帶電荷總量不變。解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵先確定體系，并找出陰陽(yáng)離子，把離子濃度轉(zhuǎn)化成電荷濃度，然后列等式進(jìn)行計(jì)算。

【例4】 向一定量的FeO、Fe、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/LHCl，恰好使混合物完全溶解，同時(shí)放出224mL(標(biāo)況)的氣體，在所得的溶液中加入KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到的鐵的質(zhì)量是()。

A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.無(wú)法計(jì)算

分析:反應(yīng)后的溶液中加入KSCN無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明反應(yīng)后的溶液中只有Fe2+。根據(jù)電荷守恒原理有n(Fe2+)=12n(Cl-)=0.1L×1mol/L=0.1mol，即m(Fe)=0.1mol×56g/mol=5.6g。

綜上所述，守恒規(guī)律在化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，因此，我們必須熟練地掌握守恒規(guī)律。

(責(zé)任編輯 廖銀燕)