守恒思想在解題中的應(yīng)用

守恒，無(wú)處不在，是高考的熱點(diǎn)。在解題過(guò)程中可以利用守恒關(guān)系進(jìn)行推理。運(yùn)用守恒思想解題既可避免書(shū)寫(xiě)繁瑣的化學(xué)方程式，提高解題效率，又可避免在紛紜復(fù)雜的解題背景中尋找關(guān)系式，提高解題的準(zhǔn)確度，現(xiàn)總結(jié)如下。

一、電子守恒:反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，則還原劑失去電子數(shù)=氧化劑得到電子數(shù)，稱為電子守恒。

【例1】 向含amolNa2S和bmolNa2S2O3的混合液中加入足量的稀硫酸酸化，反應(yīng)完全后，得到沉淀(a+2b)mol，原混合液中a和b的關(guān)系是()。

A.a=2bB.2a=b

C.a>2bD.2a>b

解析:由于amolNa2S和bmolNa2S2O3中的S元素全部轉(zhuǎn)變?yōu)镾沉淀，硫元素的化合價(jià)發(fā)生了改變，是氧化還原反應(yīng)，得失電子總數(shù)守恒。amolNa2S中的硫元素化合價(jià)從-2價(jià)變?yōu)?價(jià)，失去2amol電子，bmolNa2S2O3中的+2價(jià)的S變?yōu)?價(jià)，得到4bmol電子，由得失電子總數(shù)守恒得a=2b。

此法不涉及具體的化學(xué)反應(yīng)，只根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——得失電子守恒，就可得出正確答案。解題速度快，方法最佳。

二、質(zhì)量守恒:參加反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)量之和等于生成物質(zhì)量之和

【例2】 在反應(yīng)X+2Y=R+2M中，已知R和M的摩爾質(zhì)量之比為22∶9，當(dāng)1.6gX和Y完全反應(yīng)后，生成4.4gR，則此反應(yīng)中Y和M的質(zhì)量之比為()。

A.16∶9B.23∶9C.32∶9D.46∶9

解析:X + 2Y = R + 2M

22 2×9

4.4m(M)

m(M)=3.6(g)

依據(jù)質(zhì)量守恒m(Y)=4.4+3.6-1.6=6.4(g)

m(Y)∶m(M)=6.4∶3.6=16∶9

答案:A。

三、電解質(zhì)溶液中的守恒:電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較問(wèn)題，是高考的熱點(diǎn)之一。它能有效地測(cè)試出學(xué)生對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)、電離平衡、電離度、水的電離、pH、離子反應(yīng)、鹽類水解等基本概念的掌握程度及對(duì)這些知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。如能運(yùn)用電解質(zhì)溶液中的電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒，就能很好地解決這類問(wèn)題。

【例3】 在Na2CO3溶液中，下列關(guān)系正確的是()。

A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO-3)+2c(CO2-3)

B.c(Na+)=2c(HCO-3)+2c(CO2-3)+2c(H2CO3)

C.c(OH-)=c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)

D.c(Na+)>c(CO2-3)>c(HCO-3)>c(OH-)>c(H+)

解析:1.根據(jù)電荷守恒:電解質(zhì)溶液中所有陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)相等，可知A選項(xiàng)正確。

2.根據(jù)物料守恒:電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會(huì)發(fā)生變化變成其他離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會(huì)改變的。在Na2CO3溶液中鈉原子的量是碳原子的2倍，由于CO2-3少量水解生成HCO-3、HCO-3又水解生成H2CO3，而使碳元素以CO2-3、HCO-3、H2CO3形式存在，所以選項(xiàng)B正確。

3.根據(jù)質(zhì)子守恒:依據(jù)H2OH++OH-知，水電離產(chǎn)生的H+和OH-的物質(zhì)的量相等，無(wú)論在溶液中該H+和OH-以什么形式存在。所以C選項(xiàng)正確。

4.在Na2CO3溶液中:由Na2CO3=2Na++CO2-3，CO2-3+H2O=HCO-3+OH-，

HCO-3+H2O=H2CO3+OH-可知:C(OH-)>c(HCO-3)。因此D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

四、化學(xué)式中正負(fù)化合價(jià)總數(shù)守恒

【例4】 某些試劑可用來(lái)凈水。水處理中使用的一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑的化學(xué)式可表示為[Al2(OH)nClm#8226;yH2O]x，式中m等于()。

A.3-nB.6-nC.6+nD.3+n

解析:在[Al2(OH)nClm#8226;yH2O]x中正負(fù)化合價(jià)總數(shù)守恒，則有:

3×2=1×n+1×m，m=6-n。

答案為B。

五、原子守恒

【例5】 把a(bǔ)g鐵鋁合金粉末溶于足量鹽酸中，加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，過(guò)濾出沉淀，經(jīng)洗滌、干燥、灼燒，得到紅棕色粉末的質(zhì)量仍為ag，則原合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()。

A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%

解析:題中反應(yīng)用圖示分析如下:

從圖中可以看出Fe最終以Fe2O3的形式存在，根據(jù)鐵元素在反應(yīng)過(guò)程是守恒的，F(xiàn)e2O3中氧的量等于合金中的鋁的質(zhì)量:Al%=(16×3/160)×100%=30%。

所以答案為D。

總之，有些化學(xué)計(jì)算題，由于數(shù)據(jù)眾多、反應(yīng)多步且復(fù)雜，常常使學(xué)生解題時(shí)陷入困境，而運(yùn)用守恒法則能快速準(zhǔn)確地解題。

(責(zé)任編輯 廖銀燕)