有關(guān)守恒法在計(jì)算中的應(yīng)用

在化學(xué)計(jì)算中，學(xué)生如能巧妙運(yùn)用守恒的思想，往往能夠避繁就簡，取得事半功倍的效果。化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子間的重新組合，所以一切化學(xué)反應(yīng)都存在著物料守恒(質(zhì)量守恒，粒子個(gè)數(shù)守恒)，氧化—還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目相等(電子得失守恒，電量守恒)，化合物及電解質(zhì)溶液中陰陽離子電荷數(shù)相等(電荷數(shù))守恒，因此它們呈電中性。以上三點(diǎn)就是守恒解題的依據(jù)和基本題型。

1.(2008江蘇學(xué)測，28)一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對某工廠生產(chǎn)印刷電路板后所得廢液進(jìn)行探究(生產(chǎn)原理:2Fe+Cu=2Fe+Cu)。請按要求完成下列探究報(bào)告。

[探究目的]

從廢液中回收銅，并重新得到FeCl溶液。

[資料獲悉]

①3Fe+NO+4H=3Fe+NO↑+2HO

②有關(guān)金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH值:

Fe:2.7—3.7，Cu:5.2—6.4，F(xiàn)e:7.6—9.6。

[探究思路]

(1)先確定廢液的組成與各金屬離子的濃度。

(2)選擇合適試劑回收銅，并重新得到FeC1溶液。

[實(shí)驗(yàn)探究]

取幾滴廢液于試管中加水稀釋后，滴加KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，可知廢液中除含有Fe、Cu外，還含有Fe。

甲同學(xué)取10mL廢液，向其中加人足量的AgNO溶液，得到的沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，稱重8.61g。乙同學(xué)另取10mL廢液，加入某試劑將pH值調(diào)至4.0，使其中Fe轉(zhuǎn)化為Fe(OH)沉淀，而Fe、Cu仍留在廢液中，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒，冷卻后稱重得0.32g。

通過計(jì)算可知廢液中c(Fe)=?搖?搖 ?搖?搖?搖mol/L。

解析:本題實(shí)驗(yàn)探究部分求三種陽離子的濃度需要用到電荷守恒。

n(Cl)=n(AgCl)==0.06mol，則c(Cl)==6mol·L，

n(Fe)=n(FeO)×2=×2=0.004mol，

則c(Fe)==0.4mol·L

2.(2009江蘇學(xué)測，23)在硫酸鋁、硫酸鉀和明礬的混合溶液中，SO4的濃度為0.4mol/L，當(dāng)加入等體積0.4mol/L KOH溶液時(shí)，生成的沉淀恰好完全溶解。則反應(yīng)后溶液中K的濃度約為(?搖?搖?搖?搖)。

A.0.225mol/L B.0.25mol/L C.0.45mol/L D.0.9mol/L

由于當(dāng)加入等體積0.4mol/L KOH溶液時(shí)，生成的沉淀恰好完全溶解，根據(jù)關(guān)系式Al—4OH可以得出:原混合溶液中c(Al)×V×4=c(OH)×V，則c(Al)=0.1mol/L;

混合后:c(SO)=0.4mol/L÷2=0.2mol/L。

根據(jù)鋁元素守恒c(AlO)=0.4mol/L÷2=0.05mol/L，

根據(jù)電荷守恒c(K)=c(SO)×2+c(Alo)=0.2mol/L×2+0.05mol/L=0.45mol/L，故選C。

3.(2010江蘇學(xué)測，23)某溶液中可能含有下列6種離子中的某幾種:Cl、SO、CO、NH、Na、K。為確認(rèn)溶液組成進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):(1)200mL上述溶液，加入足量BaCl溶液，反應(yīng)后將沉淀過濾、洗滌、干燥，得沉淀4.30g，向沉淀中加入過量的鹽酸，有2.33g沉淀不溶。(2)向(1)的濾液中加入足量的NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生能促使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體1.12L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，假定產(chǎn)生的氣體全部逸出)。由此可以得出關(guān)于原溶液組成的正確結(jié)論是(?搖?搖?搖?搖)。

A.c(CO)=0.01mol·L，c(NH)>c(SO)

B.如果上述6種離子都存在，則c(Cl)>c(SO)

解析:由(1)可以得出:沉淀的成分有兩種，結(jié)合主題干可以確定成分為BaSO、BaCO，且n(BaSO)==0.01mol、n(BaCO)==0.01mol;則溶液中肯定有CO、SO，其物質(zhì)的量均為0.01mol。

由(2)可以得出:溶液中肯定有NH，且物質(zhì)的量為n(NH)==0.05mol。

根據(jù)電荷守恒發(fā)現(xiàn)NH提供的正電荷大于CO和SO提供的負(fù)電荷總量，所以溶液中肯定還要存在陰離子，而結(jié)合題干只可能是Cl。由于溶液中是否還有其他陽離子不能確定，故根據(jù)電荷守恒可以得出n(Cl)+n(SO)×2+n(CO)×2≥n(NH);

n(Cl)+0.01mol×2+0.01mol×2≥0.05mol;

n(Cl)≥0.01mol(當(dāng)無其他陽離子時(shí)取等于)。

故選B。