守恒法解題事半功倍

【摘 要】本文就守恒思想，列舉了中學化學中常用的守恒法及其應用。

【關鍵詞】守恒法 解題

守恒法是一種中學化學典型的解題方法，它利用物質變化過程中某一特定的量固定不變來列式求解，可以免去一些復雜的數學計算，大大簡化解題過程，提高解題速度和正確率。它的優點是用宏觀的統攬全局的方式列式，不去探求某些細枝末節，直接抓住其中的特有守恒關系，快速建立計算式，巧妙地解答題目。

化學反應的實質是原子間重新組合，依據質量守恒定律在化學反應中存在一系列守恒現象，如：質量守恒、原子守恒、元素守恒、電荷守恒、電子得失守恒等，利用這些守恒關系解題的方法叫做守恒法。質量守恒就是化學反應前后各物質的質量總和不變，在配制或稀釋溶液的過程中，溶質的質量不變。原子守恒即反應前后主要元素的原子的個數不變，物質的量保持不變。元素守恒即反應前后各元素種類不變，各元素原子個數不變，其物質的量、質量也不變。電荷守恒即對任一電中性的體系，如化合物、混合物、溶液、膠體等，電荷的代數和為零，即正電荷總數和負電荷總數相等。電子得失守恒是指在發生氧化還原反應時，氧化劑得到的電子數一定等于還原劑失去的電子數，無論是自發進行的氧化還原反應還是以后將要學習的原電池或電解池均如此。物料守恒是指電解質溶液中某一組分的原始濃度等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和，它實質上也是元素守恒。

1. 質量守恒

[例1] 在臭氧發生器中裝入100mLO2 ，經反應3O2 2O3，最后氣體體積變為95mL（體積均為標準狀況下測定），則反應后混合氣體的密度為多少？

[解析] 根據質量守恒定律反應前后容器中氣體的質量不變，等于反應前100mLO2的質量。則反應后混合氣體的密度為： （0.1L/22.4 L·mol -1 × 32g·mol -1）/0.095L = 1.5 g·L -1

2. 元素守恒

[例2] 將幾種鐵的氧化物的混合物加入100mL、7mol·L-1的鹽酸中。氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56L（標況）氯氣時，恰好使溶液中的Fe2+完全轉化為Fe3+，則該混合物中鐵元素的質量分數為 （ ）

A. 72.4% B. 71.4% C. 79.0% D. 63.6%

[解析] 鐵的氧化物中含Fe和O兩種元素，由題意，反應后，HCl中的H全在水中，O元素全部轉化為水中的O，由關系式：2HCl～H2O～O，得：n（O）=1/2×n（HCl）=1/2×0.7mol=

0.35mol，m（O）=0.35mol×16g·mol-1=5.6g；而鐵最終全部轉

化為FeCl3，n（Cl）=2n（Cl2）+n（HCl）=0.56L ÷22.4L/mol×2+0.7mol=

0.75mol，n（Fe）=1/3 × n（Cl）=1/3×0.75mol=0.25mol，m（Fe）=

0.25mol×56g·mol-1=14 g，則鐵的質量分數為：14/（14+ 5.6）×100%=71.4% 。

3. 電荷守恒

[例3] 已知某H2SO4、FeSO4、Fe2（SO4）3的混合溶液100 mL，其中陽離子濃度相等，SO42-濃度為6 mol/L，則此溶液還可溶解鐵粉的質量為 。

[解析] 根據溶液中電荷守恒得：c（H+）+2c（Fe2+）+3c（Fe3+）=2c（SO42-），又因為溶液中的陽離子濃度相等，所以陽離子的濃度均為2 mol/L.加入鐵粉后，最終溶液中全部為FeSO4，即鐵的總物質的量與硫酸根離子的物質的量相等，因此繼續溶解的鐵的物質的量為：6 mol/L×0.1 L-2 mol/L×0.1 L×2=0.2 mol，其質量為：0.2 mol×56 g/mol=11.2 g。

4. 得失電子守恒法

[例4] 將m mol的Cu2S跟足量稀HNO3反應，生成Cu（NO3）2、H2SO4、NO和H2O，則參加反應的HNO3中被還原的HNO3的物質的量是（ ）

A. 4m mol B. 10m mol C. 10m/3 mol D. 2m/3 mol

[解析] 由反應物、生成物可知：

失電子的為：Cu+（+1→+2），失1 mol電子

（→+6），失8 mol電子

得電子的為： （+5→+2），得3 mol電子

根據得、失電子數相等，有：

1×2×m+8×m=3n（HNO3）還

n（HNO3）還=mol.

[答案]C

5.物料守恒

[例5] 0.1 mol/L NaHCO3（溶液）中有關粒子濃度（mol/L）的關系式，正確的是 （ ）

A.c（Na+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（H+）>c（OH-）

B.c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（OH-）

C.c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）

D.c（Na+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）

[解析] NaHCO3（溶液）中存在水解平衡：HCO3-+H2OOH-+H2CO3和電離平衡：HCO3-H++CO32-。根據電荷守恒，知C選項正確，B選項錯誤；根據NaHCO3（溶液）中，n（Na）=n（C），而C元素存在于HCO3-、CO32-、H2CO3中，D選項正確；NaHCO3（溶液）顯堿性，c（OH-）>c（H+），故A選項錯誤。

[答案] CD