利用元素守恒巧解題

郭斌

守恒法是中學化學計算重要的解題方法之一，應用守恒法解題常能達到事半功倍的效果。

一、涉及多個反應型

例1一定量的乙醇在氧氣不足的條件下燃燒，得到CO、CO2和水的總質量為27.6 g,其中水的質量為10.8 g，計算參加反應的乙醇的質量是多少？生成一氧化碳的質量是多少？

解析乙醇完全燃燒生成二氧化碳和水的反應學生很熟悉，但乙醇不完全燃燒生成一氧化碳、二氧化碳和水的反應學生們不熟悉，如果用一個總反應來計算的話，學生配平起來會有困難，如果用兩個反應來計算又會較繁，但用元素守恒來算就會簡單得多。

生成物水中氫元素的質量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

設參加反應的乙醇的質量為x,則

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素質量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由題意得生成的CO、CO2總質量為：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假設生成CO的質量為y,則生成CO2的質量為16.8 g-y，根據碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=1.4 g

答：參加反應的乙醇的質量是9.2 g，生成一氧化碳的質量是1.4 g。

點撥本題應用元素守恒原則：即氫元素守恒（生成物水中氫元素的質量等于反應物乙醇中氫元素的質量）和碳元素守恒（生成物一氧化碳和二氧化碳中碳元素的質量等于反應物乙醇中碳元素的質量），將復雜的化學計算化簡，達到了快速準確解題的目的。

例2鋅粉、鋁粉、鐵粉、鎂粉的混合物3.8 g與一定質量的溶質質量分數為25%的稀硫酸恰好完全反應，將反應后的混合物蒸發水分得固體（不含結晶水）11 g，則反應中生成氫氣的質量為（）。

A.0.15 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此題涉及四個反應，如果應用化學方程式很難求解。但化學反應前后金屬元素的總質量守恒，由此可求生成物中硫酸根的質量為11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氫元素的質量為：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氫氣的質量為0.15 g，則答案A正確。

變式訓練18 g Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物與200 g質量分數為36.5%的鹽酸恰好反應，蒸干溶液，最終所得固體質量為（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.無法計算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反應后，溶液中CO2-3和HCO-3的物質的量之比約是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根據元素守恒可以得到以下關系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

鈉元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最終解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案為D。

點撥本題抓住碳元素守恒和鈉元素守恒來解，可以省去寫反應方程式，更節省時間。

二、涉及多步反應型

例4有一種含CaCO3與CaO的混合物，測得其中鈣元素的質量分數為50%，取該混合物16 g，經高溫煅燒后，將剩余固體投入足量的水中，固體全部反應生成Ca(OH)2，則生成Ca(OH)2的質量為（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根據鈣元素守恒可知氫氧化鈣中鈣元素的質量為：16 g×50%=8 g,求得氫氧化鈣的質量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正確。

例5用NH3制取HNO3要經歷如下反應：

①4NH3+5O2催化劑△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

問：現在有10 t NH3，理論上可以制得HNO3多少噸？

解析由以上三個化學方程式可知在氨轉化到硝酸中的過程中，氮元素（第三步反應生成的一氧化氮可以循環使用）守恒。

解氨中氮元素全部轉化為HNO3的質量為：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

點評應用元素守恒法可以簡化計算，提高解題速度和正確率。

(收稿日期：2013-11-12)

守恒法是中學化學計算重要的解題方法之一，應用守恒法解題常能達到事半功倍的效果。

一、涉及多個反應型

例1一定量的乙醇在氧氣不足的條件下燃燒，得到CO、CO2和水的總質量為27.6 g,其中水的質量為10.8 g，計算參加反應的乙醇的質量是多少？生成一氧化碳的質量是多少？

解析乙醇完全燃燒生成二氧化碳和水的反應學生很熟悉，但乙醇不完全燃燒生成一氧化碳、二氧化碳和水的反應學生們不熟悉，如果用一個總反應來計算的話，學生配平起來會有困難，如果用兩個反應來計算又會較繁，但用元素守恒來算就會簡單得多。

生成物水中氫元素的質量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

設參加反應的乙醇的質量為x,則

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素質量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由題意得生成的CO、CO2總質量為：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假設生成CO的質量為y,則生成CO2的質量為16.8 g-y，根據碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=1.4 g

答：參加反應的乙醇的質量是9.2 g，生成一氧化碳的質量是1.4 g。

點撥本題應用元素守恒原則：即氫元素守恒（生成物水中氫元素的質量等于反應物乙醇中氫元素的質量）和碳元素守恒（生成物一氧化碳和二氧化碳中碳元素的質量等于反應物乙醇中碳元素的質量），將復雜的化學計算化簡，達到了快速準確解題的目的。

例2鋅粉、鋁粉、鐵粉、鎂粉的混合物3.8 g與一定質量的溶質質量分數為25%的稀硫酸恰好完全反應，將反應后的混合物蒸發水分得固體（不含結晶水）11 g，則反應中生成氫氣的質量為（）。

A.0.15 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此題涉及四個反應，如果應用化學方程式很難求解。但化學反應前后金屬元素的總質量守恒，由此可求生成物中硫酸根的質量為11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氫元素的質量為：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氫氣的質量為0.15 g，則答案A正確。

變式訓練18 g Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物與200 g質量分數為36.5%的鹽酸恰好反應，蒸干溶液，最終所得固體質量為（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.無法計算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反應后，溶液中CO2-3和HCO-3的物質的量之比約是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根據元素守恒可以得到以下關系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

鈉元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最終解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案為D。

點撥本題抓住碳元素守恒和鈉元素守恒來解，可以省去寫反應方程式，更節省時間。

二、涉及多步反應型

例4有一種含CaCO3與CaO的混合物，測得其中鈣元素的質量分數為50%，取該混合物16 g，經高溫煅燒后，將剩余固體投入足量的水中，固體全部反應生成Ca(OH)2，則生成Ca(OH)2的質量為（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根據鈣元素守恒可知氫氧化鈣中鈣元素的質量為：16 g×50%=8 g,求得氫氧化鈣的質量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正確。

例5用NH3制取HNO3要經歷如下反應：

①4NH3+5O2催化劑△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

問：現在有10 t NH3，理論上可以制得HNO3多少噸？

解析由以上三個化學方程式可知在氨轉化到硝酸中的過程中，氮元素（第三步反應生成的一氧化氮可以循環使用）守恒。

解氨中氮元素全部轉化為HNO3的質量為：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

點評應用元素守恒法可以簡化計算，提高解題速度和正確率。

(收稿日期：2013-11-12)

守恒法是中學化學計算重要的解題方法之一，應用守恒法解題常能達到事半功倍的效果。

一、涉及多個反應型

例1一定量的乙醇在氧氣不足的條件下燃燒，得到CO、CO2和水的總質量為27.6 g,其中水的質量為10.8 g，計算參加反應的乙醇的質量是多少？生成一氧化碳的質量是多少？

解析乙醇完全燃燒生成二氧化碳和水的反應學生很熟悉，但乙醇不完全燃燒生成一氧化碳、二氧化碳和水的反應學生們不熟悉，如果用一個總反應來計算的話，學生配平起來會有困難，如果用兩個反應來計算又會較繁，但用元素守恒來算就會簡單得多。

生成物水中氫元素的質量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

設參加反應的乙醇的質量為x,則

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素質量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由題意得生成的CO、CO2總質量為：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假設生成CO的質量為y,則生成CO2的質量為16.8 g-y，根據碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=1.4 g

答：參加反應的乙醇的質量是9.2 g，生成一氧化碳的質量是1.4 g。

點撥本題應用元素守恒原則：即氫元素守恒（生成物水中氫元素的質量等于反應物乙醇中氫元素的質量）和碳元素守恒（生成物一氧化碳和二氧化碳中碳元素的質量等于反應物乙醇中碳元素的質量），將復雜的化學計算化簡，達到了快速準確解題的目的。

例2鋅粉、鋁粉、鐵粉、鎂粉的混合物3.8 g與一定質量的溶質質量分數為25%的稀硫酸恰好完全反應，將反應后的混合物蒸發水分得固體（不含結晶水）11 g，則反應中生成氫氣的質量為（）。

A.0.15 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此題涉及四個反應，如果應用化學方程式很難求解。但化學反應前后金屬元素的總質量守恒，由此可求生成物中硫酸根的質量為11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氫元素的質量為：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氫氣的質量為0.15 g，則答案A正確。

變式訓練18 g Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物與200 g質量分數為36.5%的鹽酸恰好反應，蒸干溶液，最終所得固體質量為（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.無法計算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反應后，溶液中CO2-3和HCO-3的物質的量之比約是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根據元素守恒可以得到以下關系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

鈉元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最終解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案為D。

點撥本題抓住碳元素守恒和鈉元素守恒來解，可以省去寫反應方程式，更節省時間。

二、涉及多步反應型

例4有一種含CaCO3與CaO的混合物，測得其中鈣元素的質量分數為50%，取該混合物16 g，經高溫煅燒后，將剩余固體投入足量的水中，固體全部反應生成Ca(OH)2，則生成Ca(OH)2的質量為（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根據鈣元素守恒可知氫氧化鈣中鈣元素的質量為：16 g×50%=8 g,求得氫氧化鈣的質量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正確。

例5用NH3制取HNO3要經歷如下反應：

①4NH3+5O2催化劑△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

問：現在有10 t NH3，理論上可以制得HNO3多少噸？

解析由以上三個化學方程式可知在氨轉化到硝酸中的過程中，氮元素（第三步反應生成的一氧化氮可以循環使用）守恒。

解氨中氮元素全部轉化為HNO3的質量為：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

點評應用元素守恒法可以簡化計算，提高解題速度和正確率。

(收稿日期：2013-11-12)