運用守恒法，智解硝酸難題

楊曉娟??

摘要：金屬與硝酸反應的計算題型變化多樣，解題方法靈活，是高考的必考考點。將守恒法靈活的運用于化學計算題中，可以避免繁瑣的計算過程，達到事半功倍的效果。為了讓學生對守恒思想做到更好的掌握與運用，教師可以結合原子守恒法、電子守恒法、電荷守恒法在硝酸反應計算題中的應用進行講解。

關鍵詞：化學；守恒法；計算

守恒法是指在化學反應過程中，利用反應物的量等于生成物的量這一規律來解題的一種方法。運用守恒思想解題，可以提高做題的效率，達到快速準確解題的目的。為了讓學生學會熟練的建立等量關系，達到速算效果，教師通過運用守恒法，用案例作為輔助，探究守恒思想在解高中化學硝酸難題中的應用。

一、 原子守恒法

原子守恒法解題的依據是在一個反應體系中，反應無論進行的多么復雜，同一原子的個數不會發生變化。抓住原子守恒關系，在化學計算中靈活的應用，可以避免繁瑣的計算過程，快速求解。

例1在一定量的濃HNO3中加入1.92 g銅粉，反應一段時間使銅粉逐漸溶解，得到顏色逐漸變淺的氣體，待銅粉全部作用后，收集得到混合氣體1.12 L（在標準狀況下測得），求反應過程中共消耗了多少摩爾的HNO3？

分析：根據題意，問題是求反應中HNO3的消耗量。HNO3在與金屬反應過程中，一部分HNO3被還原生成混合氣體，另一部分HNO3未被還原而生成硝酸鹽，根據原子守恒定律，這兩部分中總N原子的摩爾量與反應中消耗的HNO3中的N原子的摩爾量相同。

解：被還原的HNO3的摩爾量為：n（HNO3）=1.12 L22.4 L·mol-1=0.05 mol，生成的Cu（NO3）2的摩爾量為：n（Cu）=1.92g64 g·mol-1=0.03 mol，即n[Cu（NO3）2]=0.03 mol，

消耗的HNO3的摩爾量為：n（HNO3）=0.05 mol+0.03 mol×2=0.11 mol。

評注：解答本題的關鍵是認真審題，能夠正確分析出被還原的HNO3的摩爾量與生成的混合氣體的摩爾量相等，未被還原的HNO3的摩爾量與生成的Cu（NO3）2的摩爾量相等，利用原子守恒法，通過N原子守恒，得到正確答案。

二、 電荷守恒法

電荷守恒法的解題依據是電解質溶液顯電中性，溶液中正電荷總數與負電荷總數相等。一般解題過程為，準確分析出電解質溶液中的陽離子與陰離子及其所帶的電荷數，根據電荷守恒定律，列出關系式，快速得到正確答案。

例2將6.4 g Cu加入50 ml未知濃度的硝酸溶液中，反應中Cu全部發生作用，假設反應生成的混合氣體為NO和NO2，用蒸餾水稀釋反應后的溶液，當稀釋至100 ml時，硝酸根的濃度為3mol·L-1，求溶液被稀釋后的pH值為多少？

分析：本題通過常規解題法解題比較麻煩，可以使用電荷守恒法。以反應結果為主，過量的HNO3與金屬發生反應時，反應后的溶液中僅存在極少量的OH-，可以忽略，反應后的溶液為Cu（NO3）2與HNO3的混合溶液。

解：溶液中的電荷守恒關系式為：c（NO-3）+c（OH-）=2c（Cu2+）+c（H+），c（Cu2+）=0.1 mol·L-10.1 L=1 mol·L-1，c（NO-13）=3 mol·L-1，忽略OH-的濃度，c（H+）=1 mol·L-1，pH=-lgc（H+）=0。

評注：本題是用電荷守恒法求溶液pH值的典型例題，通過分析題目確定反應后的電解質溶液，確定溶液中存在的陰離子與陽離子及其所帶的電荷數，通過電荷守恒法，進行相應計算求得溶液的pH值。

三、 電子守恒法

電子守恒法的依據是在氧化還原反應中，氧化劑被還原得到的電子數等于還原劑被氧化失去的電子數。在氧化還原反應中，應用電子守恒法可以準確快速的求出氧化劑與還原劑的量及其元素的價態等物理量。

例3將4.6 g鎂與銅的合金加入濃硝酸中，使其完全溶解，在標準狀況下測得有4480 ml NO2和336 ml N2O4生成，假設將過量的NaOH溶液加入反應后的溶液體系中，求有多少克的沉淀生成？

分析：學生在解題前要知道問題中的沉淀物質指的是Mg（OH）2和Cu（OH）2的混合物，可以理解成金屬合金的質量與生成沉淀的OH-的質量之和，即為沉淀物的質量。題目中金屬合金的質量是已知的，可以通過電子守恒法間接求出OH-的質量。

解：在反應過程中，Cu與Mg被氧化生成Cu2+與Mg2+，通過電子守恒得：2×n（Cu+Mg）=n（NO2）×1+n（N2O4）×2，解得：n（Cu+Mg）=0.115mol，合金結合的OH-的摩爾量n（OH-）=2×0.115 mol=0.23 mol。

因此，m（沉淀）=m（合金）+m（OH-）=4.6 g+0.23 mol×17 g/mol=8.51 g。

評注：本題是利用電子守恒法解題的典型例題。學生在解這類計算題時，要認真仔細分析題目，準確理解各物質間的關系，學會用逆向思維分析問題，靈活的運用電子守恒法解題，提高做題效率。

綜上所述，守恒法是用宏觀的統攬全局的方式列式，抓住題中的特有守恒關系，高效快速的解答題目。教師要在教學中不斷探求新的教學方法，指導學生分析得出解題思路，順利解題。學生在日后的學習過程中應對這方面的例題多加練習，做到熟練應用。

參考文獻：

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