化學(xué)計(jì)算中的守恒思想

史永鑫

(安徽省蕪湖市安徽師范大學(xué)附屬中學(xué) 241001)

守恒思想是中學(xué)化學(xué)計(jì)算中最常用的重要解題思想之一，包括質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒等方面.其特點(diǎn)是技巧性很強(qiáng)，可以大大簡化計(jì)算步驟，從而快速解題.例如在Cu、Ag等金屬及其合金與HNO3反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算中可以將守恒思想用到極致.

筆者用來自一線教學(xué)中的一道經(jīng)典例題進(jìn)行交流，以供讀者參考.

(1)稀釋后的溶液中HNO3的物質(zhì)的量濃度.

(2)被還原的HNO3得到的電子的物質(zhì)的量.

(3)生成NO氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況).

解析為了審題更直觀，首先根據(jù)題意寫出化學(xué)反應(yīng)的表達(dá)式：

Cu+HNO3→Cu(NO3)2+NO2↑+NO↑+H2O

由Cu原子守恒：

n(Cu2+)=n(Cu)=3.2 g/64 g/mol=0.05mol

又根據(jù)電荷守恒(溶液的電中性原理)：

由于溶液呈酸性，故c(OH-)忽略不計(jì)，所以等式：

成立,而H+～HNO3，故n(HNO3)=n(H+)=0.20×1-0.05×2=0.1 mol，即稀釋后c(HNO3)=0.1 mol/L.

(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒：

被還原的HNO3得到的n(e-)恰好等于反應(yīng)中Cu失去的n(e-)，

即n(e-)HNO3得=n(e-)Cu失=2×0.05mol=0.10mol.

(3)設(shè)n(NO)=xmol，n(NO2)=ymol:

分析N原子情況：

反應(yīng)前n(N)=n(HNO3)前=0.26mol

根據(jù)N原子守恒：

x+y+0.20=0.26mol ①

再次利用得失e-守恒：

3x+y=0.10mol ②

聯(lián)立方程①②解得：

n(NO)=x=0.02mol，n(NO2)=y=0.04mol

標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(NO)=448mL.

答案：

(1)稀釋后c(HNO3)=0.1 mol/L.

(2)被還原的HNO3得n(e)=0.10mol.

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(NO)=448mL.

點(diǎn)評本題中兩次用到“原子守恒”，兩次用到“得失電子守恒”，一次用到“電荷守恒”，守恒思想在這里可謂已經(jīng)用到極致.

類似習(xí)題：

1. 56g Fe粉投入500g稀HNO3中，兩者恰好完全反應(yīng)放出NO，溶液增重26g，則反應(yīng)后溶液中的金屬陽離子為( ).

A．只有Fe3+

B. 只有Fe2+

C．有Fe2+和Fe3+

D．無法確定

答案：A，提示：得失電子守恒

2. 14 g銅、銀合金與足量的某濃度的硝酸反應(yīng)，將放出的氣體與1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氧氣混合，通入水中恰好全部被吸收，則合金中銅的質(zhì)量為( ).

A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．1.6 g

答案：C，提……