守恒法解題的基本技巧

一

守恒法是中學化學解題的典型方法，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，不去探求某些細微末節，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，這種方法主要從以下六個方面考慮。

1.質量守恒。它是根據化學反應前后反應物的總質量與生成物的總質量相等的原理，進行計算或推斷。主要包括:反應物總質量與生成物總質量守恒;反應中某元素的質量守恒;結晶過程中溶質總質量守恒;可逆反應中反應過程總質量守恒。

2.物質的量守恒。它是根據反應前后某一物質的量不變的原理進行推導和計算的方法。這種方法可以應用于多步反應中的計算，可簡化計算過程，減少數學計算，一步得出結果。

3.原子守恒。它是依據反應前后原子的種類與個數都不變的原理，進行推導或計算的方法。

4.離子守恒。它是根據反應(非氧化還原反應)前后離子數目不變的原理進行推導和計算的方法。用這種方法計算不需要化學反應式，只需要找到反應起始和終止時離子的對應關系，即可通過簡單的守恒關系，計算出所需結果。

5.電子守恒。它是依據氧化還原反應中電子的總數相等的原理進行推導和計算的方法。它廣泛應用于氧化還原反應中的各種計算，甚至還包括電解產物的計算。

6.電荷守恒。它是利用反應前后離子所帶電荷總量不變的原理，進行推導或計算的方法。常用于溶液中離子濃度關系的推斷，也可用此原理列等式進行有關反應中某些量的計算。

二

例1:有一在空氣中放置了一段時間的KOH固體，經分析測知其含HO2.8%、含KCO37.3%，取1克該樣品投入25ml、2摩/升的鹽酸中后，多余的鹽酸用1.0摩/升的KOH溶液30.8ml恰好完全中和，蒸發中和后的溶液可得到固體()。

A.1克 B.3.725克 C.0.797克 D.2.836克

解析:本題化學反應復雜，數字處理繁瑣，但若根據Cl守恒，便可以看出:蒸發溶液所得KCl固體中的Cl，全部來自鹽酸中的Cl，即:生成的n(KCl)=n(HCl)。

m=0.025L×2mol/l×74.5g/mol=3.725g，答案為B。

例2:將KCl和KBr混合物13.4克溶于水配成500mL溶液，通入過量的Cl，反應后將溶液蒸干，得固體11.175g，則原溶液中K、Cl、Br的物質的量之比為()。

A.3∶2∶1 B.1∶2∶3 C.1∶3∶2 D.2∶3∶1

解析:此題的解法有多種，但作為選擇題，可以從答案中求解。原溶液中含有K、Cl、Br，由電荷守恒可知:n=n+n，選項中符合這一關系式的只有答案A。

例3:將純鐵絲5.21克溶于過量稀鹽酸中，在加熱條件下，用2.53克KNO去氧化溶液中Fe，待反應后剩余的Fe離子尚需12ml0.3摩/升KMnO溶液才能完全氧化，則KNO被還原后的產物為()。

A.N B.NO C.NO D.NHNO

解析:根據氧化還原反應中得失電子的總數相等，Fe變為Fe失去電子的總數等于NO和MnO得電子的總數。設n為KNO的還原產物中N的化合價，則:

5.21g/56g/mol×(3-2)=0.012L×0.3mol/L×(7-2)+2.53g/101g/mol×(5-n)

解之得n=3，故KNO的還原產物為NO，故答案為B。

例4:已知某強氧化劑[RO(OH)]能被硫酸鈉還原到較低價態，如果還原含2.4×10mol[RO(OH)]的溶液到低價態，需12mL0.2mol/l的亞硫酸鈉溶液，那么R元素的最終價態為()。

A.+3 B.+2 C.+1 D.-1

解析:因為在[RO(OH)]中，R的化合價為+3價，它被亞硫酸鈉還原的同時，亞硫酸鈉被氧化只能得硫酸鈉，硫的化合價升高了2價，根據2.4×10mol[RO(OH)]與12ml×0.2mol/l=0.0024mol的亞硫酸鈉完全反應，亞硫酸鈉共升0.0024×2=0.0048價，則依照升降價守恒，2.4×10mol[RO(OH)]共降也是0.0048價，所以每mol[RO(OH)]降了2價，R原為+3價，必須降為+1價，故不需配平方程式可直接選C。

例5:(2000年春季高考25題)用1L10mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO，所得溶液中CO和HCO的物質的量濃度之比是()。

A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2

解析:設反應生成的NaCO的物質的量為x，生成的NaHCO的物質的量為y，則:

2x+y=10mol/l×1L(Na守恒)，x+y=0.8mol(C守恒)

求出:x=0.2mol，y=0.6mol。

則C(CO)∶C(HCO)=1∶3，故應選A。

例6:(1999年上海高考題)把0.02mol/L的HAc溶液和0.01mol/L的NaOH溶液等體積混合，則混合溶液中微粒濃度關系正確的是()。

A.C(Ac)>c(Na)

B.C(HAc)>c(Ac)

C.2C(H)=C(AC)-C(HAC)

D.c(HAC)+C(AC)=0.01mol/L

解析:此題實質上是0.05mol/L的HAc溶液和0.05mol/L的NaOH溶液的混合溶液。

由電荷守恒關系可得:

C(H)+C(Na)=C(Ac)+C(OH) …………(1)

由物料守恒關系可得:

C(HAC)+(AC)=C(Na)×2=0.01mol/L……(2)

由(2)可知D正確。

將(1)×2+(2)可得:

2C(H)=C(Ac)+2C(OH)-C(HAc)%……(3)

故C選項錯誤。

例7:(上海高考題)將1.92gCu粉與一定量濃HNO反應，當Cu粉完全作用時，收集到氣體1.12L(標況)，則所消耗的HNO的物質的量是()。

A.mol B.0.11molC.0.09molD.0.08mol

解析:由物料守恒1.92gCu和HNO完全反應后，生成0.03molCu(NO)，即消耗HNO0.06mol;產生氣體不管是NO還是NO，均需HNO0.05mol，故共消耗HNO0.11mol。選B。

例8:(全國高考題)一定條件下NHNO受熱分解的未配平的化學方程式為:

NHNO=HNO+N+HO

在反應中被氧化與被還原的氮原子數之比為()。

A.5∶3 B.5∶4 C.1∶1 D.3∶5

解析:根據得失電子守恒可得:

被氧化與被還原的氮原子數之比為5∶3，選A。