守恒法在化學(xué)解題中的應(yīng)用

掌握守恒法可以簡(jiǎn)化解題過程，提高解題速度和準(zhǔn)確率。守恒法一般包括質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒，以及一些化學(xué)變化前后恒定不變的量。下面通過分類舉例，講解中學(xué)階段常見守恒法的適用范圍和解題思路。

一、質(zhì)量守恒

在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的反應(yīng)物的總質(zhì)量等于反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量，即反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變。

【例1】 將足量的金屬鈉投入到100gt°C的水中，恰好得到t°C時(shí)NaOH飽和溶液111g，則t°C時(shí)NaOH的溶解度為 克。

分析解答：由于2Na+2H2O=NaOH+H2，所以反應(yīng)前總質(zhì)量為m(Na)+m(H2O)，反應(yīng)后總質(zhì)量為m(NaOH溶液)+m(H2)。若設(shè)Na的物質(zhì)的量為xmol，則n（H2）=x/2mol.據(jù)質(zhì)量守恒定律有：23x+100=111+x/2×2，得x=0.5（mol)。

∴SNaOH=0.5mol×40g/mol=20g

二、原子守恒

在一些復(fù)雜多步的化學(xué)反應(yīng)過程中，雖然發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)多，但某些元素的物質(zhì)的量、濃度等始終沒有發(fā)生變化，整個(gè)過程中元素守恒。

【例2】 等體積的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含鋁的質(zhì)量與溶液中含鋁的質(zhì)量相等，則AlCl3和NaOH兩種溶液的物質(zhì)的量濃度之比為（ ）。

A.1∶3 B.2∶3 C.1∶4 D.2∶7

分析解答:（1）若AlCl3過量，則溶液中為過量的AlCl3，沉淀為：

Al（OH）3，因相等，各設(shè)為1，則Al3+為2，OH-為3，答案為B：2∶3。

（2）若NaOH過量，則溶液中為［Al（OH）4］-，沉淀為

Al（OH）3，因相等，各設(shè)為1，則Al3+為2，OH-為7。答案為D。

三、電子守恒（電子得失守恒，化合價(jià)升降總數(shù)相等）

在高中化學(xué)中，氧化還原反應(yīng)占有很重要的地位。而解決氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算題又是這部分知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在高考試題中常常出現(xiàn)。充分運(yùn)用守恒思維來解決計(jì)算題是必須掌握的方法。

氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)，得失電子守恒。

【例3】 24mL濃度為0.05mol/L的Na2SO3溶液，恰好與20mL濃度為0.02mol/L的K2Cr2O溶液完全反應(yīng)，則元素Cr在被還原的產(chǎn)物中的化合價(jià)是 。

分析解答：先根據(jù)化合價(jià)的改變確定得失電子的物質(zhì)。

由于題目指出Cr被還原，所以得電子的物質(zhì)是K2Cr2O7，失電子的物質(zhì)是Na2SO3。再根據(jù)化合價(jià)的改變分別找出1mol氧化劑、還原劑的得失電子數(shù)。設(shè)Cr元素被還原為+n價(jià)，∴1molK2Cr2O7在反應(yīng)中得電子數(shù)為：2×(6-n)mol，由于Na2SO3肯定被氧化為Na2SO4，∴1molNa2SO3在反應(yīng)中失電子數(shù)為：(6-4)×1mol=2mol。最后，根據(jù)反應(yīng)物的實(shí)際電子得失總數(shù)，列電子守恒關(guān)系求解：

0.05mol/L×24×10-3L×2=0.02mol/L×20×10-3L×2(6-n)

解得：n=3，即Cr在被還原的產(chǎn)物中化合價(jià)應(yīng)為+3價(jià)。

注意：任何氧化還原反應(yīng)都存在得失電子守恒，關(guān)鍵是要找準(zhǔn)化合價(jià)升、降的數(shù)量。

四、電荷守恒

電荷守恒法解題的依據(jù)是：在電解質(zhì)溶液中，不論存在多少種離子，溶液都是呈電中性的，即陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)等于陽離子所帶正電荷總數(shù)。

【例4】 有100mL氯化鎂、氯化鋁的混合溶液，其中c（Mg2+）=0.2mol#8226;L-1，c(Cl-)=1.3mol#8226;L-1，要使Mg2+完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，且與Al3+恰好分離，至少需2mol#8226;L-1的NaOH溶液的體積為（ ）。

A.80mL B.100mL

C.120mL D.140mL

分析解答：

因?yàn)镸g2++2OH-=Mg(OH)2，Al3++4OH-=［Al(OH)4］-，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為氯化鈉和四羥基合鋁酸鈉。

首先，在原混合溶液中由電荷守恒得：

0.1×1.3=n(Al3+)×3+0.2×0.1×2

所以n(Al3+)=0.03mol。

再由最終所得溶液的電荷守恒得：

n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)+n［Al(OH)4-］

=n(Cl-)+n(Al3+)=0.1×1.3+0.03=0.16（mol）

V(NaOH)=0.16mol/2mol#8226;L-1=0.08L=80mL

所以正確選項(xiàng)為A。

在解題時(shí)，如何選擇并應(yīng)用上述守恒方法是正確快速解題的關(guān)鍵。首先必須明確每一種守恒法的特點(diǎn)，然后挖掘題目中存在的守恒關(guān)系，最后巧妙地選取方法，才能正確地解答題目。

(責(zé)任編輯 廖銀燕）