淺談用守恒思想解決高中化學(xué)計算題

摘要：化學(xué)計算是高中化學(xué)里一個重要環(huán)節(jié)，綜合性和技巧性強(qiáng)，而守恒思想是在高中化學(xué)計算中運用最廣泛的方法之一。

關(guān)鍵詞：守恒思想；高中化學(xué)；計算題

化學(xué)計算是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容，也是每年高考命題考查的范圍之一。而守恒法又是運用最廣泛的方法，它有如下特點：

1.化學(xué)知識與數(shù)學(xué)計算有機(jī)結(jié)合?；瘜W(xué)計算的基礎(chǔ)是對相關(guān)化學(xué)知識的正確理解和應(yīng)用，而運算能力在化學(xué)計算中尤其重要，很多學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，所以化學(xué)計算能力非常薄弱。

2.基礎(chǔ)性強(qiáng)，對化學(xué)基本原理要求較高。要合理地運用守恒法，要求對化學(xué)原理掌握得比較透徹，根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)原理列出相應(yīng)的式子或者方程、不等式等。

3.有一定的技巧性?；瘜W(xué)計算題往往涉及一些巧算，而這些技巧性的計算運用最多的還是守恒，有電子守恒、電荷守恒、原子守恒等，更多的時候則是多種方法的綜合運用。而這種題型重點考查學(xué)生思維的敏捷性和整體性，所以學(xué)生掌握起來還是有一定的難度。

一、原子守恒-關(guān)系式法

這種方法往往應(yīng)用于比較復(fù)雜的多步反應(yīng)或者多步計算，關(guān)鍵是把握好初始物質(zhì)和最后的物質(zhì)中間的量的關(guān)系。例：某化肥廠用NH3制備NH4NO3。已知NH3制NO的產(chǎn)率是96%；NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，HNO3與NH3反應(yīng)生成NH4NO3。問制HNO3所用去NH3的質(zhì)量占總耗NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（不考慮生產(chǎn)上的其他損耗）

分析：根據(jù)N原子守恒，制HNO3所消耗的N原子數(shù)和與HNO3反應(yīng)的NH3的N原子數(shù)相等。設(shè)100gNH3，其中被氧化NH3的質(zhì)量為x克，則有：（x÷17）·96%·92%=（100-x）/17，解得x＝53.1，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.1%。

二、原子守恒-差量法

差量法要求把握反應(yīng)的本質(zhì)，弄清反應(yīng)物和生成物之間的差，具體體現(xiàn)在體積差、質(zhì)量差等。而如果將化學(xué)中的守恒思想運用在差量法的計算中，一般學(xué)生就比較難掌握了。例：將鹵素互化合物BrCln4.66g溶于水，再通入過量的SO2，發(fā)生如下反應(yīng)：BrCln＋（n+1）H2O＋（n+1）/2SO2＝HBr＋nHCl＋（n+2）/2H2SO4，然后將所得溶液調(diào)至中性，再加入過量Ba（NO3）2溶液，除去生成的沉淀后，所得溶液用過量的AgNO3溶液處理，可得到15.46g沉淀，試確定鹵素互化物BrCln的n值。

分析：根據(jù)題意，鹵素互化物的水溶液與SO2反應(yīng)，可生成HCl、HBr和H2SO4。反應(yīng)后溶液中加入Ba（NO3）2，目的是將產(chǎn)物中SO42－全部轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀，同時避免引入可能與Ag＋形成沉淀的陰離子；再向濾液中加入過量的AgNO3溶液，顯然是把產(chǎn)物中的Cl－和Br－全部轉(zhuǎn)化為AgCl和AgBr沉淀。所以15.46g沉淀是AgCl和AgBr沉淀的總和。因AgBr和AgCln中的Br－和Cl－均來自BrCln，則Ag＋的質(zhì)量＝15.46g-4.66g＝10.8（g），根據(jù)題中已知反應(yīng)，可得關(guān)系式

BrCln————（n＋1）Ag＋

4.66g〓〓〓10.8g

80＋35.5n〓（n＋1）×108

10.8×（80＋35.5n）＝4.66×（n＋1）×108〓〓得n＝3

三、原子守恒-電子守恒法

例1：一定量的Cu、Fe與硝酸反應(yīng)，生成的氣體中只有NO且為0.1mol，反應(yīng)后溶液在常溫下pH=1，求反應(yīng)后溶液中NO3-的物質(zhì)的量。

分析：銅與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，鐵與硝酸反應(yīng)，無論是生成二價的鐵鹽，還是三價的鐵鹽，特征都是生成的鹽中NO3-的物質(zhì)的量與金屬轉(zhuǎn)移電子的量相等，而金屬轉(zhuǎn)移電子的量與硝酸做氧化劑所轉(zhuǎn)移的電子的量又相等，所以后來形成的鹽中NO3-的物質(zhì)的量應(yīng)該等于硝酸轉(zhuǎn)移的電子，當(dāng)然是0.3mol，而溶液pH=1，說明溶液中多余的硝酸是0.1mol，所以后來溶液中NO3-的物質(zhì)的量是0.4mol。

例2：FeS與足量的稀硝酸反應(yīng)，生成Fe（NO3）3，S，NO和H2O。若反應(yīng)中有0.3mol的電子轉(zhuǎn)移，求反應(yīng)中沒有被還原的硝酸的物質(zhì)的量。

解：依題意，寫出反應(yīng)：（設(shè)參加反應(yīng)的FeS為xmol，同時考慮鐵和硫的原子守恒，初步寫出系數(shù)）xFeS+HNO3→xFe（NO3）3+xS+0.1NO。NO是還原產(chǎn)物，轉(zhuǎn)移電子為0.3mol，而化合價上升的有鐵和硫兩種元素，所以有：2x+x=0.3。解得x=0.1。所以沒有被還原的硝酸的物質(zhì)的量（即Fe（NO3）3的物質(zhì)的量）為0.3mol。

四、原子守恒-電荷守恒法

這類題目的要求比較高，要求學(xué)生能夠掌握題目中的離子反應(yīng)，因為很多離子或次要物質(zhì)不需要體現(xiàn)在化學(xué)反應(yīng)中，我們必須弄清楚初始物質(zhì)和終態(tài)物質(zhì)之間量的關(guān)系，才能掌握這種多種守恒的計算。在實際化學(xué)計算中，很能節(jié)省時間，并能讓學(xué)生體會到守恒思想的精髓，把握離子反應(yīng)的本質(zhì)，從而提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。例：50mL bmol/L的AlCl3溶液中，加入50mL amol/L的NaOH溶液，當(dāng)溶液中既有沉淀，又有一部分的沉淀發(fā)生溶解時，求溶液中沉淀的質(zhì)量。分析：依題意，Al3+和OH-都已經(jīng)反應(yīng)完全，而Na+和Cl-不參加離子反應(yīng)，主要產(chǎn)物當(dāng)然是Al（OH）3和AlO2-，因此我們可以寫出離子反應(yīng)（生成物H2O未寫出）：0.05bAl3++0.05OH-→Al（OH）3+AlO2-。現(xiàn)在問題是確定Al（OH）3和AlO2-的系數(shù)，先由兩邊電荷守恒，得出AlO2-的系數(shù)為0.05a-0.15b，再根據(jù)Al原子守恒，得到Al（OH）3的系數(shù)是0.05b-（0.05a-0.15b）=0.2b-0.05a，所以沉淀的質(zhì)量是78（0.2b-0.05a）=3.9（4b-a）g。

總之，守恒法在化學(xué)計算中應(yīng)用非常廣泛，而且是化學(xué)計算中最常用的方法之一，它涉及到一定的技巧性，而且經(jīng)常和多種計算方法聯(lián)系在一起，所以平時要多總結(jié)才能掌握好。而掌握守恒思想，對于提高化學(xué)成績，很有幫助。