守恒法在化學中的應用

陳星

摘要：解答化學計算題時通常用到守恒法，常見的解題方法有：電子守恒、電荷守恒、質量守恒、能量守恒。

關鍵詞：守恒法；化學；應用

有很多化學計算題，如果根據題給條件、數據正面求解，往往是步驟繁雜，容易出錯如果采用守恒法解題，不僅能化難為易，收到事半功倍的效果，而且還能大大提高解題速度和準確度。在學習中我總結了一下，可以從以下四個方面入手。

一、電子守恒

凡是涉及到氧化還原反應的題目，可利用轉移電子總數相等的方法解題。

例1.5.12g銅和足量某濃度的硝酸反應，當銅反應完時，共收集到氣體3.36L（標況），若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通多少升標況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液？

解析：銅失電子的物質的量=被還原的硝酸得到電子的物質的量=氧化硝酸的還原產物消耗的氧氣得電子的物質的量。則有：n（Cu）×2=n（O2）×4，則n（O2）=5.12g÷64g/mol×2×1/4=0.04mol，V（O2）=0.04mol×22.4L/mol=0.896L。

例2.Na2S2O3可做為脫氧劑，已知25.0ml0.1mol/LNa2S2O3溶液恰好將224ml（標況）Cl2完全轉化為Cl，則S2O32-將轉化為（）

A.S2-B.SC.SO32-D.SO42-

解析：設S2O32-中+2價S將轉化為x價S，由電子守恒知：0.025L×0.1mol/L×2×（x-2）= 0.224L÷22.4L/mol×2，解得x=6，故D正確。

二、電荷守恒

凡是涉及到離子反應的題目，可利用陰、陽離子所帶電荷總數相等的方法解題。

例3.在一定條件下，RO3n-和氟氣發生反應：RO3n-+F2+2OH-=RO4n-+2F-+H2O，則RO3n-中R的化合價是（）

A.+4B.+5C.+6D.+7

解析：由離子方程式兩端電荷總數相等得：n+1×2=1+1×2，解得n=1，設RO3n-中R的化合價為x，則x-2×3=-1，x=5。

例4.將鐵與氧化鐵的混合物15g，加入150ml稀硫酸中，標況下放出H21.68L，同時鐵與氧化鐵均無剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，未見顏色變化，為了中和過量的硫酸，且使Fe2+完全轉化為Fe（OH）2，共消耗3mol/L的NaOH溶液200ml，則原硫酸的物質的量的濃度為（）

A.1.5mol/LB.2mol/LC.2.5mol/LD.3mol/L

解析：最終溶液中能大量存在的離子只剩有Na+和SO42-，由于溶液呈電中性，所以2n（SO42-）=n（Na+），即n（SO42-）=1/2n（Na+）=1/2×0.2L×3mol/L=0.3mol，則C（H2SO4）=0.3mol÷0.15L=2mol/L，故B正確。

三、質量守恒

利用化學反應前后各元素原子或離子的微粒數不變來解題。

例5.38.4mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后共收集到氣體22.4ml（標況下），反應消耗的硝酸的物質的量可能是（）

A.1.0×10-3molB.1.6×10-3molC.2.2×10-3molD.2.4×10-3mol

解析：硝酸與銅反應時體現酸性和還原性兩個性質，根據N原子守恒，消耗硝酸的物質的量=38.4×10-3g÷64g/mol×2+22.4×10-3L÷22.4L/mol=2.2×10-3mol，故C正確。

四、能量守恒

凡是涉及到化學反應的能量變化的題目，可利用能量守恒的方法解題。

例6.在一定條件下，存在如下反應：C（金剛石）C（石墨），且石墨較金剛石穩定，下列說法正確的是（）

A.有單質的反應并不都是氧化還原反應B.金剛石轉化為石墨是吸熱過程

C.金剛石轉化為石墨是放熱過程D.金剛石和石墨互為同位素

解析：能量越高的物質越不穩定，由能量守恒可知，能量低的物質轉化成能量高的物質要吸熱，故C正確；又因為此反應生成物和反應物均為單質，化合價無變化，不是氧化還原反應，故A也正確。

例7：在60g碳不完全燃燒所得氣體中，CO2占1/3體積，CO占2/3體積，且：

C（S）+1/2O2（g）=CO（g）；△H=-110.5KJ/mol

CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；△H=-283.0KJ/mol，

與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量為（）

A.392.92KJB.2489.44KJC.943.3KJD.3274.3KJ

解析：由已知兩個熱化學方程式合并得C（S）+O2（g）=CO2（g）；△H=-393.5KJ/mol，60g中有1/3生成CO2，2/3生成CO即分別用C為20g和40g，60gC不完全燃燒放出的熱量為：40g÷12g/mol×110.5KJ/mol+20g÷12g/mol×393.5KJ/mol=1024.2KJ；60gC完全燃燒放出的熱量為：60g÷12g/mol×393.5KJ/mol=1967.5KJ，則損失的熱量為：1967.5KJ-1024.2KJ=943.3KJ，故C正確。

（作者單位：河北省樂亭縣第一中學063600）