守恒法在高中计算中的应用

守恒存在于整个自然界的千变万化之中。化学反应是原子之间的重新组合，反应前后组成物质的原子个数保持不变，即物质的质量始终保持不变，此即质量守恒。运用守恒定律，不纠缠过程细节，不考虑途径变化，只考虑反应体系中某些组分相互作用前后某些物理量或化学量的始态和终态，从而达到速解、巧解化学试题的目的。一切化学反应都遵循守恒定律，在化学变化中有各种各样的守恒，如质量守恒、元素守恒、电子守恒、电荷守恒等等。这就是打开化学之门的钥匙。

1．质量守恒

质量守恒，就是指化学反应前后各物质的质量总和不变。

例1在臭氧发生器中装入氧气100 mL。经反应3O₂??2O₃，最后气体体积变为95 mL（均在标准状况下测定），则混合气体的密度是

A．1.3 g/L B．1.5 g/L C．1.7 g/L D．2.0 g/L

解法： (气体质量守恒法)假设有1mol O₂，则消耗0.3mol O₂,由差量法△n(减少)0.1mol,即反应后混合气体的物质的量为0.9mol,由气体的总质量守恒推出反应后混合气体的总质量仍为32g,所以平均摩尔质量=

答案：D

2．元素守恒

元素守恒，就是指参加化学反应前后组成物质的元素种类不变，原子个数不变。

例230 mL一定浓度的硝酸溶液与5.12 g铜片反应，当铜片全部反应完毕后，共收集到气体2.24 L（标准状况下），则该硝酸溶液的物质的量浓度至少为

A．9 mol/L B．8 mol/L C．5 mol/L D．10 mol/L

解析：HNO₃作氧化剂生成NO₂与NO混合物（NO_x）：n_氧化剂＝2.24/22.4＝0.1 mol；

HNO₃作酸生成Cu(NO₃)₂：n_酸＝2×5.12/64＝0.16 mol；

N元素守恒，则HNO₃的最低浓度为：c(HNO₃)＝(0.1＋0.16)/0.03＝8.67 mol/L。

答案：A

3．电子守恒

电子守恒，是指在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。

例33.84 g铜和一定量浓硝酸反应，当铜反应完毕时，共产生气体2.24 L（标况）。

（1）反应中消耗HNO₃的总物质的量是 mol。

（2）欲使2.24 L气体恰好全部被水吸收，需通入 mL标准状况下的氧气（氧气也恰好全部被吸收）。

解析：（1）HNO₃的作用是氧化性和酸性，n(HNO₃)＝2.24/22.4＋2×3.84/64＝0.22 mol。

（2）从整个过程可以看成铜失电子给到O₂，根据得失电子守恒，有：V(O₂)＝3.84/64×22400/2＝672 mL。

答案：（1）0.22 mol；（2）672 mL

4．电荷守恒

电荷守恒，就是指在物理化学变化中，电荷既不能被创造，也不会被消灭。

换言之，在化学反应中反应物的电荷总数应等于产物的电荷总数；

在电解质溶液中阴离子所带的负电荷总量应等于阳离子所带的正电荷总量。

例4镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。将燃烧后的产物溶解在60 mL 2.0 mol/L的盐酸中，再用20 mL 0.5 mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加入过量的碱，把氨全部蒸出来，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重0.17 g。则镁带的质量为 g。

解析：根据电荷守恒有：2n(Mg²⁺)＋n(NH₄⁺)＋n(Na⁺)＝n(Cl^-)；

代入数据：2n(Mg²⁺)＋0.17/17＋0.5×0.02＝2.0×0.06，解得：n(Mg²⁺)＝0.05 mol，m(Mg²⁺)＝1.2 g

答案：1.2

1、向27.2克Cu和Cu₂O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO₃)₂。在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是

A．Cu与Cu₂O 的物质的量之比为2:1

B．硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L

C. 产生的NO在标准状况下的体积为4.48L

D. Cu、Cu₂O与硝酸反应后剩余HNO₃为0.2mol

通过以上四个例题，我们可以化学计算也没有想象中那么难，本次小编为同学们准备的是守恒法在高中化学计算中的应用，后续我们还会讲解其他重要的计算方法~静候吧！