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化学反应的实质是原子或原子团间的重新组合,在这一过程中存在诸多守恒关系:质量守恒、电荷守恒、电子守恒、体积守恒等,这些守恒关系是构成化学学科的基础,而守恒法是一种典型的解题方法,运用守恒法解题,可大大简化解题过程,提高解题速度和正确率。
一、质量守恒
从宏观上讲质量守恒的含义为反应前后物质的总质量相等;从微观讲反应前后原子的种类及各类原子总数相等。
例1、在反应X+2Y=R+2M中,已知R和M的摩尔质量之比为22:9,当1.6gX和Y完全反应后,生成4.4gR。则在此反应中Y和M的质量之比为多少?
解析:根据方程式得R与M的物质的量比为1:2,则质量比为22:18,那么生成M 3.6g,根据质量守恒得:1.6g+mX=3.6g+4.4g,mX=6.4g,Y和M的质量之比为16:9。
例2、有8gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200g质量分数为3.65%的盐酸恰好反应,蒸干溶液,最终得固体质量为多少g?
解析:据题意知最终固体为NaCl,根据Cl原子守恒得:
HCl~NaCl
36.5 58.5
200g×3.65%x,x=11.7g
二、电子守恒
它是依据氧化还原反应中,得失电子总数是相等的原理进行推导和计算的方法。它广泛应用于各种氧化还原反应的计算中。
例2、某氧化剂中,起氧化作用的是X2O72-离子,在溶液中0.2mol该离子恰好能使0.6molSO32-离子完全氧化,则X2O72-离子还原后的化合价为多少?
解析:SO32-作为还原剂,硫的价态由+4价变成+6价,每摩尔SO32-失去2mol电子,X2O72-作为氧化剂,反应前价态为+6价。设还原产物中X元素的价态为m,则每摩尔X2O72-得到2(6-m)mol电子,依据电子守恒得:2×2(6-m)=0.6×2解得:m=+3
三、电荷守恒
它是利用反应前后离子所带电荷总量不变的原理,进行推导和计算。常用于溶液中离子浓度关系的推断,也可用此原理列等式进行有关反应中某些量的计算。
例3、在硫酸镁和硫酸铝的混合溶液中,铝离子浓度为0.1mol·L-1,硫酸根离子浓度为0.3mol·L-1,则混合溶液中镁离子浓度为多少?
解析:设镁离子的物质的量浓度为x,根据电荷守恒得2x+0.1mol·L-1×3=0.3mol·L-1×2,x=0.15 mol·L-1
例4、在反应RO3n-+F2+2OH-=RO4-+2F-+H2O中,元素R化合价为多少?
解析:根据离子方程式的电荷守恒,-n-2=-1-2,可得n=1,所以R的化合价为+5。
四、体积守恒法
对于有气体参与的化学反应,如果反应前后气体的物质的量不变,条件不变,则反应前后气体体积不变,即体积守恒。此法多用于有机物的燃烧和化学平衡等有关问题的计算。
例5、标况下将24g硫粉放在4.48L氧气中,充分燃烧后,恢复到原条件,得气体总体积为多少?
解析:依S(s)+O2(g)=SO2(g),得出反应前后气体体积不变,不论哪种物质过量,所得气体体积和反应前氧气体积相等,即4.48L。
(作者单位:445500湖北省宣恩县第二中学)
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
一、质量守恒
从宏观上讲质量守恒的含义为反应前后物质的总质量相等;从微观讲反应前后原子的种类及各类原子总数相等。
例1、在反应X+2Y=R+2M中,已知R和M的摩尔质量之比为22:9,当1.6gX和Y完全反应后,生成4.4gR。则在此反应中Y和M的质量之比为多少?
解析:根据方程式得R与M的物质的量比为1:2,则质量比为22:18,那么生成M 3.6g,根据质量守恒得:1.6g+mX=3.6g+4.4g,mX=6.4g,Y和M的质量之比为16:9。
例2、有8gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200g质量分数为3.65%的盐酸恰好反应,蒸干溶液,最终得固体质量为多少g?
解析:据题意知最终固体为NaCl,根据Cl原子守恒得:
HCl~NaCl
36.5 58.5
200g×3.65%x,x=11.7g
二、电子守恒
它是依据氧化还原反应中,得失电子总数是相等的原理进行推导和计算的方法。它广泛应用于各种氧化还原反应的计算中。
例2、某氧化剂中,起氧化作用的是X2O72-离子,在溶液中0.2mol该离子恰好能使0.6molSO32-离子完全氧化,则X2O72-离子还原后的化合价为多少?
解析:SO32-作为还原剂,硫的价态由+4价变成+6价,每摩尔SO32-失去2mol电子,X2O72-作为氧化剂,反应前价态为+6价。设还原产物中X元素的价态为m,则每摩尔X2O72-得到2(6-m)mol电子,依据电子守恒得:2×2(6-m)=0.6×2解得:m=+3
三、电荷守恒
它是利用反应前后离子所带电荷总量不变的原理,进行推导和计算。常用于溶液中离子浓度关系的推断,也可用此原理列等式进行有关反应中某些量的计算。
例3、在硫酸镁和硫酸铝的混合溶液中,铝离子浓度为0.1mol·L-1,硫酸根离子浓度为0.3mol·L-1,则混合溶液中镁离子浓度为多少?
解析:设镁离子的物质的量浓度为x,根据电荷守恒得2x+0.1mol·L-1×3=0.3mol·L-1×2,x=0.15 mol·L-1
例4、在反应RO3n-+F2+2OH-=RO4-+2F-+H2O中,元素R化合价为多少?
解析:根据离子方程式的电荷守恒,-n-2=-1-2,可得n=1,所以R的化合价为+5。
四、体积守恒法
对于有气体参与的化学反应,如果反应前后气体的物质的量不变,条件不变,则反应前后气体体积不变,即体积守恒。此法多用于有机物的燃烧和化学平衡等有关问题的计算。
例5、标况下将24g硫粉放在4.48L氧气中,充分燃烧后,恢复到原条件,得气体总体积为多少?
解析:依S(s)+O2(g)=SO2(g),得出反应前后气体体积不变,不论哪种物质过量,所得气体体积和反应前氧气体积相等,即4.48L。
(作者单位:445500湖北省宣恩县第二中学)
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