运用守恒法，智解硝酸难题

杨晓娟��

摘要：金属与硝酸反应的计算题型变化多样，解题方法灵活，是高考的必考考点。将守恒法灵活的运用于化学计算题中，可以避免繁琐的计算过程，达到事半功倍的效果。为了让学生对守恒思想做到更好的掌握与运用，教师可以结合原子守恒法、电子守恒法、电荷守恒法在硝酸反应计算题中的应用进行讲解。

关键词：化学；守恒法；计算

守恒法是指在化学反应过程中，利用反应物的量等于生成物的量这一规律来解题的一种方法。运用守恒思想解题，可以提高做题的效率，达到快速准确解题的目的。为了让学生学会熟练的建立等量关系，达到速算效果，教师通过运用守恒法，用案例作为辅助，探究守恒思想在解高中化学硝酸难题中的应用。

一、 原子守恒法

原子守恒法解题的依据是在一个反应体系中，反应无论进行的多么复杂，同一原子的个数不会发生变化。抓住原子守恒关系，在化学计算中灵活的应用，可以避免繁琐的计算过程，快速求解。

例1在一定量的浓HNO3中加入1.92 g铜粉，反应一段时间使铜粉逐渐溶解，得到颜色逐渐变浅的气体，待铜粉全部作用后，收集得到混合气体1.12 L（在标准状况下测得），求反应过程中共消耗了多少摩尔的HNO3？

分析：根据题意，问题是求反应中HNO3的消耗量。HNO3在与金属反应过程中，一部分HNO3被还原生成混合气体，另一部分HNO3未被还原而生成硝酸盐，根据原子守恒定律，这两部分中总N原子的摩尔量与反应中消耗的HNO3中的N原子的摩尔量相同。

解：被还原的HNO3的摩尔量为：n（HNO3）=1.12 L22.4 L·mol-1=0.05 mol，生成的Cu（NO3）2的摩尔量为：n（Cu）=1.92g64 g·mol-1=0.03 mol，即n[Cu（NO3）2]=0.03 mol，

消耗的HNO3的摩爾量为：n（HNO3）=0.05 mol+0.03 mol×2=0.11 mol。

评注：解答本题的关键是认真审题，能够正确分析出被还原的HNO3的摩尔量与生成的混合气体的摩尔量相等，未被还原的HNO3的摩尔量与生成的Cu（NO3）2的摩尔量相等，利用原子守恒法，通过N原子守恒，得到正确答案。

二、 电荷守恒法

电荷守恒法的解题依据是电解质溶液显电中性，溶液中正电荷总数与负电荷总数相等。一般解题过程为，准确分析出电解质溶液中的阳离子与阴离子及其所带的电荷数，根据电荷守恒定律，列出关系式，快速得到正确答案。

例2将6.4 g Cu加入50 ml未知浓度的硝酸溶液中，反应中Cu全部发生作用，假设反应生成的混合气体为NO和NO2，用蒸馏水稀释反应后的溶液，当稀释至100 ml时，硝酸根的浓度为3mol·L-1，求溶液被稀释后的pH值为多少？

分析：本题通过常规解题法解题比较麻烦，可以使用电荷守恒法。以反应结果为主，过量的HNO3与金属发生反应时，反应后的溶液中仅存在极少量的OH-，可以忽略，反应后的溶液为Cu（NO3）2与HNO3的混合溶液。

解：溶液中的电荷守恒关系式为：c（NO-3）+c（OH-）=2c（Cu2+）+c（H+），c（Cu2+）=0.1 mol·L-10.1 L=1 mol·L-1，c（NO-13）=3 mol·L-1，忽略OH-的浓度，c（H+）=1 mol·L-1，pH=-lgc（H+）=0。

评注：本题是用电荷守恒法求溶液pH值的典型例题，通过分析题目确定反应后的电解质溶液，确定溶液中存在的阴离子与阳离子及其所带的电荷数，通过电荷守恒法，进行相应计算求得溶液的pH值。

三、 电子守恒法

电子守恒法的依据是在氧化还原反应中，氧化剂被还原得到的电子数等于还原剂被氧化失去的电子数。在氧化还原反应中，应用电子守恒法可以准确快速的求出氧化剂与还原剂的量及其元素的价态等物理量。

例3将4.6 g镁与铜的合金加入浓硝酸中，使其完全溶解，在标准状况下测得有4480 ml NO2和336 ml N2O4生成，假设将过量的NaOH溶液加入反应后的溶液体系中，求有多少克的沉淀生成？

分析：学生在解题前要知道问题中的沉淀物质指的是Mg（OH）2和Cu（OH）2的混合物，可以理解成金属合金的质量与生成沉淀的OH-的质量之和，即为沉淀物的质量。题目中金属合金的质量是已知的，可以通过电子守恒法间接求出OH-的质量。

解：在反应过程中，Cu与Mg被氧化生成Cu2+与Mg2+，通过电子守恒得：2×n（Cu+Mg）=n（NO2）×1+n（N2O4）×2，解得：n（Cu+Mg）=0.115mol，合金结合的OH-的摩尔量n（OH-）=2×0.115 mol=0.23 mol。

因此，m（沉淀）=m（合金）+m（OH-）=4.6 g+0.23 mol×17 g/mol=8.51 g。

评注：本题是利用电子守恒法解题的典型例题。学生在解这类计算题时，要认真仔细分析题目，准确理解各物质间的关系，学会用逆向思维分析问题，灵活的运用电子守恒法解题，提高做题效率。

综上所述，守恒法是用宏观的统揽全局的方式列式，抓住题中的特有守恒关系，高效快速的解答题目。教师要在教学中不断探求新的教学方法，指导学生分析得出解题思路，顺利解题。学生在日后的学习过程中应对这方面的例题多加练习，做到熟练应用。

参考文献：

[1] 钟舜方.巧用化学守恒法速解中学计算题[J].中学化学，2016（10）.

[2] 杨义宏.守恒法在中学化学计算中的运用[J].中学生数理化（教与学），2015（11）.endprint