守恒法在化学中的应用

陈星

摘要：解答化学计算题时通常用到守恒法，常见的解题方法有：电子守恒、电荷守恒、质量守恒、能量守恒。

关键词：守恒法；化学；应用

有很多化学计算题，如果根据题给条件、数据正面求解，往往是步骤繁杂，容易出错如果采用守恒法解题，不仅能化难为易，收到事半功倍的效果，而且还能大大提高解题速度和准确度。在学习中我总结了一下，可以从以下四个方面入手。

一、电子守恒

凡是涉及到氧化还原反应的题目，可利用转移电子总数相等的方法解题。

例1.5.12g铜和足量某浓度的硝酸反应，当铜反应完时，共收集到气体3.36L（标况），若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？

解析：铜失电子的物质的量=被还原的硝酸得到电子的物质的量=氧化硝酸的还原产物消耗的氧气得电子的物质的量。则有：n（Cu）×2=n（O2）×4，则n（O2）=5.12g÷64g/mol×2×1/4=0.04mol，V（O2）=0.04mol×22.4L/mol=0.896L。

例2.Na2S2O3可做为脱氧剂，已知25.0ml0.1mol/LNa2S2O3溶液恰好将224ml（标况）Cl2完全转化为Cl，则S2O32-将转化为（）

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

解析：设S2O32-中+2价S将转化为x价S，由电子守恒知：0.025L×0.1mol/L×2×（x-2）= 0.224L÷22.4L/mol×2，解得x=6，故D正确。

二、电荷守恒

凡是涉及到离子反应的题目，可利用阴、阳离子所带电荷总数相等的方法解题。

例3.在一定条件下，RO3n-和氟气发生反应：RO3n-+F2+2OH-=RO4n-+2F-+H2O，则RO3n-中R的化合价是（）

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

解析：由離子方程式两端电荷总数相等得：n+1×2=1+1×2，解得n=1，设RO3n-中R的化合价为x，则x-2×3=-1，x=5。

例4.将铁与氧化铁的混合物15g，加入150ml稀硫酸中，标况下放出H21.68L，同时铁与氧化铁均无剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，未见颜色变化，为了中和过量的硫酸，且使Fe2+完全转化为Fe（OH）2，共消耗3mol/L的NaOH溶液200ml，则原硫酸的物质的量的浓度为（）

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

解析：最终溶液中能大量存在的离子只剩有Na+和SO42-，由于溶液呈电中性，所以2n（SO42-）=n（Na+），即n（SO42-）=1/2n（Na+）=1/2×0.2L×3mol/L=0.3mol，则C（H2SO4）=0.3mol÷0.15L=2mol/L，故B正确。

三、质量守恒

利用化学反应前后各元素原子或离子的微粒数不变来解题。

例5.38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到气体22.4ml（标况下），反应消耗的硝酸的物质的量可能是（）

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

解析：硝酸与铜反应时体现酸性和还原性两个性质，根据N原子守恒，消耗硝酸的物质的量=38.4×10-3g÷64g/mol×2+22.4×10-3L÷22.4L/mol=2.2×10-3mol，故C正确。

四、能量守恒

凡是涉及到化学反应的能量变化的题目，可利用能量守恒的方法解题。

例6.在一定条件下，存在如下反应：C（金刚石）C（石墨），且石墨较金刚石稳定，下列说法正确的是（）

A.有单质的反应并不都是氧化还原反应B.金刚石转化为石墨是吸热过程

C.金刚石转化为石墨是放热过程D.金刚石和石墨互为同位素

解析：能量越高的物质越不稳定，由能量守恒可知，能量低的物质转化成能量高的物质要吸热，故C正确；又因为此反应生成物和反应物均为单质，化合价无变化，不是氧化还原反应，故A也正确。

例7：在60g碳不完全燃烧所得气体中，CO2占1/3体积，CO占2/3体积，且：

C（S）+1/2O2（g）=CO（g）；△H=-110.5KJ/mol

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

与这些碳完全燃烧相比，损失的热量为（）

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

解析：由已知两个热化学方程式合并得C（S）+O2（g）=CO2（g）；△H=-393.5KJ/mol，60g中有1/3生成CO2，2/3生成CO即分别用C为20g和40g，60gC不完全燃烧放出的热量为：40g÷12g/mol×110.5KJ/mol+20g÷12g/mol×393.5KJ/mol=1024.2KJ；60gC完全燃烧放出的热量为：60g÷12g/mol×393.5KJ/mol=1967.5KJ，则损失的热量为：1967.5KJ-1024.2KJ=943.3KJ，故C正确。

（作者单位：河北省乐亭县第一中学063600）