浅议守恒法在高中化学解题中的运用

高中化学相对于初中化学来说,知识点难度有所增加,解题难度也随之增加,因此高中生具备一定的化学解题技巧就显得尤为重要,而守恒法的应用恰恰是同学们需要掌握的,因为在很多的化学试题中,都隐含着一类或多类守恒关系。守恒法的使用不仅能够提高同学们的解题效率,还能够促进同学们对化学问题进行深入的研究,对于提高同学们的化学成绩是非常有帮助的。下面就来分析一下守恒法的具体应用。

一、质量守恒

质量守恒是指化学反应前后,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。

例1现有100g澄清石灰水和20g碳酸钠溶液恰好完全反应,生成沉淀的质量为2g,求过滤后所得溶液中溶质的质量分数。

分析：先根据质量守恒定律,可得过滤后所得溶液的质量为100g+20g-2g=118g。再根据反应Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH可知,过滤后所得溶液为NaOH溶液,由CaCO3的质量不难求出生成的NaOH的质量为1.6g。所以过滤后所得溶液中溶质的质量分数为

二、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2一种金属单质和硝酸发生反应,参与反应的HNO3的物质的量和被还原的HNO3的物质的量之间的比是6∶1,求该反应中的还原产物。

分析：很多同学对于此类问题的解答都有很大困扰,不知该如何下手,而运用电子守恒法就能巧妙地解决这类问题。依据电子守恒定律,假设共计6molHNO3参与反应,那么根据题意即可得出,共1molHNO3作氧化剂,被还原；5molHNO3起酸的作用。金属发生反应后会失去电子,为了使正、负电荷保持均衡,金属阳离子所带的正电荷应为5mol,由于还原产物只有一个,那么一个N原子便可以获得5个电子,进而推出HNO3中N元素的化合价从+5价变化为0价,最后得出还原产物为N2。

例324mL0.05mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20mL 0.02mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应,求Cr元素在还原产物中的化合价。

分析：设Cr元素在还原产物中的化合价为x,发生反应后Cr元素的化合价发生变化,变化值为2×(6-x),S元素的化合价同样发生变化,变化值为6-4=2。由电子守恒原理可以得出20×10-3L×0.02mol·L-1×2×(6-x)=24×10-3L×0.05mol·L-1×2,解得x=3。所以Cr元素在还原产物中的化合价为+3价。

三、元素守恒

元素守恒是指化学反应前后,元素的种类保持不变,各元素原子的个数也不变,只是存在形式发生了变化。

例4将一定量的碳酸钙和单质碳的混合物置于坩埚中充分灼烧,假定能将产生的气体全部收集起来,结果发现所得气体的质量恰好等于原混合物的质量。试求原混合物中C元素的质量分数。

分析：本题涉及的反应为由上述两个反应可知,反应后所得的CO2中C元素的质量即为反应前原混合物中C元素的质量,因为所得气体的质量恰好等于原混合物的质量,所以原混合物中C元素的质量分数为