利用守恒法求解化学计算题

化学计算是高中化学中的一个重要内容，是高考的重点，也是学生学习过程中的难点，运用化学知识进行相关计算，是学生应该具备的基本素质。如何使化学计算既快速，又准确，关键在方法和技巧，守恒法是化学计算中常用的方法。

化学反应的实质是原子之间的重新组合，依据质量守恒定律，在化学反应中存在一系列的守恒现象，如，质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法就称作守恒法。1.质量守恒，是指化学反应前后各物质的质量总和不变，如配制或稀释溶液时溶质的质量不变。2.元素守恒，是指反应前后各元素的种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变，是化学计算中常用的守恒不变。3.电荷守恒，是指对任一电中性的体系，如化合物、混合物、溶液等。电荷的代数和为零。

4.电子得失守恒，是指在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数一是等于还原剂失去的电子总数，无论是自发进行的氧化还原反应还是原电池，电解池均如此。守恒法是解答计算题的建立等量关系的依据，在化学计算时，若能将守恒法和其他方法配合使用，才能达到节省时间、减少运算量降低差错率的效果，这对于提高学习成绩，应对考试测验，意义不言而喻。下面列举几例介绍守恒法在化学计算中的应用。

例1.30 mL一定浓度的硝酸溶液与5.12 g铜反应，当铜全部

反应完毕后，共收集到2.24 L气体（标准状况下），该硝酸溶液物质的量的浓度至少应是：（ ）

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

解析：铜与硝酸反应的产物为Cu（NO3）2，NO或NO2。考虑反应前后氮元素守恒，化合介未发生变化的氮元素的物质的量为：

n（N）=2n（Cu）=2×=0.16 mol。由于NO和NO2每个分子中都含有一个氮原子：因此化合价发生变化的氮元素的物质的量为：n′（N）==0.1 mol。产物中所有的氮元素均来自硝酸所以参加反应的硝酸的物质的量为n（HNO3）=n（N）+n′（N）=0.26 mol

硝酸的物质的量的浓度为：C（HNO3）==8.67 mol/L

正确的选项为A.

例2.一足量的乙醇在氧气不足的条件下燃烧生成CO、CO2、

H2O的总质量为27.6 g，若其中H2O的质量为10.8 g，则CO的质量为多少？

解析：考虑反应过程中碳元素和氢元素守恒，H2O的质量为

10.8 g，其物质的量为：n（H2O）==0.6 mol，因此H2O中有

H∶O=2∶1，所以氢元素的物质的量为n（H）=2n（H2O）=1.2 mol（这些氢元素全部来于乙醇），乙醇中C∶H=1∶3，所以乙醇中碳元素的物质的量为n（c）=n（H）=0.4 mol。CO、CO2中的碳元素全部来自于乙醇，假CO的物质的量为xmolCO2的物质的量为ymol，则有如下关系x+y=0.4

28x+44y=16.8 解得x=0.05 mol

y=0.35 mol

所以CO的质量为m=28x=28×0.05=1.4 g

例3.硫代硫酸钠（Na2S2O3）可作为脱氯剂，已知25.0 ml，0.100 mol/L的Na2S2O3溶液恰好将224 ml的Cl2（标准状况下）完全转化成Cl-，则S2O2-3 转化成

A.S2- B.S C.SO2-3 D.SO2-4

解析：应用电子得失数守恒。反应过程中氯元素化合价降低，硫元素化合价升高。224 mlCl2，全部转化成Cl-其得到电子的物质的量为：

2×=0.02 mol，设硫元素化合升为+x价，则失去电子的物质的量为：25.0×10-3 L×0.100 mol/L×2（x-2）=0.005（x-2） mol

根据电子数守恒得：0.005（x-2）=0.02 x=6

所以，硫元素的化合价最终为+6价，正确的选项为D.

例4.1.92 g铜投入到一定量的浓硝酸中铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅共收集到672 ml气体（标准状况下），将盛有气体的容器倒扣在水中、通入氧气，恰好使气体完全溶解，则需要标准状况下氧气的体积为：

A.504 ml B.168 ml C.336 ml D.224 ml

解析：从反应过程看，铜原子推动的电子给了氮原子，氮原子又将得到的电子给了氧原子，即铜原子失去的电子全部给了氧原子。铜原子化合价由0价变为+2价。氧原子化合作由0价变为-2价。根据电子数守恒有×2×2=×2 V（O2）=336 ml

正确选为C.

参考文献：

木培建.金考卷高考总复习全程培训.新疆青少年出版社，2013-03.

（作者单位 山西孝义新峪煤矿学校）