守恒法在初中化学计算中的运用

化学计算中，除了质量守恒外，常用的守恒法还有电荷守恒、物料守恒、得失电子守恒、浓度守恒、溶质守恒等。这些守恒法的运用，可使问题的内在关系更简便地展现出来，可简化解题过程，提高解题的速率和准确率。下面我就结合自己的教学实践，谈谈初中化学计算中常见的几种守恒法的应用。

一、质量守恒定律

（一）物质的总质量守恒：参加化学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：a克A和b克B在一定条件下充分反应生成c克C，则c的值为（ ）。

A.等于（a+b）克 B.大于（a+b）克

C.不小于（a+b）克 D.不大于（a+b）克

解析：根据质量守恒定律内容，如果A、B两种物质完全反应则生成C的质量为（a+b）克，如果有一种物质剩余，则生成C的质量小于（a+b）克。故此题选D。

（二）原子守恒：化学变化前后，原子的种类与个数不变。

例2：“84消毒液”可用于灾区防疫。其主要成分是次氯酸钠，制备其的化学方程式为：2NaOH+X=NaCl+NaClO+H2O，则X的化学式为（ ）。

A.H2 B.Cl2 C.O2 D.HCl

解析：根据原子守恒，化学反应前后元素种类不变，原子个数不变，反应前比反应后少了两个氯原子，并且X前的计量数为1，所以X得化学式为Cl2。此题选B。

（三）元素守恒：化学变化前后，元素的种类与质量不变。在一些复杂多步的化学过程中，虽然发生的化学反应多，但某些元素的物质的质量、浓度始终没有发生变化，整个过程中元素守恒。

例3：现有一样品，经分析含氢氧化钠72%，碳酸钠10.6%，水17.4%，向该样品加入100克7.3%的稀盐酸，恰好完全反应且溶液呈中性，则蒸干后所得的固体质量为（ ）。

A.5.85g B.11.7g C.13g D.20g

解析：本题涉及的化学方程式为：NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2。设生成氯化钠的质量为X。结合这两个化学方程式可知：

HCl ～ NaCl

36.5 58.5

100g×7.3% X

列出比例关系式：■，解得X=11.7g。故此题选B。

二、电荷守恒法

在溶液中存在着阴、阳离子，由于整个溶液不显电性，故所有阳离子所带电荷总数等于阴离子所带的电荷总数。

例4：测某溶液中含有Na+、CO2-3 、Cl-三种离子，且Na+与CO2-3 的个数比为5：1，求溶液中CO2-3 、Cl-的个数比为（ ）。

A.2：5 B.3：2 C.1：3 D.3：1

解析：根据溶液中整个溶液电荷守恒，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，设溶液中Na+、CO2-3 、Cl-的个数分别为5n、n、x。所以有5n×（+1）+n×（-2）+x×（-1）=0，解得x=3n。故CO2-3 与Cl-的个数比为n：3n=1：3。此题选C。

三、物料守恒法

物料守恒即某一组分的起始质量（浓度）等于反应后各种物质中这组分的质量（浓度）之和。

例5：一定质量的乙醇在空气中燃烧生成5.6g的一氧化碳，8.8g二氧化碳和一定质量的水，求该乙醇的质量。

解：根据碳原子守恒，有如下物料守恒：乙醇中碳元素的质量=一氧化碳中碳元素的质量+二氧化碳中碳元素的质量，所以乙醇中mc=5.6g×■×100%+8.8g×■×100%=4.8g，所以m乙醇=4.8g■×100%=9.6g。

答：所求乙醇的质量为9.6g。

四、电子守恒法

电子守恒法主要针对于氧化还原反应，因为在氧化还原反应中，失去电子总数一定等于得到电子的总数，得失电子总数保持守恒。

例6：在一定条件下发生如下反应：ROn-3 +6I-+6H+=R-+3I2+3H2O

（1）求ROn-3 的符号中n的值：_______。

（2）求ROn-3 中R元素的化合价：_______。

（3）求R元素的最外层电子数：_______。

解析：（1）根据电荷守恒有（-n）+6x（-1）+6x（+1）=（-1），解得n=1。

（2）由于n=1，故ROn-3 的粒子符号为RO-3。设R的化合价为x，x+（-2）×3=-1。x=+5。

（3）由于生成物中有R-粒子，由此可知根据得失电子守恒，该粒子得到1个电子，变成最外层为8个电子的粒定结构。R的最外层电子数为7。而不能根据RO-3中R的化合价为+5价，来判断最外层电子数为5。

五、溶质守恒法

溶液在稀释、浓缩等过程中，溶质的质量、物质的量守恒。溶质守恒法常用于溶液的计算。

例7：在20℃时，100g质量分数为10%的某溶液，要想使其质量分数为20%，求需蒸发掉多少克水？

解析：根据溶液中溶质的质量守恒可知，蒸发前溶液中溶质的质量等于蒸发后溶液中溶质的质量。设需蒸发掉水的质量为X，有100×10%=（100-X）×20%，解得X=50g。

答：需蒸发掉50g水。

通过以上例题可知，在进行解题时，如何选择并应用上述方法对于正确快捷地解答题目十分关键。首先必须明确每一种守恒法的特点，然后探究题目中存在的守恒关系，最后巧妙地选取方法，正确地解答题目。

（作者单位：江苏省阜宁县实验初中）