守恒法解题事半功倍

【摘 要】本文就守恒思想，列举了中学化学中常用的守恒法及其应用。

【关键词】守恒法 解题

守恒法是一种中学化学典型的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，可以免去一些复杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和正确率。它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式，不去探求某些细枝末节，直接抓住其中的特有守恒关系，快速建立计算式，巧妙地解答题目。

化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、原子守恒、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叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。原子守恒即反应前后主要元素的原子的个数不变，物质的量保持不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混合物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此。物料守恒是指电解质溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和，它实质上也是元素守恒。

1. 质量守恒

[例1] 在臭氧发生器中装入100mLO2 ，经反应3O2 2O3，最后气体体积变为95mL（体积均为标准状况下测定），则反应后混合气体的密度为多少？

[解析] 根据质量守恒定律反应前后容器中气体的质量不变，等于反应前100mLO2的质量。则反应后混合气体的密度为： （0.1L/22.4 L・mol -1 × 32g・mol -1）/0.095L = 1.5 g・L -1

2. 元素守恒

[例2] 将几种铁的氧化物的混合物加入100mL、7mol・L-1的盐酸中。氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56L（标况）氯气时，恰好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+，则该混合物中铁元素的质量分数为 （ ）

A. 72.4% B. 71.4% C. 79.0% D. 63.6%

[解析] 铁的氧化物中含Fe和O两种元素，由题意，反应后，HCl中的H全在水中，O元素全部转化为水中的O，由关系式：2HCl～H2O～O，得：n（O）=1/2×n（HCl）=1/2×0.7mol=

0.35mol，m（O）=0.35mol×16g・mol-1=5.6g；而铁最终全部转

化为FeCl3，n（Cl）=2n（Cl2）+n（HCl）=0.56L ÷22.4L/mol×2+0.7mol=

0.75mol，n（Fe）=1/3 × n（Cl）=1/3×0.75mol=0.25mol，m（Fe）=

0.25mol×56g・mol-1=14 g，则铁的质量分数为：14/（14+ 5.6）×100%=71.4% 。

3. 电荷守恒

[例3] 已知某H2SO4、FeSO4、Fe2（SO4）3的混合溶液100 mL，其中阳离子浓度相等，SO42-浓度为6 mol/L，则此溶液还可溶解铁粉的质量为 。

[解析] 根据溶液中电荷守恒得：c（H+）+2c（Fe2+）+3c（Fe3+）=2c（SO42-），又因为溶液中的阳离子浓度相等，所以阳离子的浓度均为2 mol/L.加入铁粉后，最终溶液中全部为FeSO4，即铁的总物质的量与硫酸根离子的物质的量相等，因此继续溶解的铁的物质的量为：6 mol/L×0.1 L-2 mol/L×0.1 L×2=0.2 mol，其质量为：0.2 mol×56 g/mol=11.2 g。

4. 得失电子守恒法

[例4] 将m mol的Cu2S跟足量稀HNO3反应，生成Cu（NO3）2、H2SO4、NO和H2O，则参加反应的HNO3中被还原的HNO3的物质的量是（ ）

A. 4m mol B. 10m mol C. 10m/3 mol D. 2m/3 mol

[解析] 由反应物、生成物可知：

失电子的为：Cu+（+1+2），失1 mol电子

（+6），失8 mol电子

得电子的为： （+5+2），得3 mol电子

根据得、失电子数相等，有：

1×2×m+8×m=3n（HNO3）还

n（HNO3）还=mol.

[答案]C

5.物料守恒

[例5] 0.1 mol/L NaHCO3（溶液）中有关粒子浓度（mol/L）的关系式，正确的是 （ ）

A.c（Na+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（H+）>c（OH-）

B.c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（OH-）

C.c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）

D.c（Na+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）

[解析] NaHCO3（溶液）中存在水解平衡：HCO3-+H2OOH-+H2CO3和电离平衡：HCO3-H++CO32-。根据电荷守恒，知C选项正确，B选项错误；根据NaHCO3（溶液）中，n（Na）=n（C），而C元素存在于HCO3-、CO32-、H2CO3中，D选项正确；NaHCO3（溶液）显碱性，c（OH-）>c（H+），故A选项错误。

[答案] CD