高中化學(xué)解題方法技巧之——守恒法

守恒法是高考中?？汲Ｓ玫囊环N解題方法。系統(tǒng)學(xué)習(xí)守恒法的應(yīng)用，對提高解題速率和破解高考難題都有很大的幫助。

●難點(diǎn)磁場

請試做下列題目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

現(xiàn)有19.7g由Fe、FeO、Al、Al2O3組成的混合物，將它完全溶解在540mL 2.00 mol·L-1的H2SO4溶液中，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體8.96L。已知混合物中，F(xiàn)e、FeO、Al、Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金屬陽離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，至少應(yīng)加入2.70mol·L-1的NaOH(aq)體積是________。

●案例探究

[例題]將CaCl2和CaBr2的混合物13.400g溶于水配成500.00mL 溶液，再通入過量的Cl2，完全反應(yīng)后將溶液蒸干，得到干燥固體11.175g。則原配溶液中，c(Ca2+)∶c(Cl-)∶c(Br-)為

A.3∶2∶1 B.1∶2∶3 C.1∶3∶2 D.2∶3∶1

命題意圖：考查學(xué)生對電荷守恒的認(rèn)識。屬化學(xué)教學(xué)中要求理解的內(nèi)容。

知識依托：溶液等有關(guān)知識。

錯解分析：誤用電荷守恒：

n(Ca2+)=n(Cl-)+n(Br-)，錯選A。

解題思路：1個Ca2+所帶電荷數(shù)為2，則根據(jù)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)，知原溶液中：

2n(Ca2+)= n (Cl-)+n (Br-)

將各備選項數(shù)值代入上式進(jìn)行檢驗可知答案。

答案：D

●錦囊妙計

化學(xué)上，常用的守恒方法有以下幾種：

1.電荷守恒

溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)。即：陽離子物質(zhì)的量(或濃度)與其所帶電荷數(shù)乘積的代數(shù)和等于陰離子物質(zhì)的量(或濃度)與其所帶電荷數(shù)乘積的代數(shù)和。

2.電子守恒

化學(xué)反應(yīng)中(或系列化學(xué)反應(yīng)中)氧化劑所得電子總數(shù)等于還原劑所失電子總數(shù)。

3.原子守恒

系列反應(yīng)中某原子(或原子團(tuán))個數(shù)(或物質(zhì)的量)不變。以此為基礎(chǔ)可求出與該原子(或原子團(tuán))相關(guān)連的某些物質(zhì)的數(shù)量(如質(zhì)量)。

4.質(zhì)量守恒

包含兩項內(nèi)容：①質(zhì)量守恒定律;②化學(xué)反應(yīng)前后某原子(或原子團(tuán))的質(zhì)量不變。

此外，還有物料平衡，將編排在第16篇——水的電離中。

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)將3.48g Fe3O4完全溶解在100mL 1.00 mol/L 的H2SO4(aq)中，然后加入K2Cr2O7(aq)25.00mL，恰好使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+，且Cr2O72-全部轉(zhuǎn)化為Cr3+。則K2Cr2O7的物質(zhì)的量濃度為__________。

2.(★★★)某露置的苛性鉀經(jīng)分析含水：7.62%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、K2CO3：2.38%、KOH：90.00%。取此樣品1.00g 放入46.00mL 1.00 mol·L-1的HCl(aq)中，過量的HCl可用1.070mol/L KOH(aq)中和至中性，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體_______克。

3.(★★★★)A、B、C三種物質(zhì)各15g，發(fā)生如下反應(yīng)：

A+B+C--D

反應(yīng)后生成D的質(zhì)量為30g。然后在殘留物中加入10g A，反應(yīng)又繼續(xù)進(jìn)行，待反應(yīng)再次停止，反應(yīng)物中只剩余C，則下列說法正確的是( )

A.第一次反應(yīng)停止時，剩余B9 g

B.第一次反應(yīng)停止時，剩余C6 g

C.反應(yīng)中A和C的質(zhì)量比是5∶3

D.第二次反應(yīng)后，C剩余5g

4.(★★★★★)

(1)中學(xué)教材上圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2+與較近O2-的核間距離為a×10-8cm，計算NiO晶體的密度(已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1)。

圖1—1

(2)天然的和絕大部分人工制備的晶體，都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如圖1—1所示的缺陷：一個Ni2+空缺，另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。

附：參考答案

難點(diǎn)磁場

提示：根據(jù)Na原子守恒和SO42-守恒得如下關(guān)系：

2NaOH~ Na2SO4~H2SO4

則：n(NaOH)= 2n(H2SO4)

c(NaOH)·V[NaOH(aq)] =2c(H2SO4)·V[H2SO4(aq)]

V[NaOH(aq)]可求。

答案：800mL

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.提示：Fe3O4中+2價鐵所失電子物質(zhì)的量與Cr2O72-中+6價鉻所得電子物質(zhì)的量相等。

×(3-2)=0.02500 L×c(Cr2O72-)×(6-3)×2。

答案：0.100mol·L-1

2.提示：根據(jù)Cl原子守恒得：

n(KCl)= n(HCl)= 1.00 mol·L-1×0.04600L = 4.60×10-2mol，m(KCl)易求。

答案：3.43g

3.解析：第一次反應(yīng)A不足，因為第一次反應(yīng)后加入A又能進(jìn)行第二次反應(yīng)。第二次反應(yīng)后，只剩余C，說明A、B恰好完全反應(yīng)。則：

m反(A)∶m反(B)= (15 g+10g)∶15g = 5∶3

第一次反應(yīng)耗B的質(zhì)量mB為：15g∶mB=5∶3，mB=9g

即第一次反應(yīng)后剩余B質(zhì)量為：15g-9g=6 g。

可見(A)選項不正確。

根據(jù)mA+mB+mC=mD，可知生成30g D時消耗C的質(zhì)量。

mC=30g-15g-9g=6 g

即第一次反應(yīng)后剩余C質(zhì)量為：15g-6g=9g。

又見(B)選項不正確。

易見反應(yīng)消耗A、B、C質(zhì)量之比為：mA∶mB∶mC=15g∶9g∶6g=5∶3∶2

(C)選項不正確。

答案：D

4.提示：由題得NiO 晶體結(jié)構(gòu)(如右圖)。

其體積為：

V= (a×10-8cm)3

右圖向三維空間延伸，它平均擁有的Ni2+、O2-數(shù)目為：

N(Ni2+)=N(O2-)=1/8×4==1/2N(NiO)

由密度公式得：

ρ(NiO)=

(2)(電荷守恒法)設(shè)1mol Ni0.97O中含Ni3+物質(zhì)的量為x，則Ni2+的物質(zhì)的量為(0.97mol-x);根據(jù)電荷守恒得：

3x+2×(0.97mol-x)=1mol×2 x=0.06mol

N(Ni3+)∶N(Ni2+)=0.06mol∶(0.97mol-0.06mol)=6∶91

答案：(1)

(2) 6∶91