王秀平

摘要：守恒法是中學(xué)化學(xué)計算中一種很重要的方法與技巧，其特點是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài)，忽略中間過程，利用其中某種不變量建立關(guān)系式，從而簡化思路，快速解題. 守恒法解題依據(jù)是根據(jù)幾個連續(xù)的化學(xué)方程式前后某微粒如原子、電子、離子的物質(zhì)的量保持不變或質(zhì)量守恒原理等列關(guān)系式解答。

關(guān)鍵詞：化學(xué)；計算；守恒法

化學(xué)計算題是中學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中比較發(fā)愁的一類題目，也是學(xué)生們在測驗和考試中最難得分的一類題，如何選用最合適的方法準(zhǔn)確而快速地解決計算題，對于提高學(xué)習(xí)成績，增強學(xué)習(xí)效率，有著非常重要的意義。守恒定律是自然界中最重要的基本定律，是構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)，化學(xué)反應(yīng)過程就是參加反應(yīng)的各物質(zhì)的原子（包括離子）重新組合而生成新物質(zhì)的過程。反應(yīng)前后原子的種類沒有改變，數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有改變，也就是說

A+B=C+D的化學(xué)反應(yīng)，其中A和B的質(zhì)量和等于C和D的質(zhì)量和。在化學(xué)計算中，守恒法運用十分廣泛，特別是有關(guān)混合物或反應(yīng)物關(guān)系復(fù)雜或反應(yīng)步驟較多的化學(xué)試題，運用守恒法求解，無需考慮反應(yīng)體系各組分間的相互作用過程，也無需考慮變化所經(jīng)歷的具體途徑，只需把握反應(yīng)體系中某一組分經(jīng)過變化前后的始態(tài)和終態(tài)即某一特定量固定不變，就會使問題中的化學(xué)關(guān)系更清楚地顯示出來，簡化解題過程，提高解題速度和準(zhǔn)確率，常用守恒法計算包括：質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒等。

一、質(zhì)量守恒法

是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量相等的原理或根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量既不會增加也不會減少，只是由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式來分析計算。

例1、在反應(yīng)A+2B=C+2D中，已知C和D和摩爾質(zhì)量比為22：9，當(dāng)16克A與B完全反應(yīng)后，生成44克C，求此反應(yīng)中B與D的質(zhì)量比是多少？

解：設(shè)可生成D的質(zhì)量是X

A + 2B = C+2D

222×9

44X

∴X=36克

根據(jù)質(zhì)量守恒定律：參加反應(yīng)的B的質(zhì)量為：44+3616=64克，

故反應(yīng)中B與D的質(zhì)量比為：64：36=16：9

例2、在一定溫度下，向25克蒸餾水中加入一定量無水CuSO4粉末，充分?jǐn)嚢柽^濾，得到一定質(zhì)量藍(lán)色晶體和12.6克濾液，若此溫度下無水CuSO4的溶解度是40克，求此無水CuSO4粉末的質(zhì)量是多少？

解：設(shè)此無水CuSO4粉末的質(zhì)量為X克

根據(jù)質(zhì)量守恒定律知：

所得藍(lán)色晶體的質(zhì)量為：X+2512.6

所加入的無水CuSO4一部分存在于晶體中，一部分存在于飽和溶液中即：

X=（X+2512.6）×160250+12.6×40100+40X=32克

二、原子守恒法

根據(jù)反應(yīng)前后元素的種類和原子數(shù)目不變進(jìn)行分析計算

例取銅銀合金1克放入過量的硝酸溶液中，使其全部溶解，再加入鹽酸，測得生成氯化銀沉淀0.35克，求此合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解：設(shè)1克合金中含銀X克

根據(jù)銀原子守恒

Ag～～AgCL

108143.5

X0.35

108143.5=X0.35X=0.263克

故銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w= 1-0.2631×100%=73.7%

例2、有0.4克鐵的氧化物，用足量的CO在高溫下將其還原，把生成的CO2全部通入到足量的澄清石灰水中，得到0.75克固體沉淀物，這種鐵的氧化物的化學(xué)式是什么？

解：根據(jù)題目中所設(shè)定的條件，鐵的氧化物中的氧先轉(zhuǎn)變成CO2又轉(zhuǎn)變成

CaCO3即根據(jù)氧原子守恒得：

氧化物中的O～～CaCO3

16100

X0.75

16100=X0.75∴X=0.12克

則鐵與氧的原子個數(shù)比為：

0.4-0.1256：0.1216=2：3

∴該氧化物的化學(xué)式為Fe2O3

三、電荷守恒法

依據(jù)電解質(zhì)溶液中陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)與陽離子所帶正電荷總數(shù)相等的原則分析計算

例1：將K2SO4 、Al2（SO4）3 、KAl（SO4）2三種鹽溶于稀硫酸中，測得C（SO2-4）=0.105mol/L，C（Al3+）=0.055mol/L，溶液的pH=2.0，則C（K+）是多少？

解：溶液中存在電荷守恒

C（K+）+C（H+）+3C（Al3+）=2C（SO2-4）+C（OH-）

pH=2.0得C（H+）=0.01mol/L，C（OH-）=1×1012mol/L，（可忽略不計）

故：C（K+）=2C（SO2-4）3C（Al3+）C（H+）

=2×0.1053×0.0550.01=0.035mol/L

例2、把一種堿MOH加入到另一種強酸HA溶液中，反應(yīng)后溶液呈中性，則下列判斷一定正確的是（）.

A.生成的鹽不水解B.酸堿以等物質(zhì)的量混合

C.反應(yīng)后溶液中C（M+）=C（A）D.加入的堿過量

分析：由于不知MOH為強堿還是弱堿，故僅知道一元酸和一元堿中和無法確定呈中性的原因，但是若避開此關(guān)鍵問題，據(jù)電荷守恒原則：

C（H+）+C（M+）=C（H+）+C（OH-），由于溶液呈中性，即C（H+）=C（OH-）

則：C（M+）=C（A），故答案是C.

四、得失電子守恒法

氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等，利用這一特點，在解題過程中首先找出氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量，然后據(jù)電子守恒列式計算。

例：12ml濃度為0.5mol/L的Na2SO3溶液，恰好與10ml濃度為0.2mol/L的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)，試分析元素Cr在還原產(chǎn)物中的價態(tài)是什么？

解：還原劑是Na2SO3，反應(yīng)后生成Na2SO4，每1molNa2SO3變成Na2SO4失去2mol電子，則12ml0.5mol/L的Na2SO3失去電子是12×103 ×0.5×2mol電子。

氧化劑是K2Cr2O7，反應(yīng)前Cr為+6價，反應(yīng)后Cr為X價，1molK2Cr2O7反應(yīng)后得電子2（6X）mol，則10ml0.2mol/L的K2Cr2O7反應(yīng)后得電子是：0.2×10×103 ×2（6X）mol，

據(jù)得失電子守恒得：12×103 ×0.5×2=02×10×103 ×2（6X）∴X=3

五、離子守恒法

根據(jù)離子反應(yīng)中，反應(yīng)前后元素離子數(shù)目不變的原理，計算過程不需要依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，只需找到起始和終止時離子的對應(yīng)關(guān)系，即可計算，將復(fù)雜的問題簡單化。

例：27.2克Fe粉和Fe2O3的混合物放入500ml的稀H2SO4中，發(fā)現(xiàn)固體物質(zhì)完全溶解，并放出0.1molH2，此時測知溶液中無Fe3+，然后向溶液中加入2mol/L的NaOH500ml時，溶液恰好呈中性，求原H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度？

解：此題涉及的反應(yīng)較多，看起來比較復(fù)雜，但據(jù)離子守恒原則，反應(yīng)前后的SO2-4和Na+的量不變，當(dāng)溶液恰好呈中性時，說明Fe元素全部轉(zhuǎn)化成Fe（OH）2沉淀，而H2SO4恰好全部轉(zhuǎn)化成Na2SO4。

據(jù)離子守恒得： n（Na+）=2n（SO2-4）

則n（H2SO4）=n（SO2-4）=12n（Na+）=12n（NaOH）=12×2mol/L×0.5L=0.5mol

故C（H2SO4）=nV=0.5mol0.5L=1mol·L-1

總之，守恒法整體思維法就是拋開繁瑣的反應(yīng)過程，抓住始態(tài)與終態(tài)中某些物理量的守恒關(guān)系求解的一種思維方法，可簡化解題過程，快速解答。