配套中学教材全解—守恒法（苏教版必修1）.doc

守恒法 “守恒法”是中学化学经常采用的技巧性解题方法之一一般情况下，能用“守恒法”解答的题目也能用其他方法解决，但较费时且易出错而 “守恒法”则是利用物质变化过程中某一特定量固定不变来解决问题，其特点是不纠缠于细枝末节，只关注始态和终态，寻找变化前后特有的守恒因素，快速建立等式关系，巧妙作答，能提高解题速度和准确率守恒法”在不同版本的教辅材料中，有多种表述形式，如物料守恒、质量守恒、元素守恒、原子守恒、离子守恒、电荷守恒、电子守恒、物质的量守恒、体积守恒等其实所谓的“守恒”因素不外乎两种情况：一是物料守恒，二是电性电量守恒 一、物料守恒所谓“物料”，就是物质从物质的形态而言，有宏观意义上的物质，又有微观意义上的粒子当谈到“物料”守恒时，对宏观物质而言，主要是质量守恒；对微观粒子而言，则主要是与物质的量挂钩的元素守恒一)质量守恒在此探讨的质量守恒，已不再是狭义的质量守恒定律，它涵盖了物理和化学两种变化中的有关守恒关系1.固态混合物由固体物质组成的混合物，往往在化学变化前后存在某一方面的守恒因素，利用这些因素可省时省力例1：取一定量的KClO3和MnO2的混合物共热制取O2，反应开始时MnO2在混合物中的质量分数为20%，当反应进行到MnO2在混合物中的质量分数为25%时，求KClO3的分解百分率。

解析：MnO2在反应中作催化剂，反应前后质量守恒设原混合物的质量为m1 g，反应结束后混合物的质量为m2 g，则MnO2反应前后的质量分别为：0.2m1g和0.25m2g由MnO2的质量守恒可得：0.2m1 g＝0.25m2 g，m2＝0.8 m1由反应前后质量守恒可知，放出O2的质量应等于反应前后的固体质量之差，即：m1 g-m2 g＝m1 g-0.8m1 g＝0.2m1g即可求得KClO3的分解百分率为： 答案：见解析2.溶液对溶液而言，可以从其组成上，即浓度（质量分数）、溶剂和溶质三方面去寻找内含的某些守恒因素，用于解决有关溶液计算的问题1)浓度守恒例2：某盐的饱和溶液的质量分数为26.8%，取一定量的此饱和溶液，加入wg该无水盐，在温度不变的情况下，析出mg含有一定量结晶水的该盐晶体，则从饱和溶液中析出溶质的质量为（　　　）A.26.8%w B.m-w C.(m+w)×26.8% D.( m-w)×26.8%解析：由于温度不变，析晶后，剩余溶液、减少的溶液（m-w）及原溶液浓度（质量分数）守恒，故有（m-w）×26.8%，答案应选D答案：D (2)溶剂守恒例3： 在一定温度下，向55.3g蒸馏水中加入一定量的无水Na2SO3粉末，充分搅拌后过滤，得到60g滤液和一定量的Na2SO3·7H2O晶体，若此温度下Na2SO3的溶解度为20g，求析出的Na2SO3·7H2O晶体的质量。

解析：解此题的关键是：溶剂水的质量守恒析晶后，原溶剂水分成了两部分，即所得饱和溶液中的水和析出晶体中的结晶水若设析出晶体的质量为x g则，解得：x=10.6g答案：析出的Na2SO3·7H2O晶体的质量为10.6g3)溶质守恒例4：将某二价金属R的单质粉末投入到200 mL浓度为1 mol/L的H2SO4溶液中，待完全反应后滤去过量的金属粉末，蒸发溶液到剩余84 g时，保持温度为t ℃，开始析出RSO4·7H2O晶体在该温度下继续蒸发，当析出20.5 g晶体时，还留下49 g溶液求金属R的相对原子质量解析：由题意可知，84g溶液和49g溶液皆为t℃时的饱和溶液设RSO4的摩尔质量为M，RSO4在t℃时的溶解度为Sg由溶质的质量守恒可得：0.2L×1mol/L×M=0.2L×1mol/L×M= 解方程组得：S=40，M=120g/mol所以，金属R的相对原子质量为：120-96=24答案：金属R的相对原子质量为243.其他有些混合体系中，不同形态的物质（如气态和固态或液态，固态和液态等）之间往往会存在某种形式的守恒量，利用这些量之间的守恒关系，可使问题得以简化例5：向一定量的NaOH固体中加入由硫酸铜和硫酸组成的混合物的溶液，充分搅拌，恰好完全反应，有蓝色沉淀生成，过滤，所得滤液的质量与加入的原混合物溶液的质量相等。

则与硫酸铜反应的氢氧化钠和与硫酸反应的氢氧化钠的物质的量之比为 解析：此题属于一道典型的无数据计算题依题意不难分析出其中的守恒关系，即m(NaOH)＝m[Cu(OH)2]设与CuSO4反应的NaOH为xmol，与H2SO4反应的NaOH为ymol，则由(xmol+ymol)×40g/mol＝98g/mol×(xmol×)， 答案：40∶9 (二)物质的量守恒在大多数资料中，对物质的量守恒描述的并不多，其实我们最常遇到的元素守恒就隶属于其中当然还有涉及宏观（具体）物质的守恒1.涉及宏观（具体）物质的守恒例6：质量分数为a的某物质的溶液m g与质量分数为b的该物质的溶液n g混合后，蒸发掉p g水得到的溶液每毫升质量为q g，物质的量浓度为c则溶质的分子量（相对分子质量）（ ）A. B. C. D.解析：根据溶质的物质的量守恒可得：L/mL×cmol/L，整理得：g/mol，故选C答案：C2.元素守恒实际上，元素守恒也含有质量守恒的意思，只不过在具体应用时，很少直接用其质量而是用其物质的量（或粒子个数）元素守恒又可分为原子守恒和离子守恒，但原子守恒和离子守恒并没有严格意义上的区分，只是由于在不同情境中呈现的形态不同而已，多数情况下，常笼统地称作元素守恒。

1)原子守恒例7：将a mol H2S和1 mol O2置于一个容积可变的容器内进行反应维持容器内气体的压强不变（101 kPa），在120 ℃下测得反应前后容器内气体的密度分别为d1和d2若a的取值不同，则H2S的氧化产物可能有如下三种情况：(1)全部是SO2，此时a的取值范围是 2)全部是S，此时a的取值范围是 ，d1 d2（填大于、小于或等于） (3)部分是SO2，部分是S，此时a的取值范围是 ，反应所生成的SO2的物质的量为 mol，容器内气体的物质的量之和为 mol以含a的代数式表示）解析：n(O2)=1mol，设生成SO2为xmol，S为ymol，H2O为zmol直写方程式：aH2S+[1]O2=xSO2+yS+ zH2O(g) (1)若y≤0，则全部生成SO2：由S原子守恒：x=a由H原子守恒：2z=2a由O原子守恒：2x+z=2解得a=，即a的取值范围是：a≤2)若x≤0，则全部生成S：由S原子守恒：y=a由H原子守恒：2z=2a由O原子守恒：z=2解得a=2，即a的取值范围是：a≥23)若x＞0，y＞0，则产物中既有SO2，又有S：由S原子守恒：x+y=a 由H原子守恒：2z=2a由O原子守恒：2x+z=2a=(1+y)x=1-z=a解得： 因为y＞0，从(2)可知y≤2，所以a的取值范围是：＜a＜2。

反应后，SO2的物质的量为(1-)mol，容器内气体的物质的量之和为：x+z=(1+)mol答案：见解析(2)离子守恒例8：向含0.01mol AlCl3的溶液中逐滴加入34mL 1mol/L NaOH溶液，则生成物及其物质的量分别为 解析：n(NaOH):n(AlCl3)=0.034mL×1mol/L:0.01mol=3.4:1(或17:5)，大于3小于4，故生成物中既有Al(OH)3，又有NaAlO2设生成的Al(OH)3的化学计量数为x，NaAlO2的化学计量数为y直写方程式：由Na+守恒：17=y+15由Al3+守恒：5=x+yx=3y=25AlCl3+17NaOHxAl(OH)3↓+yNaAlO2+15NaCl+H2O 则n[Al(OH)3]=0.006mol，n(NaAlO2)=0.004 mol, n(NaCl)= 0.003 mol答案：见解析 (3)原子、离子并存守恒（元素守恒）例9：向300 mL KOH溶液中缓慢通入2.24 L CO2气体（标准状况），充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到11.9 g白色固体请通过计算确定此白色固体的组成及其质量各为多少克？所用KOH溶液的物质的量浓度是多少？解析：先由极端假设法确定白色固体的组成：设定2.24 L CO2与KOH溶液反应所得产物只有一种，即K2CO3或KHCO3。

若只生成K2CO3，由C原子守恒可求得m(K2CO3)=×138 g/mol=13.8 g；若只生成KHCO3，由C原子守恒可求得m(KHCO3)=×100 g/mol=10.0 g而题设质量为11.9 g，故该白色固体由K2CO3和KHCO3组成由C原子守恒可得：n(CO2)=n(K2CO3)+n(KHCO3)==0.100 mol设K2CO3的物质的量为a mol，则KHCO3的物质的量为0.100 mol-a mol则由138 g/mol×a mol+100 g/mol×(0.100 mol-a mol)=11.9 g，解之得：a=0.050 mol所以m(K2CO3)=0.050 mol×138 g/mol=6.90 g, m(KHCO3)=0.050 mol×100 g/mol=5.00 g由K+守恒可得：n(KOH)=2×n(K2CO3)+1×n(KHCO3)= 2×0.050 mol+1×0.050 mol=0.150 mol所以c(KOH)=n(KOH)/V=0.150 mol/0.300 L=0.50 mol/L 答案：见解析 (4)质子守恒一般情况下，很少单独考虑质子守恒，实际上在盐（水）溶液中存在的质子守恒可看作是物料守恒与电荷守恒（后面将要涉及）的叠加项。

所谓的质子守恒，实质是从水的电离出发，考虑弱酸根离子结合水电离出的H+或弱碱阳离子结合水电离出的OH-，然后在溶液中寻找H+和OH-的“藏身”之所，而列出的等式关系常用于盐溶液中粒子浓度关系的比较下面以Na2CO3溶液、NH4Cl溶液和(NH4)2CO3溶液为例，来确定它们的溶液中各自存在的质子守恒关系Na2CO3溶液：在不考虑CO32-水解时，水电离出的H+与OH-的物质的量是相等的，但当CO32-水解结合部分水电离出的H+后，分别生成了HCO3-（结合一个H+）和H2CO3(结合两个H+)，而OH-未被消耗，因此可列出等式关系：c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3)，即Na2CO3溶液中的质子守恒NH4Cl溶液：同理，NH4+水解结合的是由水电离出的部分OH-，生成了NH3·H2O，而H+未被消耗，因此可列出等式关系：c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)，即为NH4Cl溶液中的质子守恒NH4)2CO3溶液：NH4+水解结合的是由水电离出的部分OH-，生成了NH3·H2O；CO32-水解结合部分水电离出的H+，分别生成了HCO3-和H2CO3，H+、OH-都有一部分被消耗，分别寻找H+、OH-在溶液中的“藏身”之所，即可列出下列等式关系：c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O)，即为。