淺議守恒法在高中化學(xué)解題中的運(yùn)用

高中化學(xué)相對于初中化學(xué)來說,知識點(diǎn)難度有所增加,解題難度也隨之增加,因此高中生具備一定的化學(xué)解題技巧就顯得尤為重要,而守恒法的應(yīng)用恰恰是同學(xué)們需要掌握的,因?yàn)樵诤芏嗟幕瘜W(xué)試題中,都隱含著一類或多類守恒關(guān)系。守恒法的使用不僅能夠提高同學(xué)們的解題效率,還能夠促進(jìn)同學(xué)們對化學(xué)問題進(jìn)行深入的研究,對于提高同學(xué)們的化學(xué)成績是非常有幫助的。下面就來分析一下守恒法的具體應(yīng)用。

一、質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒是指化學(xué)反應(yīng)前后,參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。

例1現(xiàn)有100g澄清石灰水和20g碳酸鈉溶液恰好完全反應(yīng),生成沉淀的質(zhì)量為2g,求過濾后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分析：先根據(jù)質(zhì)量守恒定律,可得過濾后所得溶液的質(zhì)量為100g+20g-2g=118g。再根據(jù)反應(yīng)Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH可知,過濾后所得溶液為NaOH溶液,由CaCO3的質(zhì)量不難求出生成的NaOH的質(zhì)量為1.6g。所以過濾后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

二、電子守恒

電子守恒是指在氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。

例2一種金屬單質(zhì)和硝酸發(fā)生反應(yīng),參與反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量和被還原的HNO3的物質(zhì)的量之間的比是6∶1,求該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物。

分析：很多同學(xué)對于此類問題的解答都有很大困擾,不知該如何下手,而運(yùn)用電子守恒法就能巧妙地解決這類問題。依據(jù)電子守恒定律,假設(shè)共計(jì)6molHNO3參與反應(yīng),那么根據(jù)題意即可得出,共1molHNO3作氧化劑,被還原；5molHNO3起酸的作用。金屬發(fā)生反應(yīng)后會(huì)失去電子,為了使正、負(fù)電荷保持均衡,金屬陽離子所帶的正電荷應(yīng)為5mol,由于還原產(chǎn)物只有一個(gè),那么一個(gè)N原子便可以獲得5個(gè)電子,進(jìn)而推出HNO3中N元素的化合價(jià)從+5價(jià)變化為0價(jià),最后得出還原產(chǎn)物為N2。

例324mL0.05mol·L-1的Na2SO3溶液恰好與20mL 0.02mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng),求Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)。

分析：設(shè)Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為x,發(fā)生反應(yīng)后Cr元素的化合價(jià)發(fā)生變化,變化值為2×(6-x),S元素的化合價(jià)同樣發(fā)生變化,變化值為6-4=2。由電子守恒原理可以得出20×10-3L×0.02mol·L-1×2×(6-x)=24×10-3L×0.05mol·L-1×2,解得x=3。所以Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為+3價(jià)。

三、元素守恒

元素守恒是指化學(xué)反應(yīng)前后,元素的種類保持不變,各元素原子的個(gè)數(shù)也不變,只是存在形式發(fā)生了變化。

例4將一定量的碳酸鈣和單質(zhì)碳的混合物置于坩堝中充分灼燒,假定能將產(chǎn)生的氣體全部收集起來,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得氣體的質(zhì)量恰好等于原混合物的質(zhì)量。試求原混合物中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分析：本題涉及的反應(yīng)為由上述兩個(gè)反應(yīng)可知,反應(yīng)后所得的CO2中C元素的質(zhì)量即為反應(yīng)前原混合物中C元素的質(zhì)量,因?yàn)樗脷怏w的質(zhì)量恰好等于原混合物的質(zhì)量,所以原混合物中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為