守恒法在化学中的应用

守恒法在化学中的应用第1页，共21页，2023年，2月20日，星期六1、质量守恒2、电荷守恒3、电子守恒4、化合价守恒5、能量守恒守恒······第2页，共21页，2023年，2月20日，星期六

宏观上：“参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和”

微观上：“在一切化学反应中，反应前后原子的种类个数（或数目）、原子质量前后没有变化

具体表现：化学反应前后（1）物质的总质量不变；（2）元素、原子的种类不变；（3）某种元素的总质量及其原子的总物质的量都不变；（4）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量守恒。第3页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例1】在1.0L0.20mol/L的NaOH溶液中通入一定量的H2S气体，然后低温蒸发，得到固体7.9g。试计算所得固体组分及各它们的物质的量。【分析】先判断所得固体成分，在利用Na+守恒及混合物质量关系进行计算。（1）若通入H2S的量为0，则所得固体为NaOH。m=1.0L×0.20mol/L×40g/mol=8g（2）若通入H2S后，NaOH恰好完全反应生成Na2S，所得固体质量

m=1.0L×0.20mol/L×1/2×78g/mol=7.8g（3）若通入H2S后，NaOH恰好完全反应生成NaHS，所得固体质量

m=1.0L×0.20mol/L×56g/mol=11.2g第4页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例2】在1.0L1.0mol·L-1NaOH溶液中通入16.8L标准状况下的CO2，计算所得溶液中含有的NaHCO3和Na2CO3的物质的量。

CO2通入NaOH溶液中，若产物为NaHCO3、Na2CO3，则两者均无剩余，可由守恒法解答，类似的还有NaHS、Na2S；Na2SO3、NaHSO3等。CO2通入NaOH溶液中，若未知反应物比例，存在4种可能的情况。要先判断所得溶液中含有的溶质成分，再利用守恒法解答。第5页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例3】（1999年上海高考题）将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到气体1.12L（标准状况）。则所消耗硝酸的物质的量是（）A．0.12molB．0.11molC．0.09molD．0.08molB

2、浓硝酸（浓H2SO4）与金属反应，开始生成的是NO2（SO2），随着反应的进行，浓度变稀，生成的是NO（H2）。1、无特别强调，一般不考虑N2O4的存在第6页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例4】有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析测知含水2.8％，K2CO337.3％。取1g该样品投入25mL2mol/L的盐酸中后，中和多余的酸又用去1.07mol/L的KOH溶液30.8mL。问蒸发中和后的溶液可得到多少g固体？第7页，共21页，2023年，2月20日，星期六【思考题】一定温度下，向一固定容积的密闭容器中加入1molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)，达到平衡时生成了amolC。若升高平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是：

。A、B、C、D四种物质相对分子质量之间的关系为

（用MA、MB、MC、MD表示）。2MA+MB=3MC+MD升温后，D逐渐转化为气态第8页，共21页，2023年，2月20日，星期六[练习]取钠、钙各一小块，投入适量水中，反应完毕时只收集到H21.568L（标准状况）。再取碳酸钠和碳酸氢钠的混合物3.8g加入到所得的溶液中，当反应完后（此时Ca2+、CO32-、HCO3-完全进入沉淀）将溶液蒸干，得到白色固体8.8g，再将白色固体用水洗涤、干燥得白色不溶物4g。试求：（1）钠、钙各多少克？（2）NaHCO3、Na2CO3各多少克？第9页，共21页，2023年，2月20日，星期六[练习]碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是A.35gB.30gC.20gD.15g第10页，共21页，2023年，2月20日，星期六2、电荷守恒离子化合物（或溶液）中：阴离子所带负电荷总数=阳离子所带正电荷总数（1）电荷的物质的量（n）：阴、阳离子的物质的量之间的关系式；（2）单位体积溶液中电荷的物质的量（c）：阴、阳离子的物质的量浓度之间的关系式；如硫化钠与碳酸铵的混合溶液中：（1）n(Na+)+n(NH4+)+n(H+)=2n(S2-)+n(HS-)+2n(CO32-)+n(HCO3-)+n(OH-)（2）c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)第11页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例5】镁条在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2。将燃烧产物溶于60mL浓度为2mol/L的盐酸中，以20mL0.5mol/L的NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在溶液中加入过量的NaOH溶液，并加热使NH3全部蒸发，再用稀盐酸吸收NH3，使此盐酸增重0.17g，求镁条的质量。请分析其中的守恒关系（1）第一次加碱后：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)（2）n(Cl-)=n(HCl)；n(NH4+)=n(NH3)；

n(Na+)=n(NaOH)；n(Mg)=n(Mg2+)第12页，共21页，2023年，2月20日，星期六【解】设CO32-质量分数为x，K+质量分数为y。由电荷守恒及质量关系可得：x+y=1-0.3153-0.27080.3153/23+y/39=0.2708/35.5+2x/60解得x=0.283，Na2CO3的质量分数=0.283×106/60=0.50【练习】KCl、NaCl、Na2CO3组成的混合物，其中Na元素的质量分数为31.53%，Cl元素的质量分数为27.08%。求混合物中Na2CO3的质量分数（结果保留两位有效数字）。电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，而且适用于固体离子化合物及它们的混合物中。【分析】①若求得CO32-质量分数，可进一步求得Na2CO3的质量分数。②离子化合物阴阳离子电荷守恒。50%第13页，共21页，2023年，2月20日，星期六【练习】某地酸雨经检验除含H+外[c(OH－)可忽略不计]，还含有Na+、Cl－、NH4+、SO42-，其浓度依次为c(Na+)=7.0×10-6mol/L，c(Cl－)=3.5×10-5mol/L，c(NH4+)=2.3×10-5mol/L，c(SO42-)=2.5×10-6mol/L。则酸雨的pH值为（）A.3B.4C.5D.6c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(Cl-)+c(OH-)c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)≈2c(SO42-)+c(Cl-)c(OH－)可忽略不计C第14页，共21页，2023年，2月20日，星期六3、电子守恒（1）在氧化还原反应中：氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数（2）在电解过程中：阴极得电子总数=阳极失电子总数n(e-)=Q/F=IR/F第15页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例6】将xmolCu2S跟足量稀HNO3反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是（）A．4xmolB．10xmolC．10x/3molD．2x/3molC3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完全时，共收集到标准状况时的气体2.24L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?【练习】第16页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例7】用两支惰性电极插入500ｍLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有H2析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出Ag的质量是（）。A.27mg

B.54mg

C.108mg

D.216mg

【解析】根据得失电子守恒写出电极反应式：阴极：4Ag+＋4e-＝4Ag阳极：4H2O－4e-＝O2＋4H+可知：Ag+—H+1mol

1mol

ｘ1×10－３×0.5－1×10－６×0.5

ｘ＝5×10－4则析出银的质量为：5×10－４mol×108g/mol

＝5.4×10－２g＝54mg

第17页，共21页，2023年，2月20日，星期六4、化合价守恒：化合物中元素的正负化合价总数的绝对值相等;或者元素化合价代数和等于零。【例8】某硅酸盐的组成可表示为：K2Al6Si6H4Ox，则x的值为（）A．2B．12C．24D．无法判断C

第18页，共21页，2023年，2月20日，星期六【例9】某含有MgBr2和MgO的混合物，经实验分析测得镁元素的质量分数为38.4%，试计算混合物中溴元素（Br）的质量分数为多少？(已知溴的相对原子质量为80)第19页，共21页，2023年，2月20日，星期六具体问题中，有的还涉及：气体体积的守恒

气体压强的守恒燃烧耗氧量的守恒

生成CO2或H2O的量的守恒元素的质量分数守恒

原子个数比守恒反应转化率不变

平衡浓度不变······理解守恒的实质抓准守恒的物理量抓全总量守恒的各部分抓住守恒的依据第20页，共21页，2023年，2月20日，星期六[练习]有一块铝铁合金，溶于足量的盐酸中，再用过量的NaOH溶液处理，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧，完全变成红色粉末，经称量红色粉末和合金的质量相等，求合金中铝的质量分数。解：[分析]

AlAlCl3NaAlO2NaAlO2

合金