守恒法解選擇型計(jì)算題

陳珍

【摘 要】選擇型計(jì)算題是高中化學(xué)計(jì)算題的主要題型之一，這類試題中有些題數(shù)據(jù)眾多或反應(yīng)過程復(fù)雜，常規(guī)計(jì)算題步驟繁瑣、運(yùn)算量大、既浪費(fèi)時(shí)間又極易出錯(cuò)，如運(yùn)用守恒法計(jì)算則能簡(jiǎn)化計(jì)算過程、提高解題效率、達(dá)到事半功倍的效果，筆者根據(jù)幾年的教學(xué)積累例析幾題供參考。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);計(jì)算題

【中圖分類號(hào)】G633.8 ??????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）11-0260-01

一、電荷守恒

例1：有一份在空氣中暴露過的NaOH固體，經(jīng)分析知其內(nèi)含：H2O 7.62%;Na2CO3 2.38%;NaOH 90%。若將1g此樣品加入到46.0mL 1mol/L的鹽酸中，過量的鹽酸再用1.07mol/L的NaOH溶液這和，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體的質(zhì)量為 ?（ ）

A：2.69g B： 3.43g C： 4.00g D：無法計(jì)算

解析：本題給出七個(gè)數(shù)據(jù)，涉及多個(gè)反應(yīng)，若采用常規(guī)法解題費(fèi)時(shí)且結(jié)果不一定正確。

溶液中的問題可用電荷守恒來考慮：最終溶液中溶質(zhì)只有NaCl，溶液呈電中性，根據(jù)電荷守恒得n（Na+） = n（Cl-）即 n（NaCl）=n（HCl）=0.046mol， m=0.046mol×58.5g/mol=2.69g。

本題也可以用元素守恒法解答見例4

例2：把200mL含有BaCl2 和NaCl的混合溶液分成兩等份，其中一份加入含a mol硫酸的溶液，恰好使Ba2+完全沉淀;另一份加入含b mol硝酸銀的溶液，恰好使Cl -完全沉淀，則該混合溶液中鈉離子濃度為（ ）

A：0.1（b-2a）mol/L B：10（2a-b）mol/L C：10（b-a）mol/L D：10（b-2a）mol/L

解析：原混合溶液中溶質(zhì)是BaCl2和NaCl，溶液呈電中性，則有n（Cl-）=n（Na+）+2n（Ba2+），已知n（Cl-）=bmol n（Ba2+）=amol，所以n（Na+）=（b-2a）mol，原溶液每份100mL，所以c（Na+）=（b-2a）mol/0.1L=10（b-2a）mol/L。

此題中需注意：每份溶液的體積是100mL;Ba2+帶兩個(gè)單位電荷，列式子時(shí)必須乘以2.

二、元素守恒（包括原子守恒、質(zhì)量守恒）

例3：向一定量的Fe ?FeO ?Fe2O3的混合物中加入100mL 2mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（標(biāo)況）的氣體，在所得溶液中加入KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)，若用足量CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到單質(zhì)鐵的質(zhì)量是 ?（ ）

A：11.2g B：5.6g C：2.8g D：無法計(jì)算

解析：由題意可知最終溶液中溶質(zhì)只有FeCl2，根據(jù)電荷守恒可知2n（Fe2+）=n（Cl-），n（Cl-）取決于鹽酸。而兩份樣品等量，則鐵元素守恒，所以2n（Fe）=n（Cl-）=n（HCl）=0.2mol，則m（Fe）=0.1×56g/mol=5.6g

注：若忽略了的Fe2+電荷數(shù)會(huì)誤選A

例4：將1.92g銅屑與一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅屑完全反應(yīng)時(shí)收集到1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則所消耗硝酸的物質(zhì)的量是（ ）

A.0.12mol B.0.11mol C.0.09mol D. 0.08mol

解析：已知硝酸由濃變稀，產(chǎn)生的氣體是NO2 、NO的混合物，由已知數(shù)據(jù)可列出二元一次方程組或用極限法討論取值范圍，但卻比較費(fèi)時(shí)?？捎迷邮睾惴▉斫鉀Q： 硝酸與銅反應(yīng)時(shí)硝酸表現(xiàn)出氧化性和酸性，反應(yīng)中氮原子守恒，表現(xiàn)出氧化性的硝酸的量等于氣體NOX的量，表現(xiàn)出酸性的硝酸的量等于硝酸銅中氮原子的量，則消耗的硝酸的物質(zhì)的量為：

n（HNO3）=n（NOX）+2n[Cu（NO3）2]

=0.05mol+2×0.03mol

=0.11mol

例2也可以用元素守恒解決：反應(yīng)前后氯元素守恒，鹽酸完全轉(zhuǎn)化為NaCl，最終得到固體為NaCl固體。n（NaCl）=n（HCl）=0.046mol， m=0.046mol×58.5g/mol=2.69g。

三、電子守恒

例5：將1.92g銅屑與一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅屑完全反應(yīng)時(shí)收集到1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）氣體，若把收集氣體的集氣瓶倒置于盛有足量水的水槽中，要使集氣瓶?jī)?nèi)充滿液體，還需要通入的氧氣的體積為 ???????（ ）

A：224mL B：336 mL C：672mL D：892mL

解析：本題中的轉(zhuǎn)化關(guān)系HNO3〖XC28.JPG;%30%30〗 ???NO、NO2，若向右的反應(yīng)是硝酸溶解銅放出NOx，向左的反應(yīng)是NOx、O2、 H2O生成硝酸，如果按常規(guī)的方程式解法非常繁瑣費(fèi)時(shí)，如果抓住兩個(gè)過程的特點(diǎn)：正反方向均為氧化還原反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)得失電子數(shù)守恒，即銅失去的電子等于氧氣得到的電子數(shù)，則有如下關(guān)系式：

2Cu ?～ ???4e- ????～ ????O2

128g ????2240mL

1.92g ?????????X

X=1.92g×2240mL/128g=336mL

例6：銅鎂合金5.6g完全溶于濃硝酸中，若反應(yīng)中的硝酸被還原只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和448mL的N2O4氣體（都為標(biāo)況下），在反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全，則生成沉淀的質(zhì)量為（ ）

A：9.02g B：9.68g C：9.00g D：9.34g

解析：已知生成的沉淀為Mg（OH）2和Cu（OH）2，其質(zhì)量等于合金質(zhì)量加上OH-的質(zhì)量，即m（沉淀）=5.6g + 17g/mol×n（OH-），所以關(guān)鍵是求n（OH-）。若用M代表銅鎂合金，則有：

M ?― 2e- ?= ??M2+

M2+ ?+ ?2OH- ?= ??M（OH）2

可見n（OH-） = n（e-），而銅鎂失去的電子數(shù)等于N原子得到的電子數(shù)，又知HNO3變?yōu)镹O2化合價(jià)降低1個(gè)單位，所以N原子得到的電子n（e-）= 1×（0.2mol+0.02mol×2）=0.24mol， m（沉淀）=5.6g + 17g/mol×n（OH-） =5.6g + 17g/mol×0.24mol = 9.68g .

從以上例題可見，守恒法解題是一條絕佳的捷徑，省時(shí)高效，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)守恒法思想的培養(yǎng)，要通過專項(xiàng)訓(xùn)練來鞏固強(qiáng)化，多次復(fù)習(xí)才能正真掌握?？紙?chǎng)答題時(shí)盡量以一種平和沉穩(wěn)的心境，充滿信心積極應(yīng)對(duì)，從不同角度利用考慮始終狀態(tài)，抓住守恒關(guān)系，以最少的時(shí)間得到正確的答案。牢記一句話“計(jì)算選擇不著急，認(rèn)真分析巧判斷，發(fā)掘本質(zhì)挖內(nèi)涵，切記當(dāng)作答題算。

參考文獻(xiàn)

[1]莊農(nóng).巧解1998年高考化學(xué)選擇計(jì)算題[J].化學(xué)教育，1998（12）：39-40.