第二章 學案11 守恒思想在化學中的應用——守恒法解題技巧

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1、高考總復習同步訓練 專題學案11　守恒思想在化學中的應用——守恒法解題技巧 當物質之間發(fā)生化學反應時，其實質就是原子之間的化分和化合，即可推知某種元素的原子無論是在哪種物質中，反應前后其質量及物質的量都不會改變，即質量守恒；在化合物中，陰、陽離子所帶電荷總數相等，即電荷守恒；在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數和還原劑失電子總數相等，即得失電子守恒；在組成的各類化合物中，元素的正、負化合價總數的絕對值相等，即化合價守恒。 守恒法是中學化學計算中一種很重要的方法與技巧，也是高考試題中應用最多的方法之一，其特點是抓住有關變化的始態(tài)和終態(tài)，忽略中間過程，利用其中某種不變量建立關系式，從而

2、簡化思路，快速解題。 1．質量守恒法 質量守恒定律表示：參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成物的各物質的質量總和。依據該定律和有關情況，可得出下列等式： (1)反應物的質量之和＝產物的質量之和。 (2)反應物減少的總質量＝產物增加的總質量。 (3)溶液在稀釋或濃縮過程中，原溶質質量＝稀釋或濃縮后溶質質量(溶質不揮發(fā))。 典例導悟1　有一塊鋁、鐵合金，溶于足量的鹽酸中再用過量的NaOH溶液處理，將產生的沉淀過濾、洗滌、干燥、灼燒，完全變成紅色粉末，經稱量紅色粉末和合金質量恰好相等，則合金中鋁的質量分數為(　　) A．60% B．50%

3、 C．40% D．30% 聽課記錄：　 　 2．原子守恒法 從本質上講，原子守恒和質量守恒是一致的，原子守恒的結果即質量守恒。 典例導悟2　(2011·濟南模擬)38.4 mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后，共收集到22.4 mL(標準狀況)氣體，反應消耗的HNO3的物質的量可能是(　　) A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol 聽課記錄：　 　 3．電荷守恒法 在電

4、解質溶液或離子化合物中，所含陰、陽離子的電荷數相等，即： 陽離子的物質的量×陽離子的電荷數＝陰離子的物質的量×陰離子的電荷數，由此可得：(1)在離子化合物中，陰、陽離子的電荷數相等；(2)在電解質溶液里，陰、陽離子的電荷數相等。 典例導悟3　(2011·鄭州質檢)某硫酸鋁和硫酸鎂的混合液中，c(Mg2＋)＝2 mol·L－1，c(SO)＝6.5 mol·L－1，若將200 mL的此混合液中的Mg2＋和Al3＋分離，至少應加入1.6 mol·L－1的苛性鈉溶液(　　) A．0.5 L B．1.625 L C．1.8 L D．2

5、 L 聽課記錄：　 　 　 4．電子守恒法 (1)基本內容 在氧化還原反應中最本質的問題是電子轉移，表現在氧化還原反應的特征上是元素化合價的變化，因此產生了對氧化還原反應定量研究的依據。 ①電子守恒：在一個氧化還原反應中氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。 ②化合價守恒：有關元素化合價升高總數等于另一些有關元素化合價降低總數。 (2)主要應用 配平有關的化學方程式的步驟： 典例導悟4 某反應體系中的物質有：NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。 (1)請將Au2O3之外的反應物與生成物分別填入以下空格內。 ＋＋―→＋

6、＋ (2)反應中，被還原的元素是________，還原劑是____________________________。 (3)將氧化劑與還原劑填入下列空格中，并標出電子轉移的方向和數目。 ＋＋…… (4)紡織工業(yè)中常用氯氣作漂白劑，Na2S2O3可作為漂白布匹的“脫氯劑”，Na2S2O3和Cl2反應的產物是H2SO4、NaCl和HCl，則還原劑與氧化劑的物質的量之比為________。 聽課記錄：　 　 　 (3)有關計算 典例導悟5 Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應中Na2Sx與NaClO的物質的量之

7、比為1∶16，則x的值為(　　) A．2　　　　 　B．3　　　 　　C．4　　　　 　D．5 聽課記錄：　 　 　 典例導悟6　(2011·武漢月考)某反應可表示為：mM＋nH＋＋O2===xM2＋＋yH2O，則x值為(　　) A 2 B．4 C．6 D．9 聽課記錄：　 　 　 5．體積守恒法 在有的化學反應中，反應前、后氣態(tài)物質的物質的量不變，即在相同的條件下，反應前、后氣體的體積守恒。 典例導悟7　二

8、硫化碳在氧氣里燃燒生成CO2和SO2，將0.228 g CS2在448 mL O2(標準狀況)中燃燒，將燃燒后的混合氣體恢復到標準狀況，其體積為(　　) A．224 mL B．112 mL C．448 mL D．336 mL 聽課記錄：　 　 　 在電解質溶液的分析中，還用到物料守恒、質子守恒等，它們的實質都是質量守恒或原子守恒。 1．已知Q與R的摩爾質量之比為9∶22，在反應X＋2Y===2Q＋R中，當1.6 g X與Y完全反應后，生成4.4 g R，則參

9、與反應的Y和生成物Q的質量之比為(　　) 　A．23∶9 B．32∶9 C．46∶9 D．16∶9 2．某非金屬單質A和氧氣發(fā)生化合反應生成B。B為氣體，其體積是反應掉氧氣體積的兩倍(同溫、同壓)。以下對B的分子組成的推測一定正確的是(　　) A．有1個氧原子 B．有2個氧原子 C．有1個A原子 D．有2個A原子 3．由硫酸鉀、硫酸鋁和硫酸組成的混合溶液，其pH＝1，c(Al3＋)＝0.4 mol·L－1，c(SO)＝0.

10、8 mol·L－1，則c(K＋)為(　　) A．0.15 mol·L－1 B．0.2 mol·L－1 C．0.3 mol·L－1 D．0.4 mol·L－1 4．用石墨電極電解CuSO4溶液，當陰極質量增加6.4 g時，陽極上產生的氣體在標準狀況下的體積是(　　) A．1.12 L B．2.24 L C．4.48 L D．0.56 L 5.配平以下兩個化學方程式。 (1)_

11、_Na2SO3＋__Na2S＋__H2SO4——__Na2SO4＋__S＋__H2O (2)__KMnO4＋__HCl——__KCl＋__MnCl2＋__Cl2↑＋__H2O 一、物質的分類 二、化學反應的分類 化學反應 專題學案11　守恒思想在化學中的應用——守恒法解題技巧 【專題探究區(qū)】 典例導悟 1．D　[試題中物質的變化如下圖所示： 在反應過程中，Fe元素的質量是守恒的，且m(Al，Fe)＝m(Fe2O3)。 合金中鋁的質量分數與Fe2O3中氧元素的質量分數相等。 鋁的質量分數＝×100%＝30%。] 2．C　[據題意，濃硝酸是適量的，而不是

12、過量的，盡管開始產生的是NO2氣體，隨著反應的進行，硝酸濃度逐漸降低，氣體將由NO2變?yōu)镹O,22.4 mL(標準狀況)氣體應是NO2與NO的混合物。 據氮原子守恒，也即反應消耗的硝酸中的氮元素在生成物中存在于Cu(NO3)2、NO、NO2中，所以硝酸的物質的量等于氣體的物質的量與硝酸銅物質的量的兩倍之和。 n(HNO3)＝n(氣體)＋2n[Cu(NO3)2] ＝＋2× ＝2.2×10－3 mol。] 3．D　[根據電荷守恒得： 2c(Mg2＋)＋3c(Al3＋)＝2c(SO) c(Al3＋)＝＝3 mol·L－1 加入氫氧化鈉溶液，使Mg2＋、Al3＋分離，此時NaOH轉化為

13、Na2SO4和NaAlO2，由電荷守恒得： V(NaOH)＝ ＝＝2 L] 4．(1)Na2S2O3　H2O　Na2S4O6　Au2O　NaOH (2)　Na2S2O3　(3) 　(4)1∶4 解析　(1)這是一個氧化還原反應，所以應按照“強氧化劑＋強還原劑―→弱氧化劑＋弱還原劑”的原理來完成化學方程式。Au2O3與Au2O相比，Au是高價(＋3)，Au2O3是氧化劑，所以與之相反應的就是還原劑——含低價元素。Na2S2O3與Na2S4O6相比， S是低價(＋2)，所以Na2S2O3是還原劑，S元素被氧化，金元素被還原，基本反應為：Au2O3＋Na2S2O3―→Au2O＋Na2S4

14、O6。對比反應前后：氧原子在反應后增加，鈉離子相對硫原子減少，所以要補充如下：生成物中要補鈉——NaOH，相應的反應物中要補氫——H2O。補完后查對——各種原子守恒——反應原理正確。 (4)氧化還原反應遵循得失電子守恒，Na2S2O32H2SO4，Cl2HCl，所以還原劑與氧化劑的物質的量之比為1∶4。 5．D　[本題考查在氧化還原反應中用得失電子守恒來進行相關的計算。 ―→xNa2O4　NaO―→Na得關系式1×(6x＋2)e－＝16×2e－，x＝5。] 6．A　[本題可以利用得失電子守恒求解，也可以利用電荷守恒求解。據得失電子守恒有2x＝4，即x＝2。 若利用電荷守恒求解，則有

15、y＝2(氧原子守恒)，n＝4(氫原子守恒)，4×1＝2x(電荷守恒)，即x＝2。] 7．C　[液態(tài)的CS2在O2中燃燒的化學方程式為：CS2(液)＋3O2(氣)CO2(氣)＋2SO2(氣)。從上述反應方程式可知：反應前后氣態(tài)物質的物質的量無變化，即反應前后氣體的體積守恒。無論在反應過程中O2的量是過量、正好還是不足，氣態(tài)物質的體積均保持不變，燃燒前后氣體的體積仍為448 mL。] 【專題集訓區(qū)】 1．D　2.A 3．C　[根據溶液中電荷守恒的原則，建立如下等式：c(H＋)＋c(K＋)＋3c(Al3＋)＝2c(SO)，即0.1 mol·L－1＋c(K＋)＋3×0.4 mol·L－1＝2×0.8 mol·L－1，則c(K＋)＝0.3 mol·L－1，故答案為C。] 4．A　[設在陽極上產生氣體為V L，電極反應式為：陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 由電子守恒法得：×2＝×4 V＝1.12 L] 5．(1)1　2　3　3　3　3　(2)2　16　2　2　5　8