高中化學(xué)計算方法總結(jié):守恒法
方法總論守恒法高三化學(xué)組
守恒存在于整個自然界的千變?nèi)f化之中;瘜W(xué)反應(yīng)是原子之間的重新組合,反應(yīng)前后組成物質(zhì)的原子個數(shù)保持不變,即物質(zhì)的質(zhì)量始終保持不變,此即質(zhì)量守恒。運(yùn)用守恒定律,不糾纏過程細(xì)節(jié),不考慮途徑變化,只考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某些物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài),從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循守恒定律,在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒,如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒、化合價守恒、能量守恒等等。這就是打開化學(xué)之門的鑰匙。
一.質(zhì)量守恒
質(zhì)量守恒,就是指化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變。
1.已知Q與R的摩爾質(zhì)量之比為9:22,在反應(yīng)X+2Y2Q+R中,當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng),生成4.4gR,則參與反應(yīng)的Y和生成物Q的質(zhì)量之比為
A.46:9B.32:9C.23:9D.16:9
2.在臭氧發(fā)生器中裝入氧氣100mL。經(jīng)反應(yīng)3O22O3,最后氣體體積變?yōu)?5mL(均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定),則混合氣體的密度是
A.1.3g/LB.1.5g/LC.1.7g/LD.2.0g/L二.元素守恒
元素守恒,就是指參加化學(xué)反應(yīng)前后組成物質(zhì)的元素種類不變,原子個數(shù)不變。3.30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12g銅片反應(yīng),當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后,共收集到氣體2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為
A.9mol/LB.8mol/LC.5mol/LD.10mol/L
4.在CO和CO2的混合氣體中,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5g通過足量的灼熱的氧化銅,充分反應(yīng)后,氣體再全部通入足量的澄清石灰水中,得到白色沉淀的質(zhì)量是
A.5gB.10gC.15gD.20g三.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)。
5.某強(qiáng)氧化劑[XO(OH)2]被亞硫酸鈉還原到較低價態(tài)。若還原2.4×10mol
+3[XO(OH)2]到較低價態(tài),需要20mL0.3mol/LNa2SO3溶液,則X元素的最終價態(tài)為
A.+2B.+1C.0D.1
6.3.84g銅和一定量濃硝酸反應(yīng),當(dāng)銅反應(yīng)完畢時,共產(chǎn)生氣體2.24L(標(biāo)況)。
(1)反應(yīng)中消耗HNO3的總物質(zhì)的量是__________mol。0.22mol。
(2)欲使2.24L氣體恰好全部被水吸收,需通入__________mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣(氧氣也恰好全部被吸收)。672mL。
四.電荷守恒
電荷守恒,就是指在物理化學(xué)變化中,電荷既不能被創(chuàng)造,也不會被消滅。換言之,在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的電荷總數(shù)應(yīng)等于產(chǎn)物的電荷總數(shù);在電解質(zhì)溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷總量應(yīng)等于陽離子所帶的正電荷總量。7.鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂。將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60mL2.0mol/L的鹽酸中,再用20mL0.5mol/LNaOH溶液中和多余的鹽酸,然后在此溶液中加入過量的堿,把氨全部蒸出來,用稀鹽酸吸收,稀鹽酸增重0.17g。則鎂帶的質(zhì)量為____g。1.2
五.化合價守恒
化合價守恒,是指化合物或混合物中正負(fù)化合價絕對值相等。在電解過程中各電極上析出物質(zhì)的總價數(shù)也是守恒的。
8.用0.1mol/L的Na2SO3溶液300mL,恰好將2×10mol的XO4離子還原,則元
2+素X在還原產(chǎn)物中的化合價是
A.+1B.+2C.+3D.+4
9.一種含MgO、Mg3N2的混合物,若其中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.4%,則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。5.6%。
六.能量守恒
在任何一個反應(yīng)體系中,體系的能量一定是守恒的。
在解答與能量有關(guān)的試題時,考慮能量守恒,能使解題的程序簡化。
10.已知硝酸鉀晶體溶于水時要吸收熱量,從溶液中析出晶體會放出熱量,若有室溫下硝酸鉀飽和溶液20mL,向其中加入1g硝酸鉀晶體,充分?jǐn)嚢,這時
A.溶液的質(zhì)量會減少B.溶液的溫度會降低
C.溶液的溫度無變化D.溶液的溫度先降低后升高七.巧練
11.往100mLFeBr2溶液中緩慢通入2.24LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),結(jié)果溶液中有1/3的溴離子被氧化成溴單質(zhì),則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。1.2mol/L。
12.為了配制一種培養(yǎng)液,需用含有NaH2PO4和Na2HPO4(它們的物質(zhì)的量之比為3:1)的混合液,每升混合液中含磷原子0.1mol,F(xiàn)用4.0mol/L的H3PO4溶液和固體NaOH配制2.0L混合液,問需該H3PO4溶液_____mL和NaOH固體_____g。50mL/10g
13.在鐵和氧化鐵的混合物15g中加入稀硫酸150mL,標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68L,同時鐵和氧化鐵均無剩余。向溶液中滴入KSCN未見顏色變化。為了中和過量的硫酸,且使Fe完全轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵,共消耗3mol/L的氫氧化鈉溶液200mL,則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。2mo/L。
14.某金屬硝酸鹽溶液,用鉑做電極電解,電解時陽極產(chǎn)生的氣體為560mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),在陰極析出mg金屬,若金屬在硝酸鹽中為+n價,則金屬的相對原子質(zhì)量為
A.mnB.20m/nC.20mnD.10mn
守恒法巧解
一.質(zhì)量守恒
1.已知:MQ/MR=9/22,nQ/nR=2/1。
mQ/mR=nQMQ/nRMR=2/1×9/22=9/11;mQ=mR×9/11=4.4×9/11=3.6g。根據(jù)質(zhì)量守恒得到:mY=mQ+mR-mX=3.6+4.4-1.6=6.4g。則:mY/mQ=6.4/3.6=16/9。
2.由質(zhì)量守恒定律得知,反應(yīng)前后容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不變,為100mL氧氣質(zhì)量。
則混合氣體的密度為:=(32×0.1/22.4)/0.095=1.5g/L。二.元素守恒
3.HNO3作氧化劑生成NO2與NO混合物(NOx):n氧化劑=2.24/22.4=0.1mol;
HNO3作酸生成Cu(NO3)2:n酸=2×5.12/64=0.16mol;
N元素守恒,則HNO3的最低濃度為:c(HNO3)=(0.1+0.16)/0.03=8.67mol/L。
2+4.5g混合氣體中含C元素的質(zhì)量為:m(C)=5×(1-64%)=1.8g;
C元素守恒:m(CaCO3)=100×1.8/12=15g。三.電子守恒
5.根據(jù)電子守恒,反應(yīng)中[XO(OH)2]得到電子的物質(zhì)的量等于Na2SO3失去電子的物質(zhì)的量。
設(shè)X元素的最終價態(tài)為x:2.4×10×(5-x)=0.02×0.3×(6-4),解得x=
3+0。
6.(1)HNO3的作用是氧化性和酸性,n(HNO3)=2.24/22.4+2×3.84/64=0.22mol。
(2)根據(jù)得失電子守恒有:V(O2)=3.84/64×22400/2=672mL。四.電荷守恒
7.根據(jù)電荷守恒有:2n(Mg)+n(NH4)+n(Na)=n(Cl);
2+++代入數(shù)據(jù):2n(Mg)+0.17/17+0.5×0.02=2.0×0.06,解得:n(Mg)=0.05mol,m(Mg)=1.2g五.化合價守恒
8.根據(jù)化合價守恒有:2×10×(7-x)=0.1×0.3×(6-4),解得x=4。
22+2+2+
9.若取100g混合物,則m(Mg)=62.4g,設(shè)N元素為xg,則O元素為100-62.4-xg;
根據(jù)化合價守恒有:2×62.4/24=3x/14+2×(37.6-x)/16,解得x=5.6g,則N%=5.6%。六.能量守恒
10.由于溶解與結(jié)晶所吸收和放出的熱量守恒,故答案為C。七.巧練
11.設(shè)原溶液有xmolFeBr2,則生成xmolFe,2x/3molBr被氧化,0.1mol
3+2+Cl2被還原;
由得失電子守恒有:x+2x/3=0.1×2,x=0.12mol,則c(FeBr2)=1.2mol/L。12.由P元素守恒可得:V(H3PO4)=0.1×2/4.0=0.05L=50mL;
其中:n(NaH2PO4)=0.2×3/4=0.15mol,n(Na2HPO4)=0.2×1/4=0.05mol;由Na元素守恒可得:m(NaOH)=(0.15+0.05×2)×40=10g。
13.溶液中的溶質(zhì)最終以Na2SO4形式存在,設(shè)溶液中硫酸根的物質(zhì)的量為xmol。
則由化合價守恒可得:3×0.2=2x,解得:x=0.3mol;由于硫酸根來自于稀硫酸,所以c(H2SO4)=0.3/0.15=2mol/L。14.陽極產(chǎn)生O2,陰極析出金屬單質(zhì)。
由得失電子守恒可得:4×560/22400=mn/M,M=10mn。
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方法總論守恒法
守恒存在于整個自然界的千變?nèi)f化之中;瘜W(xué)反應(yīng)是原子之間的重新組合,反應(yīng)前后組成物質(zhì)的原子個數(shù)保持不變,即物質(zhì)的質(zhì)量始終保持不變,此即質(zhì)量守恒。運(yùn)用守恒定律,不糾纏過程細(xì)節(jié),不考慮途徑變化,只考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某些物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài),從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循守恒定律,在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒,如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒、化合價守恒、能量守恒等等。這就是打開化學(xué)之門的鑰匙。
一.質(zhì)量守恒
質(zhì)量守恒,就是指化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變。
1.已知Q與R的摩爾質(zhì)量之比為9:22,在反應(yīng)X+2Y2Q+R中,當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng),生成4.4gR,則參與反應(yīng)的Y和生成物Q的質(zhì)量之比為
A.46:9B.32:9C.23:9D.16:9
2.在臭氧發(fā)生器中裝入氧氣100mL。經(jīng)反應(yīng)3O22O3,最后氣體體積變?yōu)?5mL(均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定),則混合氣體的密度是
A.1.3g/LB.1.5g/LC.1.7g/LD.2.0g/L二.元素守恒
元素守恒,就是指參加化學(xué)反應(yīng)前后組成物質(zhì)的元素種類不變,原子個數(shù)不變。3.30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12g銅片反應(yīng),當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后,共收集到氣體2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為
A.9mol/LB.8mol/LC.5mol/LD.10mol/L
4.在CO和CO2的混合氣體中,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5g通過足量的灼熱的氧化銅,充分反應(yīng)后,氣體再全部通入足量的澄清石灰水中,得到白色沉淀的質(zhì)量是
A.5gB.10gC.15gD.20g三.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)。5.某強(qiáng)氧化劑[XO(OH)2]被亞硫酸鈉還原到較低價態(tài)。若還原2.4×10mol
+3[XO(OH)2]到較低價態(tài),需要20mL0.3mol/LNa2SO3溶液,則X元素的最終價態(tài)為
A.+2B.+1C.0D.1
+6.3.84g銅和一定量濃硝酸反應(yīng),當(dāng)銅反應(yīng)完畢時,共產(chǎn)生氣體2.24L(標(biāo)況)。
(1)反應(yīng)中消耗HNO3的總物質(zhì)的量是__________mol。0.22mol。
(2)欲使2.24L氣體恰好全部被水吸收,需通入__________mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣(氧氣也恰好全部被吸收)。672mL。
四.電荷守恒
電荷守恒,就是指在物理化學(xué)變化中,電荷既不能被創(chuàng)造,也不會被消滅。換言之,在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的電荷總數(shù)應(yīng)等于產(chǎn)物的電荷總數(shù);在電解質(zhì)溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷總量應(yīng)等于陽離子所帶的正電荷總量。7.鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂。將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60mL2.0mol/L的鹽酸中,再用20mL0.5mol/LNaOH溶液中和多余的鹽酸,然后在此溶液中加入過量的堿,把氨全部蒸出來,用稀鹽酸吸收,稀鹽酸增重0.17g。則鎂帶的質(zhì)量為____g。1.2
五.化合價守恒
化合價守恒,是指化合物或混合物中正負(fù)化合價絕對值相等。在電解過程中各電極上析出物質(zhì)的總價數(shù)也是守恒的。
8.用0.1mol/L的Na2SO3溶液300mL,恰好將2×10mol的XO4離子還原,則元
2素X在還原產(chǎn)物中的化合價是
A.+1B.+2C.+3D.+4
9.一種含MgO、Mg3N2的混合物,若其中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.4%,則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。5.6%。
六.能量守恒
在任何一個反應(yīng)體系中,體系的能量一定是守恒的。
在解答與能量有關(guān)的試題時,考慮能量守恒,能使解題的程序簡化。
10.已知硝酸鉀晶體溶于水時要吸收熱量,從溶液中析出晶體會放出熱量,若有室溫下硝酸鉀飽和溶液20mL,向其中加入1g硝酸鉀晶體,充分?jǐn)嚢,這時
A.溶液的質(zhì)量會減少B.溶液的溫度會降低C.溶液的溫度無變化D.溶液的溫度先降低后升高七.巧練11.往100mLFeBr2溶液中緩慢通入2.24LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),結(jié)果溶液中有1/3的溴離子被氧化成溴單質(zhì),則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。1.2mol/L。
12.為了配制一種培養(yǎng)液,需用含有NaH2PO4和Na2HPO4(它們的物質(zhì)的量之比為3:1)的混合液,每升混合液中含磷原子0.1mol,F(xiàn)用4.0mol/L的H3PO4溶液和固體NaOH配制2.0L混合液,問需該H3PO4溶液_____mL和NaOH固體_____g。50mL/10g
13.在鐵和氧化鐵的混合物15g中加入稀硫酸150mL,標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68L,同時鐵和氧化鐵均無剩余。向溶液中滴入KSCN未見顏色變化。為了中和過量的硫酸,且使Fe完全轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵,共消耗3mol/L的氫氧化鈉溶液200mL,則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。2mo/L。
14.某金屬硝酸鹽溶液,用鉑做電極電解,電解時陽極產(chǎn)生的氣體為560mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),在陰極析出mg金屬,若金屬在硝酸鹽中為+n價,則金屬的相對原子質(zhì)量為
A.mnB.20m/nC.20mnD.10mn
守恒法巧解
一.質(zhì)量守恒
1.已知:MQ/MR=9/22,nQ/nR=2/1。
mQ/mR=nQMQ/nRMR=2/1×9/22=9/11;mQ=mR×9/11=4.4×9/11=3.6g。根據(jù)質(zhì)量守恒得到:mY=mQ+mR-mX=3.6+4.4-1.6=6.4g。則:mY/mQ=6.4/3.6=16/9。
2.由質(zhì)量守恒定律得知,反應(yīng)前后容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不變,為100mL氧氣質(zhì)量。
則混合氣體的密度為:=(32×0.1/22.4)/0.095=1.5g/L。二.元素守恒
3.HNO3作氧化劑生成NO2與NO混合物(NOx):n氧化劑=2.24/22.4=0.1mol;
HNO3作酸生成Cu(NO3)2:n酸=2×5.12/64=0.16mol;
N元素守恒,則HNO3的最低濃度為:c(HNO3)=(0.1+0.16)/0.03=8.67mol/L。4.5g混合氣體中含C元素的質(zhì)量為:m(C)=5×(1-64%)=1.8g;
C元素守恒:m(CaCO3)=100×1.8/12=15g。
2+三.電子守恒
5.根據(jù)電子守恒,反應(yīng)中[XO(OH)2]得到電子的物質(zhì)的量等于Na2SO3失去電子的物質(zhì)的量。
設(shè)X元素的最終價態(tài)為x:2.4×10×(5-x)=0.02×0.3×(6-4),解得x=
3+0。
6.(1)HNO3的作用是氧化性和酸性,n(HNO3)=2.24/22.4+2×3.84/64=0.22mol。
(2)根據(jù)得失電子守恒有:V(O2)=3.84/64×22400/2=672mL。四.電荷守恒
7.根據(jù)電荷守恒有:2n(Mg)+n(NH4)+n(Na)=n(Cl);
2+++代入數(shù)據(jù):2n(Mg)+0.17/17+0.5×0.02=2.0×0.06,解得:n(Mg)=0.05mol,m(Mg)=1.2g五.化合價守恒
8.根據(jù)化合價守恒有:2×10×(7-x)=0.1×0.3×(6-4),解得x=4。
22+2+2+
9.若取100g混合物,則m(Mg)=62.4g,設(shè)N元素為xg,則O元素為100-62.4-xg;
根據(jù)化合價守恒有:2×62.4/24=3x/14+2×(37.6-x)/16,解得x=5.6g,則N%=5.6%。六.能量守恒
10.由于溶解與結(jié)晶所吸收和放出的熱量守恒,故答案為C。七.巧練
11.設(shè)原溶液有xmolFeBr2,則生成xmolFe,2x/3molBr被氧化,0.1mol
3+2+Cl2被還原;
由得失電子守恒有:x+2x/3=0.1×2,x=0.12mol,則c(FeBr2)=1.2mol/L。12.由P元素守恒可得:V(H3PO4)=0.1×2/4.0=0.05L=50mL;
其中:n(NaH2PO4)=0.2×3/4=0.15mol,n(Na2HPO4)=0.2×1/4=0.05mol;由Na元素守恒可得:m(NaOH)=(0.15+0.05×2)×40=10g。
13.溶液中的溶質(zhì)最終以Na2SO4形式存在,設(shè)溶液中硫酸根的物質(zhì)的量為xmol。則由化合價守恒可得:3×0.2=2x,解得:x=0.3mol;由于硫酸根來自于稀硫酸,所以c(H2SO4)=0.3/0.15=2mol/L。14.陽極產(chǎn)生O2,陰極析出金屬單質(zhì)。
由得失電子守恒可得:4×560/22400=mn/M,M=10mn。
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