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守恒法是定量分析化學(xué)問題的一種重要思想方法，它是利用物質(zhì)變化過程中某一特定的量固定不變而進(jìn)行化學(xué)計算的一種方法。主要包括元素守恒、電荷守恒、電子得失守恒等。守恒法既可使繁亂的問題化難為易，又可使復(fù)雜的計算化繁為簡，故在高考化學(xué)計算題的解題中得到廣泛應(yīng)用。
例1.（2004年全國高考理綜試題•  云南等八省區(qū)卷）粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L-1鹽酸中，得溶液C；③將①中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出 l.12 L（標(biāo)況）氣體，同時生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B；④用KSCN溶液檢驗(yàn)時，溶液D不變色。
請?zhí)羁眨?br /> ⑴ ①中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是____，產(chǎn)物中的單質(zhì)B是___。
⑵ ②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________。
⑶ ③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是______________________。
⑷ 若溶液D的體積仍視為0.15 L，則該溶液中c（Mg2+）為_____， c（Fe2+）為_____。
解析：
⑴ 引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作：加少量KClO3，插上Mg條并將其點(diǎn)燃（Mg燃燒放出的熱使氧化劑KClO3分解產(chǎn)生氧氣，氧氣燃燒繼續(xù)提供較高溫度使反應(yīng)發(fā)生）。試樣A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)時，反應(yīng)為：2Al+Fe2O3===2Fe＋Al2O3（因Mg比Al活潑，Al不與 MgO反應(yīng)），生成單質(zhì)B為Fe。
   ⑵ MgO和Fe2O3都能與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Fe2O3＋6HCl==2FeCl3＋3H2O，MgO＋2HCl==MgCl2＋H2O。
   ⑶ B（Fe）與C溶液反應(yīng)時，因產(chǎn)生H2且反應(yīng)后溶液中無Fe3+，則C為FeCl3、MgCl2、HCl的混合液，F(xiàn)e還原Fe3+并與HCI反應(yīng)置換出H2，溶液D為FeCl2、MgCl2的混合液，離子方程式為：Fe＋2H+==Fe2+＋H2↑，F(xiàn)e＋2Fe3+==3Fe2+。
⑷ n(MgO)=n(Fe2O3)=xmol，有40x+160x=20，x=0.1mol，則c(Mg2+) =0.1mol/0.15L=0.67mol·L-1。由實(shí)驗(yàn)②③④知，最終溶液的溶質(zhì)是FeCl2和MgCl2，據(jù)電荷守恒有2×n(Mg2+)+2×
n(Fe2+)=1×n(Cl-)，又n(Mg2+) =0.1mol，n(Cl -)=n(HCl )=6.0 mol·L-1×0.15 L =0.9mol，則n(Fe2+)=（0.9mol－0.2mol）/2=0.35mol，故c(Fe2+)=0.35mol/0.15L= 2.3mol·L-1。
例2.（2004年北京高考理綜試題）有三種不同質(zhì)量比的氧化銅與炭粉的混合物樣品①、②、③。甲、乙、丙三同學(xué)各取一種樣品，加強(qiáng)熱充分反應(yīng)，測定各樣品中氧化銅的量。
    ⑴ 甲取樣品①強(qiáng)熱，若所得固體為金屬銅，將其置于足量的稀硝酸中微熱，產(chǎn)生1.12L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則樣品①中氧化銅的質(zhì)量為________g。
    ⑵ 乙取樣品②a g強(qiáng)熱，生成的氣體不能使澄清的石灰水變渾濁。再將反應(yīng)后的固體與足量的稀硝酸微熱，充分反應(yīng)后，有b g固體剩余，該剩余固體的化學(xué)式為________。樣品②中氧化銅質(zhì)量為_________g（以含a、b的代數(shù)式表示）。
    ⑶ 丙稱量樣品③強(qiáng)熱后剩余的固體，質(zhì)量比原樣品減小了c g，若該固體為金屬銅，則樣品③中氧化銅物質(zhì)的量（n）的取值范圍為______________。

解析：CuO與C發(fā)生的反應(yīng)可能有：2CuO+C == 2Cu+CO2↑；CO2+C == 2CO；CuO+C == Cu+CO↑，則反應(yīng)后的產(chǎn)物有四種情況：①Cu、CO2；②Cu、CO；③Cu、C、CO；④Cu、CuO、CO2。
⑴ 可能是①、②情況，由HNO3+3e-→NO，可知HNO3中氮得電子數(shù)為（1.12L/22.4L·mol-1）
×3=0.15mol，HNO3得電子數(shù)與Cu失電子數(shù)相等，由Cu-2e-→Cu2+，可知Cu的物質(zhì)的量n(Cu)=0.15mol/2=0.075mol，據(jù)Cu元素守恒，m(CuO)=0.075mol×80g·mol-1=6.0g。
⑵ 據(jù)題意，產(chǎn)物之一是CO，炭粉有剩余（C與濃HNO3反應(yīng)而與稀HNO3不反應(yīng)），屬于③情況。設(shè)CuO質(zhì)量為xg，炭粉質(zhì)量為(a-x)g。CO中碳元素質(zhì)量為(a-x-b)g ，氧元素質(zhì)量為(a-x-b)×16/12g，據(jù)氧元素守恒有x×16/80=(a-x-b)×16/12，解得x=20(a-b)/23。
⑶ 據(jù)質(zhì)量守恒知生成氣體質(zhì)量為c g ，可能是①、②情況：若氣體是CO2，n(CO2)=c/44mol，由氧元素守恒知n(CuO)=2n(CO2)=2c/44mol=c/22mol；若氣體是CO，n(CO)=c/28mol，由氧元素守恒知n(CuO)=n(CO)=c/28mol；若氣體是CO2和CO混合氣，則c/28mol＜n(CuO)＜c/22mol。綜上可知，c/28mol≤n(CuO)≤c/22mol。

守恒法在解高考化學(xué)計算題中的應(yīng)用

發(fā)布：化學(xué)教研組來源：未知日期：2016-05-02 人氣：