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(zhì)之間發(fā)生化學反應時，其實質(zhì)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(zhì)中，反應前后其質(zhì)量及物質(zhì)的量都不會改變，即質(zhì)量守恒；在化合物中，陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等，即電荷守恒；在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)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(shù)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(zhì)量守恒法 質(zhì)量守恒定律表示：參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應后生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。依據(jù)該定律和有關情況，可得出下列等式： (1)反應物的質(zhì)量之和＝產(chǎn)物的質(zhì)量之和。 (2)反應物減少的總質(zhì)量＝產(chǎn)物增加的總質(zhì)量。 (3)溶液在稀釋或濃縮過程中，原溶質(zhì)質(zhì)量＝稀釋或濃縮后溶質(zhì)質(zhì)量(溶質(zhì)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(chǎn)生的沉淀過濾、洗滌、干燥、灼燒，完全變成紅色粉末，經(jīng)稱量紅色粉末和合金質(zhì)量恰好相等，則合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)為(　　) A．60% B．50%

3、 C．40% D．30% 聽課記錄：　 　 2．原子守恒法 從本質(zhì)上講，原子守恒和質(zhì)量守恒是一致的，原子守恒的結果即質(zhì)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(zhì)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(zhì)溶液或離子化合物中，所含陰、陽離子的電荷數(shù)相等，即： 陽離子的物質(zhì)的量×陽離子的電荷數(shù)＝陰離子的物質(zhì)的量×陰離子的電荷數(shù)，由此可得：(1)在離子化合物中，陰、陽離子的電荷數(shù)相等；(2)在電解質(zhì)溶液里，陰、陽離子的電荷數(shù)相等。 典例導悟3　(2011·鄭州質(zhì)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(nèi)容 在氧化還原反應中最本質(zhì)的問題是電子轉移，表現(xiàn)在氧化還原反應的特征上是元素化合價的變化，因此產(chǎn)生了對氧化還原反應定量研究的依據(jù)。 ①電子守恒：在一個氧化還原反應中氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。 ②化合價守恒：有關元素化合價升高總數(shù)等于另一些有關元素化合價降低總數(shù)。 (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(zhì)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(nèi)。 ＋＋―→＋

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(shù)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(chǎn)物是H2SO4、NaCl和HCl，則還原劑與氧化劑的物質(zhì)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(zhì)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(zhì)的物質(zhì)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(zhì)溶液的分析中，還用到物料守恒、質(zhì)子守恒等，它們的實質(zhì)都是質(zhì)量守恒或原子守恒。 1．已知Q與R的摩爾質(zhì)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(zhì)量之比為(　　) 　A．23∶9 B．32∶9 C．46∶9 D．16∶9 2．某非金屬單質(zhì)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(zhì)量增加6.4 g時，陽極上產(chǎn)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(zhì)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(zhì)的變化如下圖所示： 在反應過程中，F(xiàn)e元素的質(zhì)量是守恒的，且m(Al，F(xiàn)e)＝m(Fe2O3)。 合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)與Fe2O3中氧元素的質(zhì)量分數(shù)相等。 鋁的質(zhì)量分數(shù)＝×100%＝30%。] 2．C　[據(jù)題意，濃硝酸是適量的，而不是

12、過量的，盡管開始產(chǎn)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(jù)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(zhì)的量等于氣體的物質(zhì)的量與硝酸銅物質(zhì)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(jù)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(zhì)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(jù)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(zhì)的物質(zhì)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(zhì)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(jù)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(chǎn)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