高一化学《化学中的守恒》.ppt

化学中的守恒 1、质量守恒 2、电荷守恒 3、电子守恒 4、化合价守恒 5、能量守恒 守恒 宏观上：“参加化学反应的各物质的质量总 和等于反应后生成的各物质的质量总和” 微观上：“在一切化学反应中，反应前后原子 的种类个数（或数目）、原子质量前后没有变化 具体表现：化学反应前后 （1）物质的总质量不变； （2）元素、原子的种类不变； （3）某种元素的总质量及其原子的总物质的量都不变 ； （4）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量 守恒。 【例1】在1.0L0.20mol/L的NaOH溶液中通入一 定量的H2S气体，然后低温蒸发，得到固体7.9g 。试计算所得固体组分及各它们的物质的量。 【分析】先判断所得固体成分，在利用Na+守恒及混合物 质量关系进行计算。 （1）若通入H2S的量为0，则所得固体为NaOH 。 m= 1.0L0.20mol/L40g/mol=8g （2）若通入H2S后， NaOH恰好完全反应生成Na2S，所 得固体质量 m= 1.0L0.20mol/L 1/278g/mol=7.8g （3）若通入H2S后， NaOH恰好完全反应生成NaHS， 所得固体质量 m= 1.0L0.20mol/L 56g/mol=11.2g 【例2】 在1.0L1.0molL-1NaOH溶液中通入16.8L标准 状况下的CO2，计算所得溶液中含有的NaHCO3和 Na2CO3的物质的量。 CO2通入NaOH溶液中，若产物为NaHCO3、 Na2CO3，则两者均无剩余，可由守恒法解答，类似的 还有NaHS、Na2S；Na2SO3、NaHSO3等。 CO2通入NaOH溶液中，若未知反应物比例， 存在4种可能的情况。 要先判断所得溶液中含有的溶质成分，再利用守 恒法解答。 【例3】（1999年上海高考题） 将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全 作用时收集到气体1.12L（标准状况）。则所消 耗硝酸的物质的量是 （ ） A0.12mol B0.11mol C0.09mol D0.08mol B 2、浓硝酸（浓H2SO4）与金属反应，开始 生成的是NO2（SO2），随着反应的进行 ，浓度变稀，生成的是NO（H2）。 1、无特别强调，一般不考虑N2O4的存在 【例4】有一在空气中暴露过的KOH固体，经 分析测知含水2.8，K2CO337.3。取1g该样 品投入25mL 2mol/L的盐酸中后，中和多余的 酸又用去1.07mol/L的KOH溶液30.8mL 。问蒸 发中和后的溶液可得到多少g固体？ 【思考题】一定温度下，向一固定容积的密闭容器中加入 1 mol A和1mol B，发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s) ，达到平衡时生成了a mol C。若升高平衡体系温度，当再 次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对 分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是 ： 。A、B、C、D四种物质相 对分子质量之间的关系为 （用 MA、 MB、 MC、 MD表示）。 2MA+MB=3MC+ MD 升温后，D逐渐转化为气态 练习取钠、钙各一小块，投入适量水中，反应完毕 时只收集到H21.568L（标准状况）。再取碳酸钠和碳酸 氢钠的混合物3.8g加入到所得的溶液中，当反应完后（ 此时Ca2+、CO32-、HCO3-完全进入沉淀）将溶液蒸干，得 到白色固体8.8g，再将白色固体用水洗涤、干燥得白色 不溶物4g。试求： （1）钠、钙各多少克？ （2）NaHCO3、Na2CO3各多少克？ 练习碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为 氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜 。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。 燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 2、电荷守恒 离子化合物（或溶液）中： 阴离子所带负电荷总数=阳离子所带正电荷总数 （1）电荷的物质的量（n）：阴、阳离子的物质的量 之间的关系式； （2）单位体积溶液中电荷的物质的量（c）：阴、阳 离子的物质的量浓度之间的关系式； 如硫化钠与碳酸铵的混合溶液中： （1）n(Na+)+ n(NH4+)+ n(H+)= 2n(S2-) +n(HS-)+ 2n(CO32-) +n(HCO3-)+ n(OH-) （2）c(Na+)+ c(NH4+)+ c(H+)= 2c(S2-) +c(HS-)+ 2c(CO32-) +c(HCO3-)+ c(OH-) 【例5】镁条在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2。将燃烧产 物溶于60mL 浓度为2mol/L 的盐酸中，以20mL 0.5mol/L 的NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在溶液中加入过量的 NaOH溶液，并加热使NH3全部蒸发，再用稀盐酸吸收 NH3，使此盐酸增重0.17g，求镁条的质量。 请分析其中的守恒关系 （1）第一次加碱后：2n(Mg2+)+ n(NH4+) + n(Na+) =n(Cl-) （2） n(Cl-)=n(HCl) ； n(NH4+)= n(NH3)； n(Na+) = n(NaOH) ； n(Mg)= n(Mg2+) 【解】设CO32-质量分数为x，K+质量分数为y。由电荷守 恒及质量关系可得：x + y = 1-0.3153-0.2708 0.3153/23+y/39=0.2708/35.5+2x/60 解得x = 0.283， Na2CO3的质量分数=0.283106/60=0.50 【练习】KCl、NaCl、Na2CO3组成的混合物，其中Na元素 的质量分数为31.53%，Cl元素的质量分数为27.08%。求混 合物中Na2CO3的质量分数（结果保留两位有效数字）。 电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，而且适 用于固体离子化合物及它们的混合物中。 【分析】若求得CO32-质量分数，可进一步求得Na2CO3的 质量分数。 离子化合物阴阳离子电荷守恒。 50% 【练习】某地酸雨经检验除含H+外c(OH)可忽略不计 ，还含有Na+、Cl、NH4+、SO42-，其浓度依次为 c(Na+)=7.010-6mol/L，c(Cl)=3.510-5 mol/L，c( NH4+)=2.310-5mol/L，c(SO42-)=2.510-6 mol/L。则酸 雨的pH值为 （ ） A. 3 B. 4 C. 5 D.6 c(Na+)+ c(NH4+)+ c(H+)=2c(SO42-) +c(Cl-)+ c(OH-) c(Na+)+ c(NH4+)+ c(H+)2c(SO42-) +c(Cl-) c(OH)可忽略不计 C 3、电子守恒 （1）在氧化还原反应中： 氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数 （2）在电解过程中： 阴极得电子总数=阳极失电子总数 n(e-)=Q/F=IR/F 【例6】将x molCu2S跟足量稀HNO3反应，生成 Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，则参加反应的硝酸 中被还原的硝酸的物质的量是（ ） A4x mol B10x mol C10x/3 mol D2x/3 mol C 3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反 应完全时，共收集到标准状况时的气体2.24L，若把 装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通 入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液? 【练习】 【例7】用两支惰性电极插入500LAgNO3溶液中，通 电电解，当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没 有H2析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出 Ag的质量是（ ）。 A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg 【解析】根据得失电子守恒写出电极反应式： 阴极：4Ag+4e-4Ag 阳极：4H2O4e-O24H+ 可知： Ag+H+ 1mol 1mol 1100.5110 0.5 5104 则析出银的质量为：510mol108g/mol 5.410g54mg 4、化合价守恒：化合物中 元素的正负化合价总数的绝对值相等; 或者元素化合价代数和等于零。 【例8】某硅酸盐的组成可表示为： K2Al6Si6H4Ox，则x的值为（ ） A2 B12 C24 D无法判断 C 【例9】某含有MgBr2和MgO的混合物，经 实验分析测得镁元素的质量分数为38.4% ，试计算混合物中溴元素（Br）的质量分 数为多少？(已知溴的相对原子质量为80) 具体问题中，有的还涉及： 气体体积的守恒 气体压强的守恒 燃烧耗氧量的守恒 生成CO2或H2O的量的守恒 元素的质量分数守恒 原子个数比守恒 反应转化率不变 平衡浓度不变 理解守恒的实质 抓准守恒的物理量 抓全总量守恒的各部分 抓住守恒的依据 【练习】将一定量的铁粉和硫粉的混合物共热，充分 反应后冷却，再加入足量稀H2SO4，得到标准状况 下的气体11.2L，则原混合物可能的组成是（n代表 物质的量） A. n(Fe)n(S)，总质量等于44g。 C. n(Fe)=n(S)，总质量大于44g。 D. n(Fe)n(S)，总质量小于44g。 【练习】往150mL FeBr2溶液中缓缓通入2.24L （标况）氯气，反应完全后，溶液中有1/3的溴 离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物 质的量的浓度。 练习有一块铝铁合金，溶于足量的盐酸中，再用过 量的NaOH溶液处理，将产生