利用元素守恒巧解初高中化学试题（论文）.doc

利用元素守恒巧解初高中化学试题江苏省江安高级中学 尤网平摘要：随着课改的深入，不管是中考还是高考，考查学生知识点的应用能力，迁移能力的题目越来越多，因此教师在平时讲课的过程中就应该有意识的引导学生归纳总结一些解题的方法和技巧。这样学生在解题的过程中就会少走冤枉路，缩短解题时间，提高效率。关键词：元素守恒 初高中化学元素守恒在百度百科里定义为在化学反应前后，参加反应的各物质（反应物）中的同一种元素的质量总和一定等于反应后生成的各物质（生成物）中该种元素的质量总和。元素守恒作为众多守恒中的一种，无论在解初中化学试题还是高中化学试题，其应用都很广泛。我们在分析这类题目时，往往会发现一些共性：比如涉及到几个反应，用反应方程式来解会很繁琐，容易出错，或者是涉及到多步反应，一步一步的计算会很费时间，尤其是在测试过程中，时间根本不允许。对于这两类题目我们必须找到一种简单的解题方法，才能达到事半功倍的效果。下面我们就来分析这两类具体的例子：一、涉及到多个反应例1、一定量的乙醇在氧气不足的条件下燃烧，得到CO、CO2和水的总质量为27.6 g，其中水的质量为10.8 g，则参加反应的乙醇的质量是多少？生成一氧化碳的质量是多少？解析：乙醇燃烧生成二氧化碳和水的反应同学们很熟悉，但乙醇燃烧生成一氧化碳、二氧化碳和水的反应学生们不熟悉，如果用一个总反应来计算的话，学生配平起来会有困难，如果用两个反应来计算又会较繁，但用元素守恒来算就会简单得多，因为生成物水的质量已知，水中氢元素的质量就可以求得，根据氢元素守恒我们可以得到：乙醇中氢元素的质量等于生成物水中氢元素的质量，这样就可以求得乙醇中氢元素的质量，根据乙醇中氢元素的质量就可以求乙醇的质量。第一个问题就可以解决。有了乙醇的质量就可以求得乙醇中碳元素的质量，根据碳元素守恒我们可以得到：乙醇中碳元素的质量等于生成物中一氧化碳和二氧化碳中碳元素的总质量。这样就求得了生成物中一氧化碳和二氧化碳中碳元素的质量，再结合一氧化碳和二氧化碳的总质量，就可以求得一氧化碳的质量。第二个问题也解决了。 10.8g 100=1.2g 218解：生成物水中氢元素的质量为： = 9.2g 100 6461.2g则参加反应的乙醇的质量为： 9.2g 100 = 4.8g2446乙醇中碳元素质量为：由题意得生成的CO、CO2总质量为：27.6 g -10.8 g =16.8 g X 100 + (16.8g-X) 100 = 4.8g12281244假设生成CO的质量为X,则生成CO2的质量为16.8 g-X，根据碳元素守恒：X =1.4 g答：参加反应的乙醇的质量是9.2 g，生成一氧化碳的质量是1.4 g。点拨：在这道题目中我们用到了两种元素守恒：一种是氢元素守恒（生成物水中氢元素的质量等于反应物乙醇中氢元素的质量），一种是碳元素守恒（生成物一氧化碳和二氧化碳中碳元素的质量等于反应物乙醇中碳元素的质量）例2、锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物3.8 g与一定质量的溶质质量分数为25的稀硫酸(H2SO4)恰好完全反应，将反应后的混合物蒸发水分得固体(不含结晶水)11 g，则反应中生成氢气的质量为( )A、0.15 g B、0.20 g C、0.30 g D、0.45 g解析：这道题涉及四个反应，如果用化学方程式来解根本行不通，但用元素守恒来解的话就要简单得多，因为在化学反应前后金属元素的总质量没有发生变化，所以生成的硫酸化合物中金属元素的总质量也为3.5g，由此可以求得硫酸化合物中硫酸根的质量为11g 3.8 g=72 g。因为反应前后硫酸根的质量也没有变，所以硫酸中硫酸根的质量也为7.2g,，结合硫酸(H2SO4)中氢元素与硫酸根的质量比为148，就可以求得硫酸中氢元素的质量为： 7.2g = 0.15g148。并且由题意我们知道硫酸完全反应了，也就是说硫酸中氢元素全部转化成了氢气，所以生成氢气的质量为0.15g，则答案A正确。点拨：在这道题目里我们用到了三个守恒：一个是金属元素守恒（反应前金属混合物的质量等于反应后硫酸化合物中金属元素的质量），第二是硫酸根守恒（硫酸中硫酸根的质量等于生成物硫酸化合物中硫酸根的质量），第三个是氢元素守恒（硫酸中氢元素的质量等于生成物氢气中氢元素的质量）变式训练：1、8 gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200 g质量分数为36.5%的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终所得固体质量为（ ）A 8 g B 11.7g C 15.3g D无法计算参考答案：B例3 1L1 mol/LNaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反应后，溶液中CO32-和HCO3-的物质的量之比约是（ ）A 21 B 11 C 12 D 13解析：这道题目中涉及到的两个反应同学们都能写，用反应方程式去解也可以，但用元素守恒会更简单，而且不需要写化学方程式，因为氢氧化钠和二氧化碳是完全反应的，所以生成的碳酸钠和碳酸氢钠中的碳元素和钠元素分别来自于二氧化碳以及氢氧化钠，根据这两种元素守恒我们可以得到：碳元素守恒：n(Na2CO3) + n(NaHCO3) = 0.8 mol钠元素守恒：2n(Na2CO3) + n(NaHCO3) = 1 mol/L1L 最终解得 n(Na2CO3)=0.2 moln(NaHCO3)= 0.6 mol即 n(Na2CO3) n(NaHCO3) =13 故答案为D点拨：这道题抓住碳元素守恒和钠元素守恒来解，可以省去写反应方程式，更节省时间。二、涉及到多步反应例3、有一种含CaCO3与CaO的混合物，测得其中钙元素的质量分数为50,取该混合物16 g，经高温煅烧后，将剩余固体投入足量的水中，固体全部溶解生成Ca(OH)2，则生成Ca (OH)2的质量为( )A、37 g B、74 g C、148 g D、222 g =14.8g 100 40748g解析：这道题目涉及两步反应，第一步是碳酸钙的煅烧，第二步是氧化钙与水的反应，如果用反应方程式来解，就会很繁琐，而且对于这种计算型的选择题而言，按常规思路去解，要花很长时间，因此我们有必要寻求一种简单，快捷，高效的方法。经过仔细分析后我们发现在这两步变化的过程中钙元素是守恒的，一开始混合物中钙元素的质量（16 g50）我们是可以求得的，根据钙元素守恒最终氢氧化钙中钙元素的质量也为16 g50，有了氢氧化钙中钙元素的质量就可以求氢氧化钙的质量故答案C正确。点拨：这道题目涉及两步反应：碳酸钙的煅烧和氧化钙与水的反应，关键在于我们能否分析出钙元素守恒。变式训练：1、现有CO和CO2 的混合气体5g，其中氧元素的质量分数为64%。先使该混合气体通过足量灼热的氧化铁，再通入足量的澄清石灰水，产生沉淀的质量为多少克？参考答案：15g例4、用NH3制取HNO3要经历如下反应第一步：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 第二步 ：2NO + O2 = 2NO2第三步 ：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO问：现在有10吨NH3，理论上可以制得HNO3多少吨？ 10t 100 = t 141714017解析：这道题涉及三个反应，用化学方程式去计算有点繁琐，仔细分析后我们不难发现氨气中所有的氮元素最后都转化到硝酸中（第三步反应生成的一氧化氮可以循环使用），也就是说氮元素是守恒的。解：氨气中氮元素的质量： t = 37t 100 146314017硝酸的质量：点拨:这道题有两个难点：一是第三步产生的一氧化氮可以循环使用，二是生成的硝酸中的氮元素质量等于氨气中氮元素的质量（即氮元素守恒）。通过以上事例我们发现，元素守恒法是一种实用，高效的解题方法，使用它可以简化计算，提高解题速度和正确率。教师应在教学的过程中积极加以引导，归纳总结，使学生掌握这种方法，这样学生在解题的过程中才会灵活应用，尤其是在解计算型选择题时，更会起到事半功倍的效果。参考文献：1、李德前 用元素质量守恒法解题 中学考试研究（初中版） 1997年09期2、徐兆惠 程杭 巧用化学元素物质的量守恒法解题 青苹果 2007年03期3、陈克志 元素守恒法解题例析 数理化学习 2010年01期