守恒法.doc

妙用守恒法，巧解化学题江苏省南通中学化学教研室曹彬质量守恒定律是化学中的一个十分重要的基本定律，质量守恒定律的实质就是化学变化的实质：从分子、原子的观点看，化学反应的过程，就是参加反应的各物质的分子分成原子，原子重新组合而构成新的分子或物质的过程，化学反应过程中原子的种类、数目、质量都一定不变。在运用质量守恒定律时，要注意这样几点：它适用于化学变化；是质量守恒，而不是体积守恒或分子数守恒；因为反应中可能存在某些物质过量的情况，因此不能把“参加反应的各物质”简单地理解成“反应物”。用质量守恒定律来解决化学问题，我们称之为“质量守恒法”，这是我们同学比较熟悉的一种“守恒法”，就不加以赘述。除“质量守恒法”外，初中化学中常用的守恒法还有“元素守恒法”、“电荷守恒法”、“化合价守恒法”等，下面我们通过几个典型的例题来具体分析。一、 一、 元素守恒法例1：若乙醇在氧气中燃烧所得产物中CO和CO2的总质量为25.5g，其中碳元素与氧元素的质量比为25，则参加反应的乙醇的质量为多少克?产物中水的质量为多少克？分析：根据质量守恒定律，乙醇中碳元素的质量应等于产物一氧化碳与二氧化碳中碳元素的总质量，而乙醇中氢元素的质量应等于产物水中氢元素的质量解：设参加反应的乙醇的质量为x，产物中水的质量为ym(C)25.5g7.29gC2H5OH2C46 24x 7.29gx14.0gC2H5OH3H2O465414.0g yy16.4g答：参加反应的乙醇的质量为14.0g，生成水的质量为16.4g。 根据化学反应前后“元素质量守恒”，在解题时灵活地加以运用，常常能非常快捷地解决用常规解法显得很繁琐的问题，是最常用的守恒法之一。例2：有一定量的CO、CO2的混合气体，其中氧元素的质量分数为64%，先把气体缓缓通过盛有足量金属氧化物的玻璃管，然后把所得气体通入足量的澄清石灰水，生成白色沉淀的质量为3.0g，试计算：原混合气体的质量为多少？分析：混合气体缓缓通过盛有足量金属氧化物的玻璃管时，CO转变为CO2气体，通入足量澄清石灰水时，发生如下反应：Ca(OH)2CO2CaCO3H2O，不难发现，CO与CO2混合气体中碳元素的质量等于生成的CaCO3中碳元素的质量，即“碳元素质量守恒”。解：设原混合气体的质量为xC CaCO312 100(164%)x 3.0gx=1g 答：原混合气体的质量为1g。二、电荷守恒法我们知道酸、碱、盐的溶液能导电，是因为酸、碱、盐的溶液中存在能自由移动的带电的离子。但是整个酸、碱、盐的溶液却不显电性，是因为这些溶液中所有阳离子带的正电荷总数与所有阴离子带的负电荷总数相等，即“电荷守恒”。运用“电荷守恒法”也可解决一些化学问题。例3：溶液中存在有五种离子，其中各离子个数比ClSO42Fe3+K+M23131，则M为（）ACO32 BMg2+ CNa+ DBa2+分析：设溶液中氯离子的个数为2n个，则硫酸根离子、铁离子、钾离子的个数分别为3n、n、3n个，它们所带的电荷总数为：（2n）（6n）（3n）（3n）2n，根据电荷守恒，1个M粒子带的电荷数应为2n，可见符合题意的答案有Mg2+和Ba2+，又因为BaSO4不溶于水，所以选B。三、化合价守恒法我们知道，任何一种化合物中，正负化合价的代数和总等于零，即在任何一种化合物中，元素的正价总数和元素的负价总数在数值上一定相等，由此我们也不难推出这样一个结论：既然混合物是由不同种纯净物组成的，因此在混合物中元素的正价总数和元素的负价总数在数值上也一定相等。用这一关系也可巧妙地解决化学问题，我们称之为“化合价守恒法”。例4：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)分析：镁原子个数镁的化合价的绝对值溴原子个数溴的化合价绝对值氧原子个数氧的化合价的绝对值解：设混合物质量为100g，溴元素的质量为x，则氧元素的质量为100g100g38.4%x x=40g溴元素的质量分数40%答：溴元素的质量分数为40%。可见，在面对许多化学问题时，我们都可灵活地运用“守恒法”，巧妙地、快捷地加以解决。质量守恒法在化学计算中的应用1 在一氧化碳和二氧化碳的混和气体中，碳元素的质量分数为36%，取此混和气体5克，通过足量的灼热的氧化铜充分反应后，将气体通入足量石灰水中，能得到白色沉淀克。2 取氢氧化钠与碳酸钠固体的混和物18.6克，与98克20%的稀硫酸恰好完全反应，所得溶液只含溶质硫酸钠，则硫酸钠的质量为（）A14.2克B19.6克C21.7克D28.4克3 有一定质量的镁粉和碳酸镁的混和物，在氧气中燃烧并充分反应到质量不再改变为止，结果混合物的总质量无变化，求原混合物中碳酸镁的质量。4 将3.6克碳酸钙高温煅烧一段时间后冷却，测得固体剩余物中钙元素的质量分数为60%，求：固体剩余物中氧化钙的质量？5 取一定质量的KClO3和MnO2的混合物共热制取氧气，反应开始时MnO2在混合物中的百分含量为20%，当反应进行到MnO2的含量为25%时，求KClO3的分解百分率？6 在一定质量分数的氯化镁溶液中加入一定质量的硝酸银溶液，恰好完全反应，过滤，滤液质量与加入的硝酸银溶液质量相等，则原氯化镁溶液的质量分数为。7 在一定量的氢氧化钠固体中加入硫酸铜和硫酸的混合物溶液，充分搅拌，恰好完全反应，有蓝色沉淀生成，过滤，所得滤液的质量与加入的混合物溶液的质量相等，则与硫酸铜反应的氢氧化钠和与硫酸反应的氢氧化钠的质量比为。8 某含有MgBr2和MgO的混合物经分析Mg元素的质量分数为38.4%，求溴元素的质量分数。9 氢氧化钠是一种用途广泛的化工原料，广泛应用于造纸、轻工、纺织及石化等工业上，工业上用电解食盐水的方法制取氢氧化钠，同时制取氢气和氯气。工业上用1000千克食盐为原料采用上述方法可制得氯化氢，并将制得的氯化氢全部溶解在2000千克水中，求所得盐酸溶液的质量分数。10甲、乙、丙三个同学用下列试剂分别进行实验，恰好完全反应，所用试剂及质量如下表：试剂及质量反应后所得溶液质量甲CaO（固）a1克10%的盐酸b1克c1克乙Ca(OH)2（固）a2克10%的盐酸b2克c2克丙CaCO3（固）a3克10%盐酸b3克c3克已知：a1+a2+a323.04克，b1+b2+b3=189.8克，现将甲、乙、丙三同学所得溶液全部倒入一个容器内，称得此溶液为206.16克，则此溶液中溶质的质量分数为。初中自然科学专题系列质量守恒定律和化学方程式 一、质量守恒定律思考：参加化学反应的“反应物质量”同“生成物质量”之间关系如何呢？反应后物质的总质量是增加？是减少？还是不变呢？1定律的推导(两个实验)实验1白磷燃烧前后质量的测定见图l。实验2氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应前后质量的测定见图2。实验结果：反应前后天平都是平衡的。说明反应前物质的总质量跟反应后物质的总质量是相等的。2质量守恒定律无数实验证明：所有的化学变化都能得到相同规律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，这个规律叫做质量守恒定定律。这是自然界物质运动的基本定律之一。3定律的依据讨论：为什么物质在发生反应前后，各物质的质量总和相等呢？从化学变化本质看，物质发生化学变化只是组成物质分子里的原子重新组合成新物质的分子，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化。所以，反应前后各物质的质量总和必然相等。4定律的应用思考：为什么木炭燃烧后质量变小了，而细铁丝燃烧后质量增加了？木炭燃烧后，生成了二氧化碳气体和少量的炭灰，二氧化碳气体跑到空气中，所以木炭燃烧后剩下炭灰的质量小于木炭的质量。铁丝燃烧，是铁跟氧气发生了化合反应，生成了四氧化三铁固体，即四氧化三铁的质量一定要等于参加反应的铁丝和氧气质量的总和，所以铁丝燃烧后质量增加了，不仅是木炭、铁丝等是这样，世界上的一切物质都是这样。二、化学世界中的“语句”1概念思考：物质发生化学反应如何表示呢？如：镁在空气中燃烧，生成氧化镁。用哪种方式能更好地反应化学反应的客观事实呢？用文字无法表示反应物和生成物的组成。不能表示出物质变化的本质，也无法反映出各物质间量的关系，并且各国文字不相同，也不便于国际交流。我们已将元素符号、化学式，分别比作化学世界中的语言字母和词汇，化学家又把化学式用适当的符号联结而成句子，来表示物质间的化学反应，这好象用词汇组成的语句一样。这样的句子称为化学方程式。用化学式表示化学反应的式子，叫做化学方程式。化学方程式是一种表示化学反应过程的化学语言，它能将宏观的化学变化和微观的分子、原子等微粒的运动情况很好地表达出来。2化学方程式的书写原则讨论：为什么书写化学方程式必须遵守质量守恒定律？化学方程式是表示物质发生化学变比的过程及变化前后质量关系的等式，是质量守恒定律的具体表示形式。3书写与配平化学方程式磷+氧气五氧化二磷P+O2P2O5问题与思考运用质量守恒定律分析，此反应式符合方程式的原则吗？种类未变，原子个数呢？怎么办？用什么方法配平？ 式子左右元素种类未变，但每一种元素原子的(反应前后)总数不相等，为了体现质量守恒定律，因此，式子左、右两边的化学式前面要配上适当的系数，使得式子左右两边的每一种元素的原子总数相等，这种做法叫做化学方程式的配平。配平的方法有多种，常用的方法最小公倍数和观察法。4P+5O2=2P2O54注明化学反应发生的条件许多反应都不是在通常条件能发生的，需要在一定条件下才能发生。因此，要在化学方程中注明反应发生的条件。如点燃、加热(常用“”表示)、催化剂等，写在等号的上方。(如有两种以上的反应条件，一般把加热符号写在等号下边)。如果生成物中有沉淀或气体产生，用“”号表示沉淀，用“”表示气体。4P+O22P2O5思考讨论：写化学反应方程式时，什么时候用箭头“”或“”，什么时候不该用箭头？总的原则：若生成物的状态与反应物或反应物之一的状态相同时，则不需注“”、“”，若生成物的状态与反应物不同时，则需注“”、“”表示生成物的状态。简单归纳为如下几类：(1)固=固+气 如：2KClO32KCl+3O2(2)固+气=气 如：S+O2SO2(3)固+气=固 如：3Fe+2O2Fe3O4(4)固+液=液+气 如：Fe+H2SO4=FeSO4+H2(5)固+气=固+液(不注) 如：CuO+H2Cu+H2O(6)液+液=液+固 如：2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2 为了熟练掌握书写化学方程式的步骤，我们特编成口诀如下：左边反应物，右边生成物；写完化学式，系数要配平；等号连两边，条件应注清；生成气、沉淀、箭号来表明。 4化学方程式的读法和意义(1)读法：化学方程式的读法是从左到右，先读反应物，后读生成物，如反应物和生成物不只一种，把“=”号前面“+”号读作“跟”或“与”，把“=”号后面的“+”读作“和”，把“=”读作“生成”。例如：S+O2SO2宏观：读作硫在点燃的条件下，跟氧气反应生成二氧化硫。微观，读作每一个硫分子在点燃的条件下跟一个氧分子反应，生成一个二氧化硫分子。(2)意义：化学方程式可以表示哪些意义呢？a表示什么物质参加反应(反应物)，在什么条件下发生反应，生成什么物质(生成物)。b表示化学反应中各物质彼此间原子、分子个数比。c表示反应物、生成物各物质间的质量比。 例如：2KClO32KCl+3O2245: 149: 96表示：每245份质量的氯酸钾受热分解，生成149份质量的氯化钾和96份质量的氧气。“=”意义：方程式两边各种原子的总数和物质的总质量相等。三、化学世界中根据“语句”的计算思考讨论：化学方程式计算的根据是什么？怎样进行有关化学方程式的计算。1依据：根据化学方程式的计算就是从量的方面来研究物质变化的一种方法。因而根据化学方程式量的意义就可以进行一系列的计算。2方法和步骤：为了使解题格式规范化，提