化学计算--基本解题方法-1-守恒法

化学计算-基本解题方法,一、守恒法在化学解题中的应用,守恒法的类型1质量守恒法-在化学反应中，参加反应的反应物的总质量等于生成物的总质量，反应前后质量不变。2元素守恒法-在一些复杂多步的化学过程中，虽然发生的化学反应多，但某些元素的物质的量、浓度等始终没有发生变化，整个过程中元素守恒。3电子守恒法-氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，得失电子守恒。4电荷守恒法-在溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，溶液呈电中性。,例1.在臭氧发生器中装入100mlO2，经反应3O22O3，最后气体体积变为95ml（体积均为标准状况下测定），则反应后混合气体的密度为多少？,【分析】根据质量守恒定律反应前后容器中气体的质量不变，等于反应前100mlO2的质量。则反应后混合气体的密度为：d=（0.1L/22.4Lmol132gmol1）/0.095L=1.5gL1,1质量守恒法,例2、0.1mol某烃与1mol过量氧气混合，充分燃烧后，通过足量的过氧化钠固体，固体增重15g，从过氧化钠中逸出的全部气体在标准状况下为16.8L，求该烃的分子式。,解析：此题若用通常解法很麻烦，因为最后逸出的气体不仅包括剩余的氧气，也包括烃燃烧产物CO2、H2O与Na2O2反应放出的O2。若利用质量守恒，本题中，烃的质量与1molO2质量之和等于Na2O2增重量与逸出气体质量之和。设0.1mol某烃质量为x,x+1mol32g/mol=15g+(16.8/22.4)mol32g/mol解得：x=7(g)0.1mol烃质量为7g,该烃分子量为70g，则容易求得烃的分子式为C5H10。,例1.有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含水7.62%，K2CO32.88%，KOH90%，若将此样品1g加入到46.00ml的1molL1盐酸中，过量的酸再用1.07molL1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克？,【分析】此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl全部来自于盐酸中的Cl，在整个过程中Cl守恒。即n（KCl）=n（HCl）m（KCl）=0.046L1molL174.5gmol1=3.427g,2元素守恒法,例2、现有铁、氧化亚铁、氧化铁的混合物粉末3.44克，向其中加入100mL1mol/L的盐酸恰好全部溶解，收集到标准状况下的气体224毫升，向反应后的溶液中加入KSCN溶液不变色，则6.88克该混合物在高温下用足量CO处理后，残留固体质量为多少克？,解析：3.44克该混合物溶于盐酸后加KSCN溶液后不变色，说明无Fe3+，即全部为FeCl2，由Cl-个数守恒可知：n(FeCl2)=0.5n(HCl)=0.51mol/L0.1L=0.05mol所以6.88克该混合物中含铁为0.1mol，残留固体为铁，其质量为5.6克。,练习：将一定量的铝和过氧化钠混合物投入一盛有20mL蒸馏水的烧杯中,反应终止时得一澄清溶液,所得溶液的质量比反应前上述三种物质总质量之和减少3.5g,再向所得的溶液中滴加3.5mol/L盐酸，直至产生的沉淀刚溶解，消耗盐酸200mL，求原混合物中Al和Na2O2的质量。,Al0.1molNa2O20.2mol,例3将27.2g铁粉和氧化铁的混合物放入500mL的稀硫酸中，发现固体完全溶解，并放出0.2g无色气体，此时测得溶液中无Fe3+，然后向溶液中加入2molL-1的氢氧化钠溶液，当氢氧化钠溶液的体积为500mL时，溶液中恰好无Fe2+，则原硫酸溶液的物质的量浓度为（）A.1molL-1B.2molL-1C.3molL-1D.4molL-1,解析溶液在未加NaOH溶液以前成分为：Fe2+、H+、SO42-；加NaOH以后生成Na2SO4、Fe(OH)2及H2O，即原来与Fe2+、H+结合的SO42-全部与Na+结合。Na+全部来自于NaOH，则有Na+:2molL-150010-3L=1mol，则SO42-有0.5mol，故原有H2SO40.5mol，则H2SO4的浓度为：0.5mol(50010-3L)=1molL-1选A启示：本题只考虑始态和终态.,电子守恒：例1.某反应中，起氧化作用的是X2O72离子，在溶液中0.2mol该离子恰好能使0.6molSO32离子完全氧化，则X2O72离子还原后的化合价为（）。A1B2C3D4,【分析】氧化剂为X2O72，还原剂为SO32-设反应后X元素的化合价为a.则X元素化合价由6降为a，S元素化合价由4升为6。1molX元素得电子(6a)mol，1molS元素失电子（64）mol=2mol。由电子守恒知：20.2(6a)=0.62a=3答案选C,电子守恒,例2、将10.416g纯铁丝溶于过量的盐酸，在加热下用5.050gKNO3去氧化溶液中的Fe2+,待反应完全后，剩余的Fe2+还需要24mL0.3mol/L的KMnO4溶液才能完全氧化，其反应的化学方程式：KMnO4+5FeCl2+8HClKCl+MnCl2+5FeCl3+4H2O试通过计算确定KNO3的还原产物，并写出KNO3与FeCl2反应的化学方程式。,设x为KNO3的还原产物中N的化合价，则有,解之得：x=2故KNO3的还原产物为NO。所以，KNO3+3FeCl2+4HClKCl+3FeCl3+2H2O+NO,V（NO）=36mL，V（NO2）=20mL，C（HNO3）=0.025moll/L,例3.若体积均在标准状况时测定，将56mL只含NO和NO2的混合气体用100mL水吸收，吸收的过程中，慢慢通入O2，若32mLO2使所有气体恰好全被吸收，计算：NO和NO2体积所得HNO3的物质的量浓度(设溶液体积仍为100mL),4电荷守恒法例.1L混合溶液中含SO420.00025mol，Cl0.0005mol,NO30.00025mol,Na0.00025mol,其余为H，则H物质的量浓度为（）。A0.0025molL1B0.0001molL1C0.001molL1D0.005molL1,【分析】由电荷守恒知：n（Na）n（H）=2n（SO42）n（Cl）n（NO3）即0.00025moln（H）=20.00025mol0.0005mol0.00025moln（H）=0.001mol故c（H）=0.001mol/1L=0.001mol/L答案选C,例1、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20mL0.5mol/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,求镁条的质量为多少克？,解析：由题意知：60mL2mol/L的盐酸与MgO、Mg3N2、NaOH溶液完全反应后，溶液中只有MgCl2、NH4Cl和NaCl，根据电解质溶液中阴、阳离子电荷守恒得：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-),n(NH4+)=n(NH3)=0.05molm(Mg)=n(Mg)24g/mol=0.05mol24g/mol=1.2g,二习题练习1在AlCl3,Na2SO4,NaCl三种盐的混合溶液中，若Na0.7mol，SO420.2mol，Cl0.6mol，则溶液中Al3的物质的量为多少？,（0.1mol）,2当溶液中XO4离子与H2O2分子个数比为2：5时，溶液中XO4离子中的X元素恰好被还原成较低价态，H2O2中的氧元素被氧化为O2，则X元素的化合价变为多少？,（2）,3向100mlFeCl3溶液中通入标准状况下的H2S气体2.24L，设H2S全部被吸收后，再加入过量铁粉，待反应停止后，测得溶液中含有0.6mol金属阳离子，则原FeCl3溶液的物质的量浓度为多少？(2FeCl3+H2S=S+2FeCl2+2HCl;2FeCl3+Fe=3FeCl2),4向KI溶液中滴入AgNO3溶液直至完全反应，过滤后滤液的质量恰好与原溶液质量相等，则AgNO3溶液中溶质的质量分数为多少？,（72.3%）,（4molL1）,5将5.21g纯铁丝溶于过量的稀硫酸中，在加热下用2.53gKNO3去氧化溶液中的Fe2+，待反应完全后，剩余的Fe2+需12mL0.3molL-1的KMnO4溶液才能完全氧化（已知MnO4-还原产物