守恒法的应用技巧

发布 2021-04-12 20:20:28 阅读 9508

高考化学专题复习---守恒法的应用技巧。

金点子: 守恒法”广泛应用于高考及各类竞赛试题的解题中,它既可使繁乱的问题化难为易,又可使复杂的计算化繁为简,因而备受广大中学生的青睐。但在使用中,由于对题意理解不清、条件分析不透,也时常出现滥用守恒的现象,故正确把握守恒原理,学会守恒方法,是高考化学解题之必备。

守恒法包括:元素守恒、电荷守恒、电子守恒、质量守恒等。

1.在化学反应前后,物质中的各元素原子的物质的量始终保持守恒,这就是元素守恒。如在复杂的变化过程中,能充分利用某些元素原子的物质的量守恒解题,不仅思路清晰,而且计算简便。

2.根据电解质溶液总是呈电中性,。

3.在氧化还原反应中,还原剂失去的电子总数与氧化剂得到的电子总数相等,这是运用得失电子数守恒进行化学计算的主要依据。

4.质量守恒普遍存在于整个物理、化学变化过程中(核反应除外),如反应前后物质的质量守恒,反应过程中催化剂的质量守恒,溶液稀释与混合时溶质的质量守恒等。

经典题:例题1 :在无土栽培中,需配制一定量含50 mol nh4cl、16 mol kcl和24molk2so4的营养液。

若用kcl、nh4cl和(nh4)2so4三种固体为原料来配制,三者的物质的量依次是(单位为mol

a b c d

方法:利用元素守恒求解。

捷径:先求出需配制营养液中所需nh4+、k+、cl—、so42—、物质的量,再用同样的方法求出选项中所提供的物质中所含nh4+、k+、cl—、so42—物质的量。若与题干中的数值一致,即为选项。

如题干中nh4+ 50 mol;k+:16+24×2=64(mol);cl—:50+16=66(mol),so42—:

24mol。选项b,nh4+:2+24×2=50(mol),k+:

64mol、cl—:64+2=66(mol),so42—:24mol,与题干相符,选项b正确。

总结:如果题目中提供不是固体物质,而是溶液,其解法是相同的,只要将溶质的物质的量求出,就变成与本题完全相同的题目。目前化学试题中往往置于与生产实际、科研等相结合的情境中,解题时,只要把它迁移到解化学题基本方法中,就可迎刃而解。

例题2 :将0.1mol/l的醋酸钠溶液20ml与0.1mol/l盐酸10rnl混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是 (

a.c (ac-)>c (cl-)>c (h+)>c (hac)

b.c (ac-)>c (cl-)>c (hac)>c(h+)

c.c (ac-)=c (cl-)>c (h+)>c (hac)

d.c (na+)+c (h+)=c (ac-)+c (cl-)+c (oh-)

方法:首先必须考虑溶液间的反应,然后通过守恒关系分析。

捷径:将0.1mol/l的醋酸钠溶液20ml与0.

1mol/l盐酸10rnl混合后,考虑溶液间的反应,此时溶液变成了等物质的量浓度的ch3coona、ch3cooh、nacl三种物质的混合溶液。因此时溶液显酸性,知ch3cooh的电离程度大于ch3coona的水解程度。以此得溶液中粒子间物质的量浓度的关系为:

c(na+)>c (ac-)>c (cl-)>c (hac)> c(h+)>c (oh-)。再利用电荷守恒可得:c (na+)+c (h+)=c (ac-)+c (cl-)+c (oh-)。

对照选项可得答案为bd。

总结:当溶液中两种可两种以上的物质相混合时,首先必须考虑溶液间的反应,这是解答此类试题的第一步,也是关键性的一步。部分考生由于未考虑混合后的反应而经常出错。

例题3 :把0.02 mol· l-1 hac溶液和0.01 mol· l-1 naoh溶液以等体积混和,则混合液中微粒浓度关系正确的是。

a.c(ac-)>c(nab.c(hac)>c(ac-)

c.2c(h+)=c(ac-)—c(hac) d.c(hac)+c(ac-)=0.01mol· l-1

方法:通过电荷守恒及物料守恒两大守恒分析。

捷径:两溶液等体积混合后变成0.005mol·l-1 hac 和0.

005mol·l-1 naac 的混合溶液,由于hac的电离占主导地位,故c(ac-)>c(hac),溶液呈酸性。再根据电荷守恒关系:c(na+)+c(h+)=c(ac-)+c(oh-),及c(h+)>c(oh-)得c(ac-)>c(na+)。

再将物料守恒关系c(na+)=c(hac)+c(h+)-c(oh-)代入电荷守恒关系得:2c(h+)=c(ac-)-c(hac)+2c(oh-)。另知,不管溶液电离平衡和水解平衡如何移动,其c(hac)+c(ac-)均为常数0.

01mol·l-1。以此得答案为a、d。

总结:此类试题考查方式主要有:①微粒浓度的大小比较 ②电荷守恒关系式 ③物料守恒关系式 ④电荷守恒与物料守恒叠加后的恒等关系式。解题时仍要优先考虑溶液混合过程中的反应问题。

例题4 :将氨水逐滴加入到稀盐酸中,使溶液成中性,则此时( )

a.c(nh4+)=clb.c(nh4+)>cl-)

c.c(nh4+)

方法:根据溶液中电荷守恒关系获解。

捷径:将氨水加入到稀盐酸中,根据电荷守恒关系得:c(nh4+)+c(h+)=c(cl-)+c(oh-)。

因所得溶液呈中性,则c(h+)=c(oh-),以此得:c(nh4+)=c(cl-)。故得答案为a。

总结:在对溶液进行计算以确定其浓度及溶液中恒等关系的判断时,通常都可通过守恒法使答题过程变得简单明了。

例题5 : 38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后共收集到气体22.4ml(标准状况),反应消耗的hno3的物质的量可能是。

a.1.0×10-3mol b.1.6×10-3 mol c.2.2×10-3 mol d.2.0×10-3 mol

方法:利用反应过程中原子个数守恒求解。

捷径:hno3与cu反应,一部分起酸的作用,即生成cu(no3)2用去硝酸 = 2n (cu) =

mol×2=1.2×10—3mol;另一部分hno3起氧化作用,不管生成的22.4ml

气体为何成分,都是hno3的还原产物,且有hno3~no,hno3~no2,所以起氧化作用。

的hno3为mol =1×10—3mol,故共消耗hno3 的物质的量为:

1.2×10—3mol + 1×10—3mol = 2.2×10—3mol。以此得答案为c。

总结:这是利用原子个数守恒进行计算的范例。根据参加反应的hno3一部分生成cu(no3)2,另一部分变成no2或no。

利用反应前后的n原子守恒,可以轻松求解。类似的解法可以在很多题目应用。

例题6 :在一定条件下,分别以高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢为原料制取氧气,当制得同温、同压下相同体积的氧气时,三个反应中转移的电子数之比为 (

a.1︰1︰l b.2︰2︰1 c. 2︰3︰l d.4︰3︰2

方法:根据反应过程中化合价的变化及得失电子守恒分析。

捷径:假设三个反应均生成1molo2,在高锰酸钾、氯酸钾的分解反应中,只有氧的化合价升高,且均由-2价升高到0价,故转移电子数均为4mol。而过氧化氢的分解反应,虽也只有氧的化合价升高,但其化合价由-1升高到0价,以此产生1molo2,转移电子数为2mol。

综合得,产生相同量的o2,三个反应中转移的电子数之比为:4︰4︰2 = 2︰2︰1。故答案为b。

总结:对不同的反应,在利用电子守恒分析转移电子的情况时,要注意考虑不同反应中化合价不同,而造成电子转移不同的情况。

例题7 :将no3—+zn+oh—+h2o→nh3+zn(oh)42—配平后,离子方程式中h2o的系数是 (

a.2b.4c.6d.8

方法:利用得失电子守恒及电荷守恒进行配平后确定离子方程式中h2o前的系数。

捷径:氧化剂no3—被还原成nh3,1molno3—得到8mol电子才能生成nh3。还原剂zn被氧化成zn(oh)42—,1molzn失去2mol电子才能生成zn(oh)42—,所以zn的序数是4,no3—的序数是1,反应式变成no3—+4zn+oh—+h2o→nh3+4zn(oh)42—,根据离子反应方程式中电荷守恒的原理,可确定oh—的序数是7,最后根据氢原子(或氧原子)守恒可确定h2o的序数是6。

显然答案为c。

总结:这是一道氧化还原反应方程式的配平题。在全国考题已经有多年未出现这样的题目,而在上海试题中每年都有。

反应方程式的配平是中学化学学习中的基本技能。全国高考题虽然多年未考纯粹的配平题,但应用配平反应方程式的原理(即守恒原理)的试题却很常见。

注意高考试题评分标准明确指出,反应方程式不配平或配平错误都不能得分。

例题8 :某化工厂每小时生产98%(质量分数)硫酸at(吨),为使硫充分燃烧,且在下一步催化氧化时不再补充空气,要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。若空气中氧气的体积分数为21%,且不考虑各生产阶段的物料损失,则。

1)该厂每小时消耗标准状况下空气的体积为m3。

2)为满足题设需求,b%的下限等于。

方法:根据原子个数守恒求解。

捷径:(1)该题的反应过程为:s→so2→so3→h2so4 ,每小时生产的98%硫酸at,其物质的量为104amol,不计损耗,应制得so2104amol。

根据s→so2,这一步需o2104amol,又因为燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%,且因s→so2,反应前后气体物质的量不变,设每小时消耗空气为n mol,则。

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