30守恒法

本资料来源于《七彩教育网》 专题30  守恒法 “守恒”使化学充满丰富的内涵。守恒法是化学中常用的解题方法和技巧，它的运用可涉及到计算、推理等具体问题。初中化学中常用的“守恒”包括元素守恒、质量守恒、化合价守恒、溶质守恒、溶质质量分数守恒、关系量守恒和变量守恒等。运用这种方法，只须找到不变量。有些看起来很复杂的问题，就会迎刃而解了。 一、解题方法指导 1、元素守恒：包括元素种类守恒，元素的原子个数守恒。 例题1  在空气中加热4.8g铜粉，使其全部变为氧化铜，然后加入足量的稀硫酸中，待反应完毕后，再加热蒸发溶剂，可制得硫酸铜晶体的质量是（    ） A、9.38g  B、18.75g    C、12g    D、24g 思考：铜元素在本题涉及的一系列变化中保持守恒。且有下列关系： Cu　～　CuO　～　CuSO4 ～　CuSO4·5H2O 64                            250 例题2  根据化学方程式，3AB + C2B3 = 2C + 3X，确定X的化学式为      。 思考：化学反应前后各元素的原子种类和数目不变，进行逆向推断。 3X + 2C = 3AB+ C2B = 3A + 6B + 2C 3X = 3A + 6B X =  A + 2B = AB2 1、 质量守恒： 质量守恒是指参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后各生成物的质量总和。 例题3  在反应A、+ 3B、== 2C、+ 3D中，已知生成物C和D的质量比为28 : 33，若A和B的混合物244g经充分反应后，恰好完全反应，则生成C的质量为    。 思考：根据反应前后物质的总质量守恒可得如下关系： A、+ 3B、== 2C、+ 3D、          61      28  33          61 : 28 = 244g : x 244g      x              解得  x = 112g 例题4  有表面被氧化的镁条3.2ｇ，跟54.6ｇ稀硫酸作用恰好完全反应，生成氢气0.2ｇ，计算：(1)该镁条中镁元素的质量分数；(2)完全反应后，生成物溶液中溶质的质量分数。 思考：镁元素的质量仅是指镁单质的质量吗?被氧化的镁计算在内吗?生成物溶液中溶质是什么?它仅是镁跟稀硫酸作用得来的吗?元素的质量在这一过程中守恒吗? 解：(1)设单质镁的质量为x，那么MgO的质量为(3.2ｇ-x) Mg + H2SO4 == MgSO4 +  H2↑ 24            120    2 x              y    0.2ｇ 24 : 2 = x : 0.2ｇ    解得 x = 2.4ｇ MgO的质量：32ｇ- x = 3.2ｇ - 2.4ｇ = 0.8ｇ MgO中镁元素的质量：0.8ｇ×Mg/MgO×100% = 0.8ｇ×24/80×100% = 0.48ｇ 所以镁元素的总质量为：0.48ｇ+ 2.4ｇ = 2.88ｇ 镁元素的质量分数为：2.88ｇ÷3.2ｇ×100% = 90% (2)因为镁元素的质量守恒，它完全转变为MgSO4中的镁，若设MgSO4的质量为y，则:  y×Mg/MgSO4×100% = 2.88ｇ 即:  y×24/120×100% = 2.88ｇ  解得y=14.4ｇ 溶液中溶质的质量分数为：14.4ｇ÷ (3.2ｇ+ 54.6ｇ- 0.2ｇ)×100% = 25% 答：该镁条中镁元素的质量分数为90%。生成物溶液中溶质的质量分数为25%。 3、化合价守恒：化合价守恒是指在化合物中各元素正负化合价总数相等。 例题5 某元素M的氧化物中氧的质量分数为44%，已知该元素相对原子质量为51，则该氧化物的化学式为        。 思考：首先设M元素的化合价为+x，根据化合价规则可写出其氧化物的化学式为M2Ox，然后，再依据题意列式求解。 4、溶质守恒：所谓溶质守恒是指溶液在稀释（或浓缩）前后溶液中溶质的质量不变。 例题6  现有溶质质量分数为8%的食盐水40ｇ，要使溶液中氯化钠的质量分数达到20%。(1)需要加入食盐多少克?(2)若蒸发水分，需蒸发多少克水? 思考：这两种方法都能使溶质的质量分数由8%变为20%，这两个过程各溶质的质量均保持不变，因此是溶质守恒。 5、溶质质量分数守恒：溶质质量分数守恒是指在一定条件下，某固体物质的饱和溶液中溶质的质量分数保持不变。 例题7 某温度下，在100g水中加入mgCuSO4或加入ng CuSO4·5H2O均可使溶液恰好达到饱和，则m与n的关系符合（      ） A、m = 160n/250              B、m = 1600n/（2500+9n） C、m = 1600n/（2500+16n）    D、m = 1600n/（2500+25n） 思考：因为所得溶液均为硫酸铜的饱和溶液，在相同温度下溶质的质量分数相等，所以有：m÷（100 + m） = （160n÷250）÷（100 + n）。整理后即得答案是B。本题关键是ng CuSO4·5H2O溶于水后如何确定溶质、溶剂和溶液的质量。 6、关系量守恒：关系量守恒是指题目中所化的关系量相等的条件。 例题8 煅烧碳酸钙和碳酸镁的混合物，使其完全分解。若要使煅烧后得到的固体混合物中钙、镁两元素的质量分数相等，则原混合物中碳酸和碳酸镁的质量比是多少？ 思考：要使钙、镁元素的质量分数相等，必须使钙、镁元素在混合物中质量相等。 故需  3CaCO3～5MgCO3 300  ～ 420        即：5 : 7 7、变量守恒：变量守恒是指在题目所给的不同的化学反应中，存在的内在联系。 △ 例题9 将一定质量的CaCO3和Cu粉置于一敞口容器中，加热煅烧后使其完全反应，反应前后容器内的固体质量不变，则容器内Cu粉和CaCO3的质量比是（    ） 高温 A、11 : 4    B、20 : 14    C、16 : 25    D、44 : 25 思考：在同一容器中煅烧CaCO3和Cu粉会发生如下两个反应：CaCO3 ＝CaO + CO2↑，2Cu + O2＝2CuO。即碳酸钙经高温煅烧后分解生成二氧化碳而使质量减少；铜粉在受热的条件下，会与空气中的氧气化合而增重，由题意可知碳酸钙分解产生的二氧化碳的质量等于铜与氧气反应生成氧化铜后增加的质量（反应的氧气质量）。 二、知识能力训练 1、某纯净物4.6ｇ完全燃烧生成8.8ｇ二氧化碳和5.4ｇ水，由此可判断该纯净物中（  ） A、只有碳、氢两种元素    B、含有碳、氢、氧三种元素 C、只有碳元素            D、碳、氢、氧原子个数比为2 : 6 : 1 2、点燃7.4ｇ氢和氧气的混和气体，爆炸后冷却至室温，还剩0.2ｇ气体，则混合气体中可能含(    ) A、0.6ｇH2  6.8ｇO2      B、0.8ｇH2  6.6ｇO2 C、1ｇH2  6.4ｇO2        D、0.8ｇH2  6.4ｇO2 3、在一氧化碳和二氧化碳混合气体中，氧元素的质量分数为64%，将10ｇ该气体混合物通入足量的石灰水中可得白色沉淀多少克?(怎样理解“足量”二字，根据氧元素质量守恒，求出CO2的质量)  (答案：10ｇ)    4、80ｇ稀硫酸与过量的锌完全反应后，制得0.4ｇ氢气。求(1)稀硫酸的质量分数；(2)反应后所得硫酸锌溶液的质量分数。  答案：(1)24.5%  (2)35%      5、有一块已部分被氧化的锌片，质量为13.91ｇ，跟153.30ｇ溶质质量分数为10%稀盐酸恰好完全反应，放出0.4ｇ氢气，求反应后所得溶液的溶质质量分数。      6、Na2O和NaOH的混合物20.4ｇ，加入179.6ｇ水中完全溶解后，向所得溶液中加入221.4ｇ一定质量分数的FeCl3溶液，恰好完全反应生成21.4ｇ沉淀。求(1)原混合物中的钠元素的质量分数。(2)所得溶液的溶质质量分数。(答案：(1)67.6% (2)8.8%) 7、80ｇ稀硫酸与100ｇBaCl2溶液充分混合，恰好完全反应，将所得到的液体过滤，得滤液156.7ｇ，求原BaCl2溶液的溶质质量分数。(答案：20.8%) 8、一定质量的质量分数为20%的硫酸钠溶液和一定质量的氯化钠溶液恰好完全反应生成白色沉淀23.3ｇ，过滤后得滤液151.7ｇ，求氯化钠溶液的质量分数?(答案：20%)   9、将氯酸钾和二氧化锰的混合物20ｇ，加热至气体不再发生时，剩余固体的质量为10.4ｇ，求(1)制得氧气多少克?(2)剩余固体各是什么?各多少克? 答案：(1)9.6ｇ    (2)5.1ｇ