利用元素守恒巧解题

郭斌

守恒法是中学化学计算重要的解题方法之一，应用守恒法解题常能达到事半功倍的效果。

一、涉及多个反应型

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，计算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？

解析乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水的反应学生很熟悉，但乙醇不完全燃烧生成一氧化碳、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。

生成物水中氢元素的质量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

设参加反应的乙醇的质量为x,则

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素质量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由题意得生成的CO、CO2总质量为：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假设生成CO的质量为y,则生成CO2的质量为16.8 g-y，根据碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=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。

点拨本题应用元素守恒原则：即氢元素守恒（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）和碳元素守恒（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），将复杂的化学计算化简，达到了快速准确解题的目的。

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 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此题涉及四个反应，如果应用化学方程式很难求解。但化学反应前后金属元素的总质量守恒，由此可求生成物中硫酸根的质量为11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氢元素的质量为：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氢气的质量为0.15 g，则答案A正确。

变式训练18 g Na2O2、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（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.无法计算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反应后，溶液中CO2-3和HCO-3的物质的量之比约是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根据元素守恒可以得到以下关系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

钠元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最终解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案为D。

点拨本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、涉及多步反应型

例4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，固体全部反应生成Ca(OH)2，则生成Ca(OH)2的质量为（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根据钙元素守恒可知氢氧化钙中钙元素的质量为：16 g×50%=8 g,求得氢氧化钙的质量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正确。

例5用NH3制取HNO3要经历如下反应：

①4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

问：现在有10 t NH3，理论上可以制得HNO3多少吨？

解析由以上三个化学方程式可知在氨转化到硝酸中的过程中，氮元素（第三步反应生成的一氧化氮可以循环使用）守恒。

解氨中氮元素全部转化为HNO3的质量为：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

点评应用元素守恒法可以简化计算，提高解题速度和正确率。

(收稿日期：2013-11-12)

守恒法是中学化学计算重要的解题方法之一，应用守恒法解题常能达到事半功倍的效果。

一、涉及多个反应型

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，计算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？

解析乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水的反应学生很熟悉，但乙醇不完全燃烧生成一氧化碳、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。

生成物水中氢元素的质量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

设参加反应的乙醇的质量为x,则

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素质量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由题意得生成的CO、CO2总质量为：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假设生成CO的质量为y,则生成CO2的质量为16.8 g-y，根据碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=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。

点拨本题应用元素守恒原则：即氢元素守恒（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）和碳元素守恒（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），将复杂的化学计算化简，达到了快速准确解题的目的。

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 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此题涉及四个反应，如果应用化学方程式很难求解。但化学反应前后金属元素的总质量守恒，由此可求生成物中硫酸根的质量为11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氢元素的质量为：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氢气的质量为0.15 g，则答案A正确。

变式训练18 g Na2O2、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（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.无法计算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反应后，溶液中CO2-3和HCO-3的物质的量之比约是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根据元素守恒可以得到以下关系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

钠元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最终解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案为D。

点拨本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、涉及多步反应型

例4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，固体全部反应生成Ca(OH)2，则生成Ca(OH)2的质量为（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根据钙元素守恒可知氢氧化钙中钙元素的质量为：16 g×50%=8 g,求得氢氧化钙的质量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正确。

例5用NH3制取HNO3要经历如下反应：

①4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

问：现在有10 t NH3，理论上可以制得HNO3多少吨？

解析由以上三个化学方程式可知在氨转化到硝酸中的过程中，氮元素（第三步反应生成的一氧化氮可以循环使用）守恒。

解氨中氮元素全部转化为HNO3的质量为：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

点评应用元素守恒法可以简化计算，提高解题速度和正确率。

(收稿日期：2013-11-12)

守恒法是中学化学计算重要的解题方法之一，应用守恒法解题常能达到事半功倍的效果。

一、涉及多个反应型

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，计算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？

解析乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水的反应学生很熟悉，但乙醇不完全燃烧生成一氧化碳、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。

生成物水中氢元素的质量：

m(H)=10.8 g×2M(H)M(H2O)=1.2 g

设参加反应的乙醇的质量为x,则

m(H)=6M(H)M(C2H6O)×x,求得x=9.2 g

乙醇中碳元素质量：

m(C)=9.2 g×2M(C)M(C2H6O)=4.8 g

由题意得生成的CO、CO2总质量为：

27.6 g-10.8 g=16.8 g

假设生成CO的质量为y,则生成CO2的质量为16.8 g-y，根据碳元素守恒：

y×1228+(16.8 g-y)×1244=4.8 g,y=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。

点拨本题应用元素守恒原则：即氢元素守恒（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）和碳元素守恒（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），将复杂的化学计算化简，达到了快速准确解题的目的。

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 gB.0.20 gC.0.30 gD.0.45 g

解析此题涉及四个反应，如果应用化学方程式很难求解。但化学反应前后金属元素的总质量守恒，由此可求生成物中硫酸根的质量为11 g-3.8 g=7.2 g。可求得硫酸中氢元素的质量为：

m(H)=7.2 g×2M(H)M(SO2-4)×100%

=7.2 g×148=0.15 g

即生成氢气的质量为0.15 g，则答案A正确。

变式训练18 g Na2O2、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（B）。

A.8 gB.11.7 g

C.15.3 gD.无法计算

例31 L 1 mol/L NaOH的溶液中，通入0.8 mol的CO2，完全反应后，溶液中CO2-3和HCO-3的物质的量之比约是（）。

A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3

解析根据元素守恒可以得到以下关系：

碳元素守恒：

n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.8 mol

钠元素守恒：

2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=1 mol/L×1 L

最终解得n(Na2CO3)=0.2 mol,n(NaHCO3)=0.6 mol，即n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶3,故答案为D。

点拨本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、涉及多步反应型

例4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，固体全部反应生成Ca(OH)2，则生成Ca(OH)2的质量为（）。

A.3.7 gB.7.4 g

C.14.8 gD.22.2 g

解析根据钙元素守恒可知氢氧化钙中钙元素的质量为：16 g×50%=8 g,求得氢氧化钙的质量：m=8 g×M［Ca(OH)2］M(Ca)=14.8 g

故答案C正确。

例5用NH3制取HNO3要经历如下反应：

①4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O

②2NO+O22NO2

③3NO2+H2O2HNO3+NO

问：现在有10 t NH3，理论上可以制得HNO3多少吨？

解析由以上三个化学方程式可知在氨转化到硝酸中的过程中，氮元素（第三步反应生成的一氧化氮可以循环使用）守恒。

解氨中氮元素全部转化为HNO3的质量为：

10t×M(HNO3)M(NH3)=10 t×6317×100%=37t

点评应用元素守恒法可以简化计算，提高解题速度和正确率。

(收稿日期：2013-11-12)