活用守恒关系 七解化学问题

田礼华

守恒关系在自然学科中有着多种形式，而中学化学面，主要包括质量守恒、能量守恒和电荷守恒等三大守恒体系.搞清它们的守恒关系及应用范围和方法，对于系统地理解、掌握相关的化学知识和解答化学习题都有一定的帮助.活用守恒关系，在化学解题中可以起到事半功倍的效果.

一、质量守恒关系

在解题时衍生为质量守恒；同一元素的微粒数守恒，称原子或离子守恒.

1.质量守恒

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，这个规律就是质量守恒定律.依据该定律，经常采用以下等量关系：反应物的质量之和等于产物的质量之和，反应物减少的总质量等于产物增加的总质量.

例1质量为ag的丁烷，在高温下按以下两种方式发生了裂化：①C4H10C2H6+C2H4，②C4H10CH4+C3H6.求其完全裂化后，所得混合气体对氢气的相对密度为（）.

A.29 B.14.5 C.7 D.无法确定

解析：根据质量守恒定律，无论按①还是②丁烷裂化，1摩尔丁烷只能裂化为两摩尔的混合气体，故两摩尔的混合气体的质量和1摩尔的丁烷的质量相等，因此丁烷裂化后生成的混合气体的平均摩尔质量为58/2=29g/mol，所以混合气体相对于氢气的密度为29/2=14.5.答案为B.题中所给的丁烷的质量ag是一个干扰条件.

2.同一元素的微粒数守恒

质量守恒的实质是在化学反应过程中原子重新组合的过程，因此在反应过程中某种元素的原子在反应前后保持原子的质量守恒，即原子的物质的量守恒.

例2用1L1.0mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中的CO2-3和HCO-3的物质的量浓度之比是（）.

A.1∶3B.2∶1C.2∶3D.3∶2

解析：设反应生成的Na2CO3的物质的量为xmol，生成的NaHCO3的物质的量为ymol，根据Na+守恒可得：2x+y=1.0mol/L×1L；根据C原子守恒可得：x+y=0.8mol，联立两个方程式可求出x=0.2mol，y=0.6mol，则CO2-3、HCO-3 物质的量浓度之比为1∶3 .答案为A .

二、电荷守恒关系

在解题时又衍生为电子守恒，电荷守恒.

1.电子守恒

在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数必等于还原剂所失去的电子总数.

例324ml浓度为0.05mol/L的Na2SO3溶液，恰好与20ml浓度为0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应，则元素Cr在被还原的产物中的化合价是（）.

A.+6B.+3C.+2D.0

解析：Na2SO3的物质的量=24×10-3L×0.05mol/L=1.2×10-3mol，K2Cr2O7的物质的量=20×10-3L×0.02mol/L=0.4×10-3mol，Na2SO3和K2Cr2O7的物质的量之比为3∶1.Na2SO3中的S原子失电子被氧化，化合价从+4价升高到+6价，失电子总数为：3×（6-4）；K2Cr2O7中的Cr原子得电子被还原，得电子总数为：2×（6-x）；根据电子守恒：3×（6-4）=2×（6-x），解得x=3.答案为B.

2.电荷守恒

离子的电荷是原子得失电子的标志，因此，电荷守恒与电子守恒是等价的.在电解质溶液中，电解质电离的阴、阳离子所带正、负电荷总数相等.阴离子的物质的量×阴离子的电荷数=阳离子的物质的量×阳离子的电荷数.

例4将Fe和Fe2O3的混合物2.27克，加入到50ml1.6mol/L的盐酸中，恰好能完全溶解，所得溶液经KSCN检验，溶液不显红色，若忽略溶液体积变化，所得溶液中Fe2+的物质的量浓度是（）.

A.0.3mol/LB.04mol/LC.0.8mol/LD.1.6mol/L

解析：溶液中阳离子只有Fe2+（不考虑水的电离，且为加入KSCN溶液前），阴离子只有Cl-.由电荷守恒得：Fe2+的物质的量×2= Cl-的物质的量×1，又因为同一溶液中，溶液体积相同，则[Fe2+]=1/2×1.6mol/L，故答案为C.

此题用常规方法解题需写出三个方程式，列二元一次方程组，非常耗时，难于计算.

三、能量守恒关系

在中学阶段运用能量守恒进行定量计算的较少，常见的是热化学方程式这种关系进行有关反应物、生成物的量及反应热的简单计算.计算不难，不再举例.

总之，在化学教学中，运用三大守恒体系所衍生出来的守恒关系来解决化学问题，可使解题方法简单且步骤简化，从而收到事半功倍的效果.