化学计算 守恒法

专题（一）守恒法【学海导航】所谓“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒、电荷守恒等进行计算的方法。

运用守恒法解题可避免在纷纭复杂的解题背景中寻找关系式，提高解题的速度和准确度。

在进行解题时，如何选择并应用上述方法对于正确快速地解答题目十分关键。

首先必须明确每一种守恒法的特点，然后挖掘题目中存在的守恒关系，最后巧妙地选取方法，正确地解答题目。

1．在溶液中存在着离子的电荷守恒和物料守恒．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。

因此涉及到溶液（尤其是混合溶液）中离子的物质的量或物质的量浓度等问题可考虑电荷守恒或物料守恒法。

2．在氧化还原反应中存在着得失电子守恒．．．．．．．．．．．．．．．．．。

因此涉及到氧化还原反应中氧化剂、还原剂得失电子及反应前后化合价等问题可考虑电子守恒法。

3．在某些复杂多步的化学反应中．．．．．．．．．．．．．，某些元素的质量或浓度等没有发生变化。

因此涉及到多步复杂的化学过程的问题可考虑元素守恒法。

4．在一个具体的化学反应中，由于反应前后质量不变，因此涉及到与质量有关的问题可考虑质量守恒法。

【精题点拨】1、得失电子守恒【例1】向含amolNa2S和bmolNa2S2O3的混合液中加入足量的稀硫酸酸化，完全反应后，得到沉淀(a+2b)mol ，原混和液中a 和b 的关系是(A)a=2b (B)2a=b (C)a>2b (D)2a>b【解析】由题意可知：amolNa2S 和 bmolNa2S2O3中的Ｓ元素全部转变为Ｓ沉淀，硫元素的化合价发生了改变，是氧化－还原反应，得失电子总数守恒。

amolNa2S 中的硫元素化合价从－２价变为０价，失去 2amol 电子，bmolNa2S2O3中的＋２价的Ｓ变到０价，得到 4bmol 电子，由得失电子总数守恒得 a=2b 。

【能力训练一】1.某氧化剂中，起氧化作用的是X2O72－离子，在溶液中 mol该离子恰好能使－离子完全氧化，则X2O72－离子还原后的化合价为A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋42、在3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2↑，若有5 mol H2O做还原剂时，被水还原的BrF3的物质的量是mol mol C. D.3．向100 mL FeBr 2溶液中缓慢通入 L （标准状况）Cl 2，有的Br - 被氧化成溴单质，则原FeBr 2溶液的物质的量浓度mol/L mol/L mol/L mol/L4.已知某强氧化剂[RO(OH)2]+能被亚硫酸钠还原到较低价态,如果还原含 ×10-3mol[RO(OH)2]+的溶液到低价态,需L 的亚硫酸钠溶液,那么R 元素的最终价态为A.+3B.+2C.+15、 实验室用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO 42―-2e -=PbSO 4正极PbO 2+4H ++SO 42―+2e -=PbSO 4+2H 2O如果制得，这时电池内消耗的H 2SO 4的物质的量至少是A 、B 、C 、D 、6. 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物。

守恒法在化学计算中的应用
化学守恒法（Conservation of Mass in Chemistry）是指在一个封闭体系中，原子、分子和离子的数量保持不变，反应前后总质量相等。

在化学计算中，守恒法可以用来判断反应是否发生，以及反应物和产物的摩尔比。

例如，以下反应式：
$$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$$
可以看出，2个氢气分子和1个氧气分子反应生成2个水分子。

根据守恒法，反应前后所含原子数量应该相等。

因此，我们可以根据化学式进行计算，用原子个数或者摩尔数来判断反应是否平衡。

例如，对于上面的反应式，左边共有2个氢原子和2个氧原子，右边共有4个氢原子和2个氧原子。

因此，反应前后氢原子和氧原子的数量均保持不变，符合守恒法。

在摩尔计算中，可以据此得出反应物摩尔比和产物摩尔比。

另外，守恒法在化学计算中还可以用来计算反应的化学量。

例如，对于上述反应式，如果给定反应物的摩尔数，就可以根据守恒法计算出产物的摩尔数，从而得出反应的化学量。

需要注意的是，在实际反应中，可能有些原子或分子并不完全参与反应，或者产生了副产物。

这时候，守恒法就不再适用，需要进行进一步的分析和计算。

专题2.4 守恒思想在化学中的应用——守恒法解题守恒法是中学化学计算中一种很重要的方法与技巧，也是高考试题中应用最多的方法之一，其特点是抓住有关变化的始态和终态，忽略中间过程，利用其中某种不变量建立关系式，从而简化思路，快速解题。

1.“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些特定关系为依据，从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应等式关系解题的一种思想方法。

2.运用守恒法可以避开复杂的反应和中间过程，直接寻找始态和终态中特有的守恒关系，能更快、更便捷地解决问题，提高解题的速度和准确度。

3.中学常见的守恒问题有三种：质量守恒、电荷守恒、电子守恒。

一、质量守恒：反应物减少的总质量=生成物增加的总质量。

在一些物理变化中也存在质量守恒，如溶液在稀释或浓缩过程中，原溶质质量在稀释或浓缩后不变(溶质不挥发、不析出)。

在化学反应过程中找准反应前后的质量关系，利用不变量可快速求解。

【例1】在臭氧发生器中装入100 mL O2，经反应3O22O3，最后气体体积变为95 mL(体积均为标准状况下测定)，则反应后混合气体的密度为g·L-1。

【答案】1.5。

2.原子守恒：抓住初始反应物和最终生成物中某一原子(或原子团)不变，找到等量关系进行求解。

【变式探究】有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含水7.12%，K2CO32.88%，KOH90%，若将此样品1 g加入到46.00 mL的1 mol·L-1盐酸中，过量的酸再用1.07 mol·L-1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体克。

【解析】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KCl，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)；故m(KCl)=0.046 L×1 mol·L-1×74.5 g·mol-1=3.427 g。

守恒法在化学计算中应用1、质量守恒法：例1：已知某物质A 受热能完全分解，方程式为：2A △B ↑+ 2C ↑ + 3D ↑，现取一定量的A 物质，使之完全分解，测得分解后产物混合气体对氢气的相对密度为13.2，求A 物质的相对分子质量。

2.原子守恒法：例2：在空气中暴露过的KOH 固体,经分析知其成分为:水7.62%､K 2CO 3 2.38%､KOH 90%,若将1 g 此样品加到46.00 mL 1 mol/L 的盐酸中,过量的盐酸再用1.07 mol/L 的KOH 溶液中和,蒸发中和后的溶液可得固体多少克?3.电荷守恒法：例3：某科研小组采集到一地区的雨水，分析成分为：c(SO 42－)=0.012mol/L ，c(Cl －)=0.01mol/L ，c(Na ＋)=0.015mol/L ，c(NH 4＋)=0.02mol/L ，c(NO 3－)=0.009mol/L 。

其余为H ＋浓度，求雨水的PH.例5、ClO 2是一种广谱型的消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO 2将逐渐取代Cl 2成为生产自来水的消毒剂｡工业上ClO 2常用NaClO 3和Na 2SO 3溶液混合并加H 2SO 4酸化后反应制得,在以上反应中,NaClO 3和Na 2SO 3的物质的量之比为( )A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.2∶3342223232224.3.48 100 1.00 /,25.00 ,,?g Fe O mL mol L mL K Cr O Fe Fe Cr O Cr K Cr O ++-+777电子守恒法【例4】将完全溶解在硫酸中然后加入溶液恰好使全部转化为且全部转化为｡则的物质的量浓度是多少5.物料守恒：例6：（2011天津）25℃时，向10ml0.01mol/LKOH 溶液中滴加0.01mol/L 苯酚溶液，混合溶液中粒子浓度关系正确的A.pH >7时，c(C 6H 5O －)>c(K +)>c(H ＋)>c(OH －) B.pH <7时，c(K +)>c(C 6H 5O －)>c(H ＋)>c(OH －) C.V[C 6H 5OH(aq)]＝10ml 时，c(K +)＝c(C 6H 5O －)>c(OH －)＝c(H ＋) D.V[C 6H 5OH(aq)]＝20ml 时，c(C 6H 5O －)+c(C 6H 5OH )=2c(K +) 例7：(2011全国II 卷9)温室时，将浓度和体积分别为c 1、v 1的NaOH 溶液和c 2、v 2的CH 3COOH 溶液相混合，下列关于该混合溶液的叙述错误的是A ．若PH>7时，则一定是c 1v 1=c 2v 2B ．在任何情况下都是c （Na +）+c （H ＋）=c （CH 3COO －）+c （OH －） C ．当pH=7时，若V 1=V 2，则一定是c 2>c 1D ．若V 1=V 2,C 1=C 2,则c （CH 3COO －）+C(CH 3COOH)=C(Na ＋)例8（2010江苏卷）．常温下，用 0.1000 mol·L1-NaOH 溶液滴定 20.00mL0.1000 mol·L 1-3CH COOH 溶液所得滴定曲线如右图。

化学计算元素守恒法
化学计算元素守恒法是化学计算中常用的方法，它是指在一定的反应条件下，利用以前知道的元素守恒定律以及给定的反应方程式来求解出转化反应的改变。

它可以把一系列的化学反应连接起来，求解出把不同原料份子转化为相应的产物份子的计算题。

在化学反应中，我们是通过给定的方程式可以计算出每个化学物质的体积或质量，从而得到各化学反应物的化学量。

只要根据每个化学反应物的数量，我们就可以用元素守恒定律来计算出每个反应物之间的转化关系。

例如，对于A+B→C+D 来说，反应时A和B的质量之比为1:2，而它们在反
应完成后C和D的质量之比为2:1。

这时，我们可以利用元素守恒定律来计算出A、B、C、D的质量。

此外，化学计算元素守恒法还可以用于解答定容或恒容反应的问题。

当改变定容反应容器的容积时，它的压强也会发生变化，但反应物份子的数量仍然是不变的，可以用元素守恒定律来计算出不同容器容积下的反应物份子数量。

因此，化学计算元素守恒法非常有效，也被广泛应用于化学实验室中。

总之，化学计算元素守恒法是一个重要的化学概念，它可以用来解答定容反应的问题并且计算各反应物之间的转化关系。

它的应用极其广泛，为科学研究提供了许多方便。

化学计算的常见方法1.守恒法守恒法是一种中学化学典型的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，可以免去一些复杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解题速度和正确率。

它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式，不去探求某些细枝末节，直接抓住其中的特有守恒关系，快速建立计算式，巧妙地解答题目。

物质在参加反应时，化合价升降的总数，反应物和生成物的总质量，各物质中所含的每一种原子的总数，各种微粒所带的正负电荷总和等等，都必须守恒。

所以守恒是解计算题时建立等量关系的依据，守恒法往往穿插在其它方法中同时使用，是各种解题方法的基础。

例1.将几种铁的氧化物的混合物加入100ml、7molol―1的盐酸中。

氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入0.56l（标况）氯气时，恰好使溶液中的fe2+完全转化为fe3+，则该混合物中铁元素的质量分数为（）a. 72.4%b. 71.4%c. 79.0%d. 63.6%解析：铁的氧化物中含fe和o两种元素，由题意，反应后，hcl 中的h全在水中，o元素全部转化为水中的o，由关系式：2hc——h2o——o，得：n（o）=，m（o）=0.35mol×16g·mol―1=5.6 g；而铁最终全部转化为fecl3，n（cl）=0.56l ÷22.4l/mol×2+0.7mol=0.75mol，n（fe）=，m（fe）=0.25mol×56g·mol―1=14 g，则，选b。

2.差量法差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓”理论差量”，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。

解题时将”差量”看作化学方程式右端的一项，将已知差量（实际差量）与化学方程式中的对应差量（理论差量）列成比例，其他解题步骤与按化学方程式列比例或解题完全一样。

该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。

计算题解题方法一、 守恒法1. 质量守恒：m(反应物)=m(生成物)。

该法常用于连续反应的计算、复杂的化学方程式的计算和有机物分子组成的计算。

2. 电子守恒：在氧化还原反应中，氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数。

常用于氧化还原反应中电子转移数目、配平等计算，以及电化学中的有关计算。

3. 电荷守恒：即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。

①化合物化学式中存在的电中性原则（正负化合价代数和为零）。

②电解质溶液中存在的电荷守恒（阴阳离子电荷守恒）。

4. 物料守恒：电解质溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。

它实质上就是原子守恒和质量守恒。

例1. 将0.195g 锌粉加入到200mL 的0.100 mol·L -1MO 2+溶液中，恰好完全反应，则还原产物可能是（ ）A. MB. M 2+ · C ．M 3+ D. MO 2+例2. 含有砒霜)(32O As 的试样和锌、盐酸混合反应，生成的砷化氢)(3AsH 在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气，若砷的质量为1.50mg ，则（ ）A.被氧化的砒霜为1.98mgB. 分解产生的氢气为0.672mLC.和砒霜反应的锌为3.90mg ·D.转移的点子总数为A N 5106-⨯二、差量法差量法是根据化学变化前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”。

这个差量可以是质量、物质的量、气体的体积和压强、反应过程中的热量等、这种差量跟化学方程式中的物质的相应量成比例关系。

用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量（理论差量）跟已知差量（实际差量）列成比例，然后求解。

解题关键：（1） 计算依据：化学反应中反应物或生成物的量与差量成正比。

（2） 解题关键：一是明确产生差量的原因，并能根据方程式求出理论上的差值。

二是结合题中的条件求出或表示出实际的差值。

例3.下列反应中，反应后固体物质增重的是（ ）A ．氢气通过灼热的CuO 粉末B ．二氧化碳通过Na 2O 2粉末·C ．铝与Fe 2O 3发生铝热反应D ．将锌粒投入Cu(NO 3)2溶液三.极值法极值法（又称极端思维法、极端假设法）就是从某种极限状态出发，进行分析、推理、判断的的一种思维方法。

守恒法在化学计算中的应用化学计算是化学学科的重要技能之一。

在化学试卷中占有相当大的比重，由于一些综合计算题往往与元素化合物的性质、化学实验等融为一题，具有数据多、关系复杂、知识丰富、综合性强的特点，若按常规方法求解，计算过程复杂，容易出错。

守恒法是中学化学计算题中一种典型的解题方法，它是利用化学反应前后（或物质混合前后）的某些量之间的恒定关系作为解题的依据。

这样可避免书写化学方程式，从而提高解题的速度和准确性。

在这些恒定关系中，包括质量守恒、正负化合价总数守恒、离子守恒、电荷守恒、电子得失守恒、元素（或原子）守恒。

下面就一些典型例题来说明这一方法的应用。

一、质量守恒在溶液蒸发、冷却的过程中，有一部分溶质会结晶析出（指溶解度随温度升高而增大的物质），根据质量守恒可知：在这一变化过程中，溶质的总质量应保持相等，即原溶液中溶质的质量等于析出的溶质与残留在母液中的溶质的质量之和。

例1：将200g30℃饱和硫酸铜溶液加热蒸发掉30g水后，再冷却到0℃。

问有多少克晶体析出？（硫酸铜的溶解度：30℃时为25g，0℃时为14.8g）解析：我们可以将过程分成两个步骤：一是200g30的饱和硫酸铜溶液加热蒸发30g水后，降至30℃时，会析出一部分晶体（CuSO4·5H2O）；二是将30℃的溶液再冷却0℃，又会析出一部分晶体。

在整个过程中，原溶液中的硫酸铜有一部分结晶析出，有一部分仍在溶液中，即硫酸铜的质量保持守恒。

于是有：原溶液中硫酸铜的质量=析出的晶体中硫酸铜的质量+0℃时残留在母液中硫酸铜的质量设析出的硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）的质量为xg，则200g×=xg×+（200g-30g-xg)×解得：x≈35.1 g二、正负化合价总数守恒（或化合价守恒）在化合物中，正价总数与负价总数的代数和等于零。

例2：美国“·11”恐怖袭击事件中，毁坏的建筑物散发出大量石棉，人吸入石棉纤维易患肺癌。

化学计算的常用方法方法一 守恒法(一)质量守恒(原子守恒)依据化学反应的实质是原子的重新组合，因而反应前后原子的总数和质量保持不变。

[典例1] 28 g 铁粉溶于稀盐酸中，然后加入足量的Na 2O 2固体，充分反应后过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体质量为( ) A ．36 g B ．40 g C ．80 g D ．160 g 答案 B解析 28 g 铁粉溶于稀盐酸中生成氯化亚铁溶液，然后加入足量的Na 2O 2固体，由于Na 2O 2固体溶于水后生成氢氧化钠和氧气，本身也具有强氧化性，所以充分反应后生成氢氧化铁沉淀，过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体为Fe 2O 3，根据铁原子守恒， n (Fe 2O 3)＝12n (Fe)＝12×28 g56 g·mol －1＝0.25 mol 所得Fe 2O 3固体的质量为：0.25 mol ×160 g·mol －1＝40 g 。

针对训练1．有14 g Na 2O 2、Na 2O 、NaOH 的混合物与100 g 质量分数为15%的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终得固体质量为( )A ．20.40 gB ．28.60 gC ．24.04 gD ．无法计算 答案 C解析 混合物与盐酸反应后所得溶液为氯化钠溶液，蒸干后得到NaCl ，由Cl －质量守恒关系可得100 g ×15%×35.536.5＝m (NaCl)×35.558.5，解得m (NaCl)≈24.04 g 。

2．一定量的H 2和Cl 2充分燃烧后，将反应生成的气体通入100 mL 1.0 mol·L －1的NaOH 溶液中，两者恰好完全反应，生成NaClO 为0.01 mol ，则燃烧前H 2和Cl 2的物质的量之比为( ) A ．5∶4 B ．4∶5 C ．4∶3 D ．3∶4 答案 B解析 100 mL 1.0 mol·L－1的NaOH 溶液中含有氢氧化钠的物质的量为1.0 mol·L －1×0.1 L ＝0.1 mol ；两者恰好完全反应，说明0.1 mol NaOH 完全反应，生成的0.01 mol NaClO 来自Cl 2与NaOH 的反应(Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O)，则氢气和氯气反应后剩余氯气的物质的量为0.01 mol ，消耗NaOH 的物质的量为0.02 mol ，发生反应NaOH ＋HCl===NaCl ＋H 2O ，消耗NaOH 的物质的量为：0.1 mol －0.02 mol ＝0.08 mol ，则n (HCl)＝n (NaOH)＝0.08 mol ，n (H 2)＝n (Cl 2)＝12n (HCl)＝0.08 mol ×12＝0.04 mol ，所以原混合气体中含有Cl 2的物质的量为：0.01 mol ＋0.04 mol ＝0.05 mol ，氢气的物质的量为0.04 mol ，燃烧前H 2和Cl 2的物质的量之比＝0.04 mol ∶0.05 mol ＝4∶5。