例谈守恒法在高中化学教学中的应用
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“守恒思想”在高中化学中的应用引言化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和反应规律的科学。
在高中化学教学中,“守恒思想”是一个非常重要的概念,它贯穿于化学反应、物质变化及实验操作的方方面面。
守恒思想是指在化学反应和物质变化中,物质的质量、能量、电荷等性质是守恒的,不会凭空增加或减少。
本文将从化学反应中的质量守恒、能量守恒以及实验操作中的安全问题等方面介绍“守恒思想”在高中化学中的应用。
一、化学反应中的质量守恒在进行化学实验和观察化学反应时,我们会发现化学反应前后的物质总质量保持不变。
这就是所谓的“质量守恒定律”,也被称为“路热定律”。
这一定律说明了物质在化学反应中的质量不会凭空增加或减少,反应前后的物质总量是相等的。
在高中化学实验中,通过测定反应前后的物质质量,可以验证这一定律。
我们可以通过称量反应前后容器内的固体物质或者收集反应生成的气体来验证质量守恒定律。
这样的实验可以帮助学生深入理解质量守恒定律,并掌握一些基本的化学实验技能。
在化学反应中,物质的“质量守恒”也对教学有着重要的启发意义。
通过研究和理解质量守恒定律,学生可以逐渐养成严谨、细致的实验习惯,这对于培养学生的科学素养和实验技能非常重要。
在实际生活中,“守恒思想”也可以帮助学生提高对待事物的细心观察和逻辑思维能力。
在高中化学教学中,要重视对质量守恒定律的教学,并结合实验操作,培养学生的实验精神和科学态度。
在化学反应中,能量的守恒也是一个非常重要的概念。
在一些化学反应中,反应物吸收或者释放能量,反应物的能量变化会影响到反应的进行和反应产物的生成。
在高中化学课程中,通常会涉及一些放热反应和吸热反应的内容,这些内容都与能量守恒密切相关。
在教学中,我们可以通过一些简单的实验或者化学方程式来说明能量守恒的概念。
我们可以通过观察一些放热反应或者吸热反应的现象来说明能量的转化。
我们也可以通过化学方程式来让学生理解反应物和反应产物之间能量的变化,以及能量在化学反应中的守恒。
“守恒思想”在高中化学中的应用
守恒思想是化学中一个十分重要的概念,指的是在化学反应中,物质的质量、能量和电荷等物理性质在反应前后都是守恒的。
这是因为物质在反应中不会消失,而只是发生了化学变化,因此总质量和总能量等物理性质一定会保持不变。
在高中化学学习中,守恒思想的应用非常广泛,以下几个方面是比较常见的:
1.质量守恒定律
质量守恒定律是化学反应中最基本的守恒原理,指的是在化学反应中,反应前后物质的总质量保持不变。
这一思想在高中化学实验中有很多应用,比如在酸碱滴定实验中,当滴入的强碱量等于弱酸的量时,称为等当点。
在这个点上,反应物完全反应,生成的盐水的质量等于弱酸和强碱的质量之和。
能量守恒定律指的是在化学反应中,反应前后系统的能量总和保持不变。
这一原理在燃烧实验中十分重要。
在燃烧过程中,热能和化学能都会释放出来,如果在系统内保持良好的隔离措施,能量总量就不会发生改变。
电荷守恒定律指的是在电化学反应中,总电荷量也是守恒的。
这一原理在电镀实验中十分常见,比如在铜钢电镀实验中,如果电流通过铜离子和钢离子的溶液中,由于钢离子的还原,其产生的电荷必须通过铜离子的氧化来抵消。
总而言之,守恒思想是高中化学中一个十分重要的概念,它支配着化学反应发生的规律,在实验和生活中都有广泛的应用。
学习和掌握守恒思想的应用,可以帮助我们更好地理解化学现象的本质,为其他化学内容的学习打下坚实的基础。
守恒法在高中化学解题中的应用分祈在化学解题中,借助守恒关系能够帮助学生简化题目。
借助守恒法来解题,能够摆脱一些不必要的细节,只要注意力集中在问题始态与终态间的某种守恒关系,建立等式进行求解,就能够有效减少运算量,提升运算的准确率。
借助守恒定律,不用过多地考虑途径变化,这样就能够避免复杂的计算,提高解题速度。
一、质量守恒法质量守恒通常是在任意与周围隔绝的物质系统中,无论发生怎样的变化,其总质量都是不变的。
例1,假如有A、B.C三种物质的混合物,A 25 g,B10 g,C5g。
将混合物放在密封的容器中共热,直至反应停止后,发现容器内包含A 10 g,B 21 g,同时还产生了新的物质D,那么反应过程中,反应物与生成物的质量比是多少呢?解析:假如按照传统的解答方式来求取结果,整个计算过程就会非常复杂,学生在计算的过程中也容易出现错误。
此时教师就可引导学生仔细分析题意,按照已知条件来寻找落脚点。
此题的落脚点是通过题目的条件来确定参与反应的各类物质的质量总和,等于反应后生成的各类物质的质量总结。
显然A与C的质量,是反应物,而A与C参与反应的质量为:A,25 g-10 g=15g;C,5 go B,D 质量增加,是生成物,B生成的质量为:21g-10g=11 g。
借助质量守恒来解题,假如生成D的质量为x,那么15 g+5 g=11 g+x,x=9g。
因此,在反应中,A、B,C、D之间的质量比为15:11:5:9。
二、电荷守恒法在教学中,可按照电解质溶液中的阴、阳离子带的电荷的总数相等,或者离子方程式相等,或者离子方程式两侧阴阳离子带电荷的代数和相等,将题目简化,保证解题效率。
例2.将aL(NH,),S0,与NH,NO,的混合溶液分为相同的两部分,一份加入b mol烧碱,并进行加热处理,正好将NH,全部赶出。
另一份需要使用cmol BaCl,沉淀反应完全,原溶液中NO,物质的量浓度是()。
A.[(b-2c)/a]mol/LB.[(2b-c)/a]mol/LC.[(a-b)/a]mol/LD.[(2b-4c)/a]mo/L b mol解析:一份混合液0u-NH,=NH,'为b mol,可知原混合液中包含NH,'为2b mol。
浅析守恒法在高中化学解题中的应用分析化学中的守恒法是指在一定条件下,物质总量不变,各种物质的质量或摩尔数守恒的原理。
在高中化学的学习中,守恒法在解题中常常被应用,具有很高的实用性和重要性。
守恒法的应用可以分为质量守恒、电荷守恒和能量守恒三个方面。
在质量守恒方面,它主要指的是各种物质在反应中的质量不变,可以通过化学方程式中各元素的质量守恒关系来解题。
例如,在一次化学反应中,如果已知反应物的质量,我们就可以通过对反应过程所需的求解来找到生成物质的质量,即反应物与生成物质的质量守恒。
使用这种方法,我们可以更轻松地计算反应的产物的质量和摩尔数,并根据实验数据来检验守恒原理的正确性。
在电荷守恒方面,它主要指电子的化学反应中的数量守恒,可以通过化学方程式中各反应物和产物的电荷守恒来解题。
例如,在氧化还原反应中,电子转移的数量需要考虑电荷守恒的原则。
在红ox反应中,易受氧化的物质叫做还原剂,二氧化碳或水则是氧化剂,二者之间的电荷守恒关系则可表示为:"还原剂质量的摩尔数x还原剂的电价=氧化剂质量的摩尔数x氧化剂的电价"在能量守恒方面,它主要是指在化学反应中,能量守恒原理得到了遵守,即反应物和产物之间的能量总和不变。
例如,在放热反应中的热量,则可以看作系统内从高温物体向低温物体流动的热量。
反应过程中热量的变化可以用反应物的吉布斯自由能或反应物产物间摩尔热容表示,从而得到反应物和产物间的热量变化。
因此,运用相应的公式,我们可以精确地计算出化学反应的热能变化,从而推测反应的放炮性质。
总的来说,守恒法在高中化学中的应用非常广泛,对于解题和化学实验均具有很高的实用价值。
因此,化学学习者应该更加多的了解和熟悉守恒法的基本原理及其运用方法,以便在学习和应用守恒法时,更加高效和准确的解决问题。
浅析守恒法在高中化学解题中的应用分析守恒法是化学中一个重要的概念,它是指在物质转化的过程中,物质总量、电荷总量、能量总量等守恒不变的现象。
在高中化学中,守恒法在很多题目中都有应用,本文将对其在高中化学解题中的应用进行浅析。
首先,守恒法在化学反应中的应用是最为常见的。
在化学反应中,物质的种类、组成和数量都会发生变化。
然而,守恒法告诉我们,在反应前后,各种基本物质量要守恒。
因此,在化学反应的计算中,我们往往需要用到各个元素原子数守恒定律、电荷守恒定律、质量守恒定律等守恒法则。
通过对反应物与生成物的数量关系进行计算,我们可以求出一些重要的数据,如反应物的摩尔量、生成物的摩尔量、反应的转化率等。
其次,守恒法在化学平衡中也有非常广泛的应用。
化学平衡是指反应物在一定条件下达到一定浓度时,反应速度达到动态平衡的现象。
在化学反应达到平衡,守恒法则同样起到了重要的作用。
平衡反应中,物质的组成与数量随时间变化,但是饱和时的初始物质的总数要守恒。
平衡体系中的物质量应守恒,反应前后各个部分应满足质量守恒律。
在计算平衡反应的过程中,我们通常需要用到浓度计算、平衡常量计算等方法,这些方法都离不开守恒法则的支持。
最后,守恒法在热力学中也有着重要的应用。
热力学是研究物质的热现象和能量关系的一门学科。
在热力学中,守恒法则同样起着核心作用。
例如,在热力学的计算过程中,我们需要用到内能守恒定律、焓守恒定律等守恒律规则。
这些规律可以帮助我们解决一些实际问题,如计算化学反应时所吸收或释放的热量、理解水的沸点为何随着海拔上升而下降等。
综上所述,守恒法在高中化学中是一个非常重要的概念,它对于理解化学反应、平衡反应和热力学等方面都有着重要的应用。
因此,在学习高中化学的时候,我们一定要深入理解守恒法的概念,并能够熟练地运用各种守恒法则去解决问题。
通过不断地练习和思考,我们就能够更好地掌握守恒法在高中化学解题中的应用分析,提高自己的化学解题能力。
“守恒思想”在高中化学中的应用守恒观念是指在自然界的物质和能量变化过程中,物质和能量的总量是不变的,只是在不同物质或能量之间转化的过程中,它们的形态和分配发生了改变。
在高中化学中,“守恒思想”可以应用在物质的质量守恒、能量守恒以及电荷守恒等方面。
物质的质量守恒是高中化学中常见的应用之一。
化学反应发生时,反应物与生成物的质量之和应保持不变。
化学反应的过程是物质的转化过程,即原有物质的质量转变为新物质的质量,但总质量保持恒定。
当铁与硫反应生成硫化铁时,铁和硫的质量之和等于生成的硫化铁的质量。
这一观念对于实验操作和计算结果的正确性起到了重要的指导作用。
能量守恒也是高中化学中重要的守恒思想。
化学反应中伴随着能量的变化,常见的有放热反应和吸热反应。
放热反应是指在反应过程中释放出能量,而吸热反应则是吸收能量。
不论是放热反应还是吸热反应,化学反应前后的总能量应当保持不变。
这是因为能量既不能被消除,也不能被创造出来。
化学反应中的能量转化主要包括化学能、热能、光能等。
运用“守恒思想”,可以帮助我们理解和解释各种化学反应中能量的变化。
电荷守恒也是化学中的守恒思想之一。
在化学反应中,电荷的总量不变。
电荷守恒定律指出,一个封闭体系中的电子总数,不管是正电子还是负电子,总是守恒的。
这意味着电子不能被消失或创造出来,只能在不同粒子之间转移。
“守恒思想”在高中化学中具有重要的应用价值。
通过守恒思想的应用,我们可以更好地理解和解释各种化学现象,进行实验操作和数据计算。
守恒思想也帮助我们在化学反应中保持科学的态度,追求准确性和可靠性。
在今后的学习和研究中,我们应当继续强调“守恒思想”的重要性,注重守恒思想与实际问题的联系,培养学生的理解和应用能力。
“守恒思想”在高中化学中的应用【摘要】本文主要探讨了“守恒思想”在高中化学中的应用。
首先介绍了“守恒思想”的含义和在化学中的具体表现,包括质量守恒、能量守恒、电荷守恒和角动量守恒等方面。
随后分别详细介绍了这些守恒定律在化学反应中的具体应用,如化学反应中质量守恒、热化学反应中能量守恒、电化学反应中电荷守恒和核反应中角动量守恒。
文章最后强调了“守恒思想”在高中化学中的重要性,对学生知识体系的帮助。
通过深入理解和应用这一思想,可以帮助学生更好地理解化学原理,提高学习效率和学术成绩。
【关键词】“守恒思想”、“高中化学”、“质量守恒”、“能量守恒”、“电荷守恒”、“角动量守恒”、“化学反应”、“热化学反应”、“电化学反应”、“核反应”、“知识体系”1. 引言1.1 {'引言': ['“守恒思想”在高中化学中的应用']}“守恒思想”在高中化学中的应用在高中化学学习中,“守恒思想”是一个非常重要的概念。
它不仅可以帮助我们理解化学反应中的各种现象,还可以为我们提供理论基础来解决问题。
本文将探讨“守恒思想”在高中化学中的应用,并深入讨论其在质量、能量、电荷和角动量等方面的具体表现。
我们将介绍“守恒思想”的基本概念,包括其含义和在化学中的具体表现。
接着,我们将深入探讨质量守恒定律,以及在化学反应中质量守恒的应用。
然后,我们将介绍能量守恒定律,以及在热化学反应中能量守恒的应用。
我们还将讨论电荷守恒定律和角动量守恒定律,以及它们在电化学反应和核反应中的具体应用。
在我们将总结“守恒思想”在高中化学中的应用的重要性,并探讨它对学生知识体系的帮助。
通过深入理解“守恒思想”,我们可以更好地理解化学现象,提升化学学习的效果,培养学生的科学思维和解决问题的能力。
希望本文能对读者有所启发,加深对“守恒思想”在高中化学中的应用的理解与认识。
1.2 {'概述': ['“守恒思想”在高中化学中的重要性']}在高中化学中,“守恒思想”是一项非常重要的概念,它贯穿于化学各个领域的学习中。
守恒法在高中化学解题中的应用化学学科存在守恒定律,包括质量守恒、电子守恒、原子守恒、元素守恒和电荷守恒等,教师可以引导学生利用守恒法解题。
利用守恒法解题主要是构建守恒关系,通过等式的构建可以简化问题,通过运算可以得出答案。
学生运用守恒法解题能加强对守恒定律的理解,同时可以提升解题的实效性。
一、守恒法在高中化学解题中的应用优势守恒法在化学解题中的应用具有自身的优势,守恒法利用的是化学反应中某一物质的特定量不变的原理。
学生运用守恒法可以将复杂的化学问题简化,使解题更加快速、准确,同时有助于深入理解物质的变化规律,形成守恒观念,培养化学核心素养。
二、守恒法在高中化学解题中的应用(一)质量守恒法在化学解题中的应用质量守恒定律指的是物质在化学反应前后不会消失,物质总体质量保持不变,只是通过重新组合形成了新的物质。
当学生理解了质量守恒定律后,教师可以指导学生运用质量守恒法解决质量守恒类的化学题目。
例如,实验室要制备36.8 g的氧气,可以通过氯酸钾加热的方法制备氧气,制备过程需要完全分解多少克氯酸钾?可以生成多少克氯化钾?教师可以指导学生分析这道题目,学生可以写出题目中加热氯酸钾制备氧气的化学方程式,制备的氧气是由氯酸钾中的氧原子得来的,根据氯酸钾与氯酸钾中氧原子的质量比,以及氧气的质量,可以求出氯酸钾的质量,根据氧气和氯酸钾的质量可以求出氯化钾的质量。
这一解题思路很清晰,可以使学生的解题更加准确。
(二)电子守恒法在化学解题中的应用在电子守恒法解题中,教师可以引导学生分析化学反应过程,让学生通过电子数目列出关系式,从而简化解题步骤。
例如,现有一定浓度的硝酸,硝酸和硫化亚铁发生化学反应,生成的化学物质包括硫酸铁、硝酸铁、水,另外,生成的一氧化氮、四氧化二氮、二氧化氮物质的量的比是1∶1∶1,求反应物物质的量的比。
在教师的启发下,学生明确这一化学反应属于氧化还原反应,反应中电子数的得失相等,硝酸和硫化亚铁参与得失电子反应,设硫化亚铁物质的量为a,硝酸物质的量为b,根据得失电子守恒,可以得出关系式a×(1+8)=(b÷4)×1+(b÷4)×2+(b÷4)×3,b=6a,硝酸发挥酸性作用,硝酸是硝酸铁物质的量的三倍,得出=a,从而可以求出硫化亚铁与硝酸物质的量的比。
高中化学解题过程中守恒法的应用分析摘要:在高中化学解题过程中,守恒法是一种常见的解题手段,学生借助守恒关系能够减少一定的计算步骤。
学生只需要将问题集中在问题始态与终态的某种守恒关系上,即可进行解答,既减少时间的花费,又保证答案的准确性,提高学生的解题效率。
因此,高中化学教师在进行解题教学程中,应当科学引导学生利用守恒方法解决高中化学题目。
关键词:高中化学;守恒法;解题思路一、质量守恒法在高中化学解题中的应用质量守恒是学生在解决高中化学题目过程中经常遇到的题型之一,质量守恒往往是两个及以上物质在发生某一变化时,质量之间存在的某种联系,学生只需要根据两者之间的质量关系即可进行求解【1】。
例1:在一个容器内,有三种不同的物质,现在将该容器加热,使三者进行反应,反应停止后,可发现容器中的物质质量有所变化。
已知A、B、C物质的质量分别由反应前的25g,10g,5g变为反应后的 10g,21g,同时还产生第四种物质D,请学生分析在容器中的反应物与生成物的质量比为多少?解析:当学生在解决这道化学题型时,如果采用传统的解题方式,会产生较大的计算量,导致答案错误。
因此,高中化学教师需要引导学生仔细审题,抓住题目关键信息。
由题目可知,该容器在反应前后的质量相等,学生可以抓住质量守恒的解题关键进行求解。
显然,在该容器中,A与C为反应物,A和C参与反应的质量分别为25g-10g=15g和5g,B、D是反应生成物。
B生成的质量为反应后的质量减去反应前的,即21g-10g=10g。
根据题目中的关键信息,通过质量守恒方法可知,反应前总质量等于反应后总质量。
假设生成D的质量为x,学生可以列出式子:15+5=11+x,解得x=9g,然后将该容器中反应物的不同质量进行比较,可知四种反应物之间的质量比,即A、B、C、D之间的质量比为15:11:5:9。
二、电荷守恒法在高中化学解题中的应用在高中化学解题教学中,学生需要掌握电荷守恒法的运用。
例谈守恒法在高中化学教学中的应用——以化学计算及溶液中离子浓度大小比较为例余杭中学梅淇淇311121 【摘要】在高中化学教学中,守恒思想是化学学习中的一种重要的思想,在化学计算、溶液中的离子反应等高考热门内容中都有广泛的应用。
用守恒法解答化学问题不仅能大大缩减解题步骤,简化解题过程,减少运算过程中所消耗的时间,还能有效降低解题难度,达到快速、准确解题的效果。
本文笔者以化学计算和离子浓度大小的比较为例,探讨守恒法在化学教学中的运用。
【关键词】守恒法化学计算离子浓度一、紧扣守恒条件,抓住初末状态——以化学计算为例化学计算是高中化学学科一个重要内容,也是高中生比较头痛的一种类型,化学计算类题目在高考以及化学竞赛考试中占据着非常重要的地位,通过观察近年来各类大大小小的考试题目,笔者发现很多计算都是要求学生以快速准确的方法来解决,而不是按照常规呆板的方法规规矩矩的计算。
而要在有限的时间内快速解决此类问题,守恒法的运用就显得尤为重要,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。
下面本文就结合几道例题对此方法进行详细论述。
1、质量守恒(或原子守恒)解析:本题涉及到原固体氢氧化钾(含杂质)与盐酸的反应及过量盐酸与中和液氢氧化钾的反应,假如按以往的解题方法按部就班的计算结果,过程会很复杂,若通过写方程式来解答,一来耗时较多,二来出错率较高,因此本题可用流程图来解答。
以始态终态法思路: 将未发生反应时作为始态,即含有杂质的氢氧化钾固体,将所有反应结束时作为终态,最终得到的为KCl固体。
通过对已知条件的细致分析,根据初末状态可得,在整个过程中不变的量是氯元素,由题可得氯元素全部是来自于所加入的盐酸。
那么,根据氯元素守恒可知,n(KCl)=n(HCl)=0.05L×3mol∕L=0.15mol,所以 m(KCl)=0.15mol×74.5g∕mol=11.175g。
所以正确答案是 C。
例2:现有一定量的Cu和Fe2O3组成的混合物,向其中加入2mol•L﹣1的盐酸溶液150mL,恰好完全溶解,所得溶液加入KSCN无血红色出现.若用过量的CO在高温下还原原混合物,固体质量减少为()A.1.6 g B. 2.4 g C.3.2 g D.4.8 g解析:本题考查混合物计算,解题的关键是要明确溶液中氯化亚铁、氯化铜的物质的量关系,然后抓住其中不变量,利用守恒思想,就能快速准确的解答。
根据题意,向一定质量的Cu 和Fe 2O 3的混合物中加入300mL 2mol/L 的HCl 溶液恰好完全溶解后,再向其中加入KSCN 溶液,无血红色出现,说明溶液中没有铁离子,所以最终溶液中溶质为FeCl 2、CuCl 2。
由于本题涉及到的方程式比较多,反应较为复杂,为了节省时间并且明确思路,可以通过物质转化的流程图来辅助计算。
具体流程如下:由题可知,混合物用过量的CO 发生反应:Fe 2O 3+3CO 2Fe+3CO 2,固体减少质量等于Fe 2O 3中氧元素的质量,因此只要得到原混合物中氧化铁的质量即可解答本题。
简化流程图,观察可得铁元素与氯离子有一定联系,虽然氯元素最终以FeCl 2、CuCl 2的形式存在,但在过程中我们可以发现最终溶液的组成都是由FeCl 3转化而来的,而FeCl 3是由HCl 和Fe 2O 3反应得到,因此,可通过氯元素守恒得到氧化铁的质量:n (FeCl 3)=31n(HCl)=31×2mol •L ﹣1×0.15L=0.1moln (Fe 2O 3)=n (FeCl 3)=0.05mol固体减少的质量就等于Fe 2O 3中氧元素的质量,所有m(减少)=0.05mol ×3×16g/mol=2.4g 。
所以答案选B 。
本题考查了混合物中各元素间的关系式,充分利用原子守恒,可快速解题。
从题中信息可得,往所得溶液中加KSCN 溶液,无红色出现,说明溶液中无Fe 3+,所以最终状态溶液中的溶质为Fe(NO 3)2。
反应流程如下:最终铁元素以Fe(NO 3)2的形式存在。
用足量氢气还原相同质量的混合物,说明氢气能使铁全部还原出来,从化学反应质量守恒的角度看,Fe(NO 3)2中的铁的物质的量与氢气还原后得到的铁的物质的量相同。
而Fe(NO 3)2又可以根据稀硝酸的量来计算:n (HNO 3)=0.15L ×4 mol ·L -1=0.6mol ,n (NO )=mol /4.2224.2L L=0.1mol所以最终溶液中的硝酸根的量为0.5moln (Fe )=n (Fe(NO 3)2)=0.25mol ,所以最终得到铁为0.25mol ,答案选B 。
2、电子守恒电子守恒法主要是针对氧化还原反应。
无论是自发进行的氧化还原反应还是原电池或电解池,在任何氧化还原反应中,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,这就是电子守恒规律。
分析:根据题意可将题中的反应过程表示如下:从中我们可以看出:通过初末的物质状态判断,整个反应只有铜和氧气化合价在变化。
反应过程中Cu 的失去电子被O 2所得,HNO 3在反应前后价态相同,N 元素在整个过程中最终没有变价。
因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出:n(Cu)×2=n(O 2)×4,n(Cu)=2n(O 2)=14.2268.12-⋅⨯mol L L =0.15mol 。
然后加氢氧化钠溶液时发生Cu 2++2OH-=Cu(OH)2↓,所以n(OH -)=2n(Cu 2+),因此V(NaOH)=1515.02)()(-⋅⨯=L mol mol NaOH c NaOH n =0.06L=60mL 。
解析:本题所涉及的化学反应很多,如果通过方程式来计算分解后的产物与氯气的量,会显得十分复杂,并且错误率高。
本题中KMnO 4 中的锰元素为 + 7价,分解后得到含锰化合物和氧气,锰化合物的还原产物都是+2价的锰离子,因此利用这一点,本题就可以利用初末状态得失电子守恒的思路求解。
以下是思路流程:由以上流程图可清晰得出,整个过程通过氧化还原反应,由最初的高锰酸钾得到最终的氧气,氯气和氯化锰三种产物。
根据氧化还原反应的得失电子守恒规律,KMnO4中Mn得到的电子总数,等于KMnO4中O失去的电子总数与浓盐酸中氯离子失去电子变为氯气的失电子总数之和。
根据题意可得:6.32gKMnO4的物质的量n(KMnO4 )=mol/g158g32.6=0.04mol,n(O2 )=mol/4.22112.0LL=0.005mol。
最终高锰酸钾中+7价的锰元素全部变为+2价的锰,总共得到电子的物质的量为n(得电子 )=0.04×5=0.2mol,失去电子的为氧元素和氯离子,即n(失电子 )=n( O2 ) × 4e- + n( Cl2 ) × 2e-,根据得失电子守恒:n(得电子)= n( O2 ) × 4e- + n( Cl2 ) × 2e-0.2mol = 0.005 mol × 4e- + n( Cl2 ) × 2e-n( Cl2 )=0.09molV( Cl2 ) = n × Vm = 0.09 mol × 22.4 L/mol = 2.016 L,答案选C。
在化学计算题中,守恒法是极其重要的一种解题方法与技巧,运用守恒法解题的过程中要善于抓住反应本质,巧妙跨越中态,只考虑起始和终态,这是一种整体思维方法,可借助反应流程图,能更快理清思路,从而可大大简化解题过程,提高解题效率。
二、遵守恒,抓主次——以混合溶液中的离子浓度大小比较为例水溶液中离子浓度的大小比较是高考的必考热点,它涉及到的知识点多,综合性强,要解决这类问题,必须掌握强弱电解质的电离,盐类的水解平衡,pH的计算,离子反应等基础理论知识,熟练运用三大守恒思想,即电荷守恒,物料守恒,质子守恒,以及电离和水解两大理论。
离子浓度的大小比较是放在化学反应原理中盐类水解的应用这一块内容中,因此,盐类水解是解决这类问题的重要依据及切入点,为了更准确有效的解决此类问题,笔者认为,除了要紧扣“三个守恒”,更要抓住溶液中微粒的主次关系,明确哪些是主要离子,哪些是次要离子,大范围定好之后再去比较每个微粒的大小,下面笔者以抓主次为主,结合电离和水解理论,对这一类题型加以诠释。
例1:把物质的量都是1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液,已知该混合溶液呈酸性,试写出该混合溶液中各离子浓度大小的关系和电荷守恒表达式及物料守恒表达式。
解析:混合溶液为1mol/LCH3COOH,1mol/LCH3COONa,存在反应:CH 3COONa CH3COO-+Na+CH3COOH CH3COO-+H+CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-H2O H++OH-从以上反应中可判断溶液中:主体微粒:CH3COO-、Na+、CH3COOH,少量微粒:H+、OH-溶液呈酸性,说明醋酸的电离>醋酸根的水解,所以主体离子中C(CH3COO-)>C(Na+),少量离子中C(H+)>C(OH-),离子浓度大小:C(CH3COO-)>C(Na+)>C(H+)>C(OH-)电荷守恒:C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+C(CH3COO-)物料守恒:2C(Na+)=C(CH3COOH)+C(CH3COO-)(已知C(Na+)=1mol/L,C(CH3COOH)+C(CH3COO-)=2mol/L)变式1:把物质的量都是1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液,已知该混合溶液中C(CH3COO-)>C(Na+),试写出该混合溶液中各种微粒(水分子除外)浓度大小的关系。
解析:与例1相比,稍微改变了一下条件,但反应不变,仍然存在以上四个反应,根据C(CH3COO-)>C(Na+),可得醋酸的电离>醋酸根的水解,其余均不变,所以主体微粒为CH3COO-、Na+、CH3COOH 且C(CH3COO-)>C(Na+)>C(CH3COOH),少量微粒仍然是H+、OH-,且C(H+)>C(OH-)。
所以微粒浓度大小:C(CH3COO-)>C(Na+)>C(CH3COOH)>C(H+)>C(OH-)变式2:把物质的量都是1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液,已知常温下Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,试写出该混合溶液中各种微粒(水分子除外)浓度大小的关系。