守恒法在化学计算中的应用课件.ppt

1、守恒法在守恒法在化学计算化学计算中的应用中的应用哈四中化学组哈四中化学组马振菊马振菊1、质量守恒、质量守恒2、电荷守恒、电荷守恒3、得失电子守恒、得失电子守恒4、化合价守恒、化合价守恒5、能量守恒、能量守恒守恒知识梳理知识梳理1.所谓所谓“守恒守恒”就是以化学反应过程中存在的某就是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如些守恒关系如 守恒、元素守恒、得失守恒、元素守恒、得失 守恒等守恒等作为依据，寻找作为依据，寻找化学式中化学式中 总数绝对值相等；总数绝对值相等；复分解反应中复分解反应中阴阳离子阴阳离子 总量相等；总量相等；氧化还原氧化还原反应中反应中氧化剂与还原剂氧化剂与还原剂 相等。相等。几个

2、连续或平几个连续或平行反应前后行反应前后某种微粒的某种微粒的 相等，作为解题的基相等，作为解题的基本思路。本思路。2.2.守恒法的最基本原理为守恒法的最基本原理为-质量守恒定律质量守恒定律,并由此衍生出来：并由此衍生出来：一切化学变化中一切化学变化中 氧化还原反应中氧化还原反应中 化合物的化学式中化合物的化学式中电解质溶液中或固体离子化合物中电解质溶液中或固体离子化合物中 阴、阳离子电荷守恒阴、阳离子电荷守恒原子的种类和数目守恒原子的种类和数目守恒得失电子守恒得失电子守恒正、负化合价总数的绝对值相等正、负化合价总数的绝对值相等 3.宏观上宏观上：参加参加化学反应的各物质的质量总和化学反应的各物

3、质的质量总和等于等于反应后生成的各物质的质量总和。反应后生成的各物质的质量总和。微观上微观上：在一切化学反应中，反应前后：在一切化学反应中，反应前后各元素各元素原子的种类原子的种类和和数目数目都保持不变都保持不变。1、质量守恒、质量守恒【例【例1 1】将将5 g A，1 g B，2 g C，置于一密闭容，置于一密闭容器内加热，反应后分析得知，混合物中除器内加热，反应后分析得知，混合物中除含含2 g A，4.2 g C外还有一种物质外还有一种物质D，求生成，求生成D的质量。的质量。1.8 g【例【例2 2】在体积为在体积为 V L 的密闭容器中的密闭容器中,通入通入amolNO和和bmolO2

4、,反应后容器内氮原子数反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为和氧原子数之比为()A.a/b B.a/2b C.a/(a+2b)D.a/2(a+b)C练习练习：已知已知NO2与与NaOH溶液反应：溶液反应：3NO22NaOH=2NaNO3NOH2O NO和和NO2可一起与可一起与NaOH溶液作用：溶液作用：NO2NO2NaOH=2NaNO2+H2O现欲用现欲用V L某烧碱溶液，使由某烧碱溶液，使由 n mol NO和和 m mol NO2组组成的成的混合气体中的氮全部进入溶液中，混合气体中的氮全部进入溶液中，该烧碱溶液的该烧碱溶液的物质的量浓度物质的量浓度至少至少为多少？为多少？解析：解析：NO和

5、和NO2的混合气体与的混合气体与NaOH溶液反应，产物为溶液反应，产物为NaNO2，产物中，产物中Na+与与NO2-的物质的量比为的物质的量比为1 1，根据，根据反应中反应中Na+与与N原子的物质的量守恒，可解出答案。原子的物质的量守恒，可解出答案。答案：（答案：（m+n）/vmo【例【例3 3】有一在空气中暴露过的有一在空气中暴露过的KOH固体，经固体，经分析测知含水分析测知含水2.8，K2CO337.3。取。取1g该样该样品投入品投入25mL 2mol/L的盐酸中后，中和多余的的盐酸中后，中和多余的酸又用去酸又用去1.07mol/L的的KOH溶液溶液30.8mL。问蒸。问蒸发发中和后的溶液

6、中和后的溶液可得到多少克固体？可得到多少克固体？3.725g练习：练习：碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解得氧化铜。氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解得氧化铜。溶解溶解 28.4 g 28.4 g 上述混合物，恰好消耗上述混合物，恰好消耗 1mol/L 1mol/L 盐酸盐酸500mL500mL。高温灼烧。高温灼烧等质量等质量的上述混合物，得到氧化铜的上述混合物，得到氧化铜的质量是的质量是()()A.35g B.30 g A.35g B.30 g C.20 g D.15 gC.20 g D.15 gC C练习练习：

7、在在 1.0L 1.0molL-1 NaOH溶液中溶液中 通入通入 16.8L 标准状标准状况下的况下的CO2，计算所得溶液中含有的，计算所得溶液中含有的NaHCO3和和Na2CO3各自的物质的量。各自的物质的量。0.5mol 0.5mol 0.25mol0.25mol【例】【例】将将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到气体完全作用时收集到气体1.12L（标准状况）。则所消（标准状况）。则所消耗硝酸的物质的量是耗硝酸的物质的量是（）A0.12mol B0.11molC0.09mol D0.08mol B 2、浓硝酸（浓、浓硝酸（浓H2SO4）与

8、金属反应，开始生成的是）与金属反应，开始生成的是NO2（SO2），随着反应的进行，浓度变稀，生成的），随着反应的进行，浓度变稀，生成的是是NO（H2）。）。1、无特别强调，一般不考虑、无特别强调，一般不考虑N2O4的存在的存在练习：练习：把纯铜放入盛有浓把纯铜放入盛有浓HNO3的大试管中的大试管中（含（含1.25mol HNO3），立即发生化学反应，当），立即发生化学反应，当铜反应完毕后，共生成气体铜反应完毕后，共生成气体1.12L（标况），计（标况），计算此反应中耗用纯铜的质量是多少？算此反应中耗用纯铜的质量是多少？解析：解析：铜跟一定量浓铜跟一定量浓HNO3反应，开始生成的还原产物反应，开

9、始生成的还原产物是是NO2，后期生成的还原产物是，后期生成的还原产物是NO，把两个不同反应所，把两个不同反应所生成的还原产物作为整体考虑，而不区分有多少生成的还原产物作为整体考虑，而不区分有多少NO2和和NO，每生成，每生成1mol NOx都消耗都消耗1mol HNO3，根据反应前后，根据反应前后氮原子守恒，可求解。氮原子守恒，可求解。38.4g2、电荷守恒、电荷守恒离子化合物（或溶液）中：离子化合物（或溶液）中：阴离子所带负电荷总数阴离子所带负电荷总数=阳离子所带正电荷总数阳离子所带正电荷总数【例】【例】现有现有10mL0.6mol/L含含 Mn 离离子的溶液子的溶液,恰好能把恰好能把40m

10、L 0.1mol/L的的 A3-离子离子 完全沉淀完全沉淀,则则n值为值为 。2练习：练习：将将KCl和和KBr混合物混合物13.4克溶于水配成克溶于水配成500mL溶溶液，通入过量的液，通入过量的Cl2，反应后将溶液蒸干，得固体，反应后将溶液蒸干，得固体11.175g则原溶液中则原溶液中K+，Cl-，Br-的物质的量之比为的物质的量之比为 A.3:2:1 B.1:2:3 C.1:3:2 D.2:3:1 解析：解析：此题的解法有多种，但作为选择题，可此题的解法有多种，但作为选择题，可以从答案中求解。原溶液中含有以从答案中求解。原溶液中含有K+，Cl-，Br-，由电荷守恒可知：由电荷守恒可知：n

11、（K+）=n（Cl-）+n（Br-），），选项中符合这一关系式的只有答案（选项中符合这一关系式的只有答案（A）A【例】【例】某某地酸雨经检验除含地酸雨经检验除含H+外外c(OH)可忽略不可忽略不计计，还含有，还含有Na+、Cl、NH4+、SO42-，其浓度依次为，其浓度依次为c(Na+)=7.010-6mol/L，c(Cl)=3.510-5 mol/L，c(NH4+)=2.310-5mol/L，c(SO42-)=2.510-6 mol/L。则酸雨的则酸雨的pH值为值为（）A.3 B.4 C.5 D.6 c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(Cl-)+c(OH-)c(

12、Na+)+c(NH4+)+c(H+)2c(SO42-)+c(Cl-)c(OH)可忽略不计可忽略不计C电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，而且适用于固体离子化合物及它们的而且适用于固体离子化合物及它们的混合物中混合物中。【例】【例】镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。将燃镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁。将燃烧后的产物溶解在烧后的产物溶解在60mL浓度为浓度为2.0mol/L的盐酸中，再的盐酸中，再用用20 mL 0.5mol/LNaOH溶液中和多余的盐酸，然后在溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加过量的碱，把氨全部蒸出来，用稀盐酸吸此溶液中加过量的碱，把氨全部蒸出

13、来，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重收，稀盐酸增重0.17g，求镁带的质量。，求镁带的质量。解析：解析：此题涉及反应较多，如按常规计算非常复此题涉及反应较多，如按常规计算非常复 杂，杂，如巧用电荷守恒法可使计算大为简化。如巧用电荷守恒法可使计算大为简化。根据电荷守恒，有下列关系：根据电荷守恒，有下列关系：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)答案：答案：镁带的质量为镁带的质量为1.2g3、得失电子守恒、得失电子守恒在氧化还原反应中：在氧化还原反应中：氧化剂得电子总数氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数还原剂失电子总数【例】【例】往往150mL FeBr2溶液中缓缓通入溶液中缓缓通入

14、2.24L（标况）氯气，反应完全后，溶液中有（标况）氯气，反应完全后，溶液中有1/3的的溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量的浓度。物质的量的浓度。0.8mol/L【例】【例】3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完全时，共收集到标准状况时的当铜反应完全时，共收集到标准状况时的气体气体2.24L，若把装有这些气体的集气瓶倒，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液的氧气才能使集气瓶充满溶液?0.672L练习：练习：将将x mol

15、Cu2S跟足量稀跟足量稀HNO3反应，生成反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和和H2O，则参加反应的硝酸，则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是（中被还原的硝酸的物质的量是（）A4x mol B10 x molC10 x/3 mol D2x/3 molC【例】【例】FeSFeS2 2与硝酸反应产物有与硝酸反应产物有FeFe3+3+和和H H2 2SOSO4 4，若反，若反应中应中FeSFeS2 2和和HNOHNO3 3物质的量之比是物质的量之比是1818时，则时，则HNOHNO3 3的还的还原产物的化学式为原产物的化学式为_。解析解析设反应中设反应中FeS2和和HNO3物质的量分

16、别是物质的量分别是1mol和和8mol，则未被还原（生成硝酸铁）的硝，则未被还原（生成硝酸铁）的硝酸为酸为3mol，被还原的硝酸为，被还原的硝酸为5mol。又设又设HNOHNO3 3的还原产物中的还原产物中N N元素的化合价为元素的化合价为x x，根据，根据电子转移守恒可得：电子转移守恒可得：55（+5-x+5-x）=1+3-=1+3-（+2+2）+26-+26-（-1-1）解得解得x=+2x=+2，则，则还原产物为还原产物为NONO。练习：练习：将纯铁丝将纯铁丝5.21溶于过量稀盐酸中，在加热溶于过量稀盐酸中，在加热 条件下，用条件下，用2.53KNO3去氧化溶液中去氧化溶液中Fe2+，反应

17、，反应 后剩余的后剩余的 Fe2+离子尚需离子尚需12L 0.3/KMnO4溶液才能完全氧化，则溶液才能完全氧化，则 KNO3被还原后的产物为被还原后的产物为 A N2 B NO C NO2 D NH4NO3 解析解析 根据氧化还原反应中得失电子的总数相等，根据氧化还原反应中得失电子的总数相等，Fe2+变为变为Fe3+失去电子的总数等于失去电子的总数等于NO3-和和MnO4-得电子的总数得电子的总数 设设n为为KNO3的还原产物中的还原产物中N的化合价，则的化合价，则 5.21g/56g/moL（3-2）=0.012L0.3mol/L（7-2）+2.53g/101g/mol（5-n）解得解得

18、n=3 故故KNO3的还原产物为的还原产物为NO。答案答案 为（为（B）4、化合价守恒：、化合价守恒：化合物中元素的正负化合价总数的绝对值相化合物中元素的正负化合价总数的绝对值相等等;或者元素化合价代数和等于零。或者元素化合价代数和等于零。【例】【例】某硅酸盐的组成可表示为：某硅酸盐的组成可表示为：K2Al6Si6H4Ox，则，则x的值为（的值为（）A2 B12C24 D无法判断无法判断C 具体问题中，有的还涉及：具体问题中，有的还涉及：气体体积的守恒气体体积的守恒 气体压强的守恒气体压强的守恒燃烧耗氧量的守恒燃烧耗氧量的守恒 生成生成CO2或或H2O的量的守恒的量的守恒元素的质量分数守恒元素

19、的质量分数守恒 原子个数比守恒原子个数比守恒反应转化率不变反应转化率不变 平衡浓度不变平衡浓度不变理解守恒的实质理解守恒的实质 抓准守恒的物理量抓准守恒的物理量 抓全总量守恒的各部分抓全总量守恒的各部分 抓住守恒的依据抓住守恒的依据 【习题】【习题】有一块铝铁合金，溶于足量的盐酸有一块铝铁合金，溶于足量的盐酸中，再用过量的中，再用过量的NaOHNaOH溶液处理，将产生的沉淀溶液处理，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧，完全变成红褐色粉过滤、洗涤、干燥、灼烧，完全变成红褐色粉末，经称量红褐色粉末和合金的质量相等，求末，经称量红褐色粉末和合金的质量相等，求合金中铝的质量分数合金中铝的质量分数 。3

20、0%【习题】【习题】将将Na2CO3和和NaHCO3混合物混合物100g,加热加热使使NaHCO3完全分解后完全分解后,残留物为残留物为94g,求原混合求原混合物物中钠的质量分数。中钠的质量分数。【习题】【习题】Fe与与Fe2O3的混合物的混合物2.72g,加入到加入到50mL 1.6mol/L盐酸中恰好完全反应盐酸中恰好完全反应,经经KSCN检检验验,溶液不显红色溶液不显红色,若忽略溶液体积变化若忽略溶液体积变化,则溶则溶液液中中Fe2物质的量浓度是物质的量浓度是()A.0.2mol/L B.0.4mol/L C.0.8mol/L D.1.6mol/LC【习题【习题4】用两支惰性电极插入用两

21、支惰性电极插入500500LAgNOLAgNO3 3溶液中，通溶液中，通电电解，当电解液的电电解，当电解液的pHpH从从6.06.0变为变为3.03.0时（设电解时阴极没时（设电解时阴极没有有H H2 2析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出AgAg的质量是（）。的质量是（）。A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg【解析解析】根据得失电子守恒写出电极反应式：根据得失电子守恒写出电极反应式：阴极：阴极：4 4Ag+4 4e e-4 4Ag阳极：阳极：2 2H2O4 4e e-O24 4H+可知：可知：Ag+H+1mol1mol1mo

22、l1molmolmol1 110100 0.5 51 110100 0.5mol5mol5 510104 4molmol则析出银的质量为：则析出银的质量为：510molmol108g g/molmol 5.410g54mgmg B【习题【习题5】在在 1.0L 0.20mol/L 的的NaOH溶液中通溶液中通入一定量的入一定量的H2S气体，然后低温蒸发，得到固体气体，然后低温蒸发，得到固体7.9g。试分析所得固体成分的所有可能情况。试分析所得固体成分的所有可能情况。【分析】【分析】利用利用Na+守恒判断所得固体成分。守恒判断所得固体成分。具体表现：具体表现：化学反应前后化学反应前后参加参加化学反应的化学反应的各物质和反应后生成的各物质各物质和反应后生成的各物质（1）总质量不变；）总质量不变；（2）各元素原子的种类和数目不变；）各元素原子的种类和数目不变；（3）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量守）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量守恒。恒。