守恒在化學解題中的應用

1、守恒在化學解題中的應用u 三林中學 唐素艷 教學目標知識技能：鞏固所學的知識。加深對概念、規(guī)律的理解和深化，活化知識。學習解題方法。能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學生認真審題、析題，快速解題的能力。發(fā)展學生的整體思維、“求異”、“求同”思維及分析歸納能力。發(fā)展學生的語言表述能力?？茖W思想：培養(yǎng)學生積極向上、樂觀豁達的世界觀。培育學生有關(guān)事物的發(fā)展就是始態(tài)和終態(tài)的循環(huán)，過程是為結(jié)果服務(wù)、結(jié)果能彰顯過程的理念。滲透事物是普遍聯(lián)系的全局觀點。科學品質(zhì)：對學生進行去偽存真、認真鉆研的科學態(tài)度教育。科學方法：學習整體思維的守恒法。教學重點：學習整體思維的守恒法。教學模式：引導探究和指導完善相結(jié)合的模式 （師） 導入深入

2、 引導 求發(fā)展 引導點撥 指導 求反饋 教學流程： 情景設(shè)問 述因 廣議 抓恒量 例解 小結(jié) 鞏固練習 （生） 共鳴 自省自救 有探究欲 探究 解惑 完善實踐鞏固教學過程：一、引言：高三了，辛苦??！做不完的作業(yè)，解不完的題！快要被題海淹沒了！救我！不做了!行嗎？不行！因為，解題是學習化學的重要過程，通過解題能鞏固所學的知識；能加深對概念、規(guī)律的理解和深化，活化知識；能學習解題方法，發(fā)展思維，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的能力。要達到此目的，多解題是必要的，但并非解題越多收益越大，除了解題數(shù)量外，解題方法和“質(zhì)量”也是至關(guān)重要的因素。有辦法了！來！讓我們自己救自己！想辦法化難為易，化繁為簡，化苦為樂！現(xiàn)

3、在，我們就一起來探討一下在解題過程中如何應用守恒的問題。掌握守恒法，將能化難為易，化繁為簡，大大提高解題速度，增強解題能力，讓你領(lǐng)略成功的滋味。二、解題指導：從廣義來說，凡用等號相連的式子都可看作是一種守恒?；瘜W解題（特別是解計算題）過程中最關(guān)鍵的一點：就是要根據(jù)題目涉及的化學過程，有關(guān)題設(shè)條件及要解決的問題，想方設(shè)法列出等式。只要列出了等式，剩下的的問題就可以迎刃而解了。所以說，守恒是一種重要的解題依據(jù)。1、守恒法的實質(zhì)是什么呢？通俗地說，就是抓住一個在變化過程中始終不變的特征量。這個不變的特征量就被稱作為恒量，我們就是要把握住這個過程中的恒量，列出等式，解決問題。2、常見的恒量有那些呢？1

4、）質(zhì)量守恒：變化前后質(zhì)量不變。2）原子守恒（物料守恒）：某類原子（或原子團）的個數(shù)在變化前后保持不變。3）電子得失守恒：在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。4）電荷守恒：在電解質(zhì)溶液和離子反應中，陰離子所帶的負電荷總數(shù)=陽離子所帶的正電荷總數(shù)。5）比例守恒：在變化前后各物質(zhì)之間的量比不變。6）能量守恒：變化前后能量不變 (計算不作要求)。我們已經(jīng)理出了在變化過程中存在的恒量，那在解題過程中如何去抓住這些恒量，列出必要的等式以解決問題呢？這就需要我們在實踐中去摸索和熟練了。三、例題釋疑：例1、 有一在空氣中暴露過的KOH固體，經(jīng)分析測知其中含水5.62%、K2CO3 8.23%

5、、KOH 90%、KHCO3 1.55%，取此樣品a g加到46.00ml 1mol/L鹽酸樣品中，充分反應后，過量的鹽酸再用1.07mol/L的KOH溶液27.65 ml恰好中和。若將反應后的溶液蒸干，所得固體的質(zhì)量為多少？分析：化學過程 KOH+HCl KCl+H2O 、 K2CO3+2HCl2KCl+H2O + CO2KHCO3+HClKCl+H2O + CO2本題反應較多，數(shù)據(jù)繁雜。若按部就班地計算，顯然太繁。請看： KOH + HCl KCl +H2O90%a/56+1.0727.65 = x = xK2CO3 + 2HCl2KCl+H2O + CO228.23%a/106 = y

6、= yKHCO3+ HClKCl+H2O + CO21.55%a/100 = z = z方法一、 n（KCl）=90%a/56+1.0727.65+28.23%a/106+1.55%a/100x+y+z=0.046190%a/56+1.070.02765+28.23%a/106+1.55%a/100=0.0461a=0.97 g n（KCl）=0.046 mol m（KCl）=0.04674.5=3.427 g方法二、 n（KCl）= x+y+z= x+y+z=0.0461=0.046 mol m（KCl）=0.04674.5=3.427 g比例守恒：HCl KCl n（HCl）/n（KCl）

7、=1/1通過HCl的量，可求出KCl的量。原子守恒：KCl中的氯原子的量=原鹽酸中的氯原子的量。用氯原子守恒求出KCl的量的途徑比較簡單。釋疑：對于復雜的多步反應體系，應將其看成一個體系，進行整體思考，重在分析變化的始態(tài)和終態(tài)，省略反應的中間過程，必要時還可列出框圖進行分析，從而抓住那個恒量。例2、 將5.21克純鐵溶于過量的稀硫酸中，在加熱條件下用2.53克硝酸鉀氧化溶液中的亞鐵離子成為鐵離子，并同時生成NOx，待反應完全后，剩余的亞鐵離子需12.00毫升、0.3摩爾/升的高錳酸鉀溶液才能完全氧化（已知高錳酸鉀中的錳被還原為+2價）。求x的值分析：化學過程 Fe+H2SO4FeSO4+H2

8、FeSO4+KNO3+ H2SO4K2SO4+Fe2SO4+NOx+H2O（未配平） KMnO4+FeSO4+ H2SO4K2SO4+MnSO4+Fe2（SO4）+H2O （未配平）若通過配平方程逐步計算，顯然很繁瑣且增加了配平含字母系數(shù)方程的難點。學生就會覺得難度過高。該題的特點是所有反應為氧化還原反應，必然存在得失電子守恒，則可得： KMnO4中的Mn +7+2 50.0120.3 KNO3 中的N +5+2x （5-2x）2.53/101 FeSO4中的Fe +2+3 15.21/565.21/56=2.53/101（5-2x）+0.0120.35 x=1釋疑：對于多步驟的氧化還原反應的

9、計算，根據(jù)氧化劑的得電子總數(shù)和還原劑的失電子總數(shù)，相等的關(guān)系，抓住恒量。且在計算過程中無須考慮反應的中間過程，只依據(jù)元素的起始價態(tài)和終了價態(tài)的變化情況計算出得、失電子的數(shù)目，使解題過程簡捷明了。例3、將NaCl和NaBr的混合物mg溶于水中配成500ml溶液A，再向其中通入足量的Cl2，充分反應后將溶液蒸干，得到干燥晶體（m-2）g，則原A溶液中Na十、Br一、Cl一的物質(zhì)的量濃度之比不可能為（ ）A321 B413 C532 D614分析：化學過程 2NaBr+Cl22NaCl+Br2 m=（160-71）g 通過題設(shè)可求出全部的溴化鈉和反應的氯氣及生成的氯化鈉和溴單質(zhì)，但無法知道原有氯化鈉

10、的量的多少，故題目所求結(jié)果是有多重性的。若仔細分析，就會發(fā)現(xiàn)變化的始態(tài)是電解質(zhì)溶液，是溴化鈉和氯化鈉的溶液。電解質(zhì)溶液中呈電中性，就有電荷守恒存在，從而可得： NaClNa十+ Cl一 NaBrNa十+ Br一 H2O H十+ OH一n（Na十）+ n（H十）=n（Cl一）+n（Br一）+n（OH一），因為n（H十）= n（OH一），所以n（Na十）=n（Cl一）+n（Br一）。由此可得答案只有D釋疑：對于貌似可以用一般方法求解，結(jié)果不能如愿的題目，要排除干擾，挖掘隱蔽條件，另辟蹊徑，抓住恒量。使用電荷守恒注意：（1）要找出溶液中存在的所有陰、陽離子。（水的電離是否考慮視具體情況而定。） （2

11、）電解質(zhì)溶液電荷守恒指的是陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等，而不是單個離子的電荷相等，更不是陰、陽離子總數(shù)相等。例4：在碳酸鈉溶液中，下列關(guān)系式正確的是（ ）（A） C（Na+）+C（H+）=C（CO32）+C（HCO3）+C（OH）（B） C（Na+）+C（H+）=2C（CO32）+C（HCO3）+C（OH）（C） C（Na+）=2C（CO32）+C（HCO3）+C（H2CO3）（D） C（OH）= C（HCO3）+2C（H2CO3）+C（H+）分析：化學過程Na 2CO3 2Na十+C O32 H2OH十+ OH一 HCO3 H十+C O32H2O+C O32 HCO3+ OH HCO3+ H2

12、O H2CO3+ OH一 電荷守恒：選 （B）物料守恒和比例守恒：n（Na）/ n（C）=2/1 和 碳原子守恒 。 選（C） n（H十）/ n（OH一）=1/1 和 氫離子子守恒。 選（D）釋疑：若用方程中的等比關(guān)系進行等量代換，求解（C）、（D）答案，就顯得復雜多了。凡電解質(zhì)溶液一定呈電中性；變化前后各元素原子的個數(shù)一定不變。這便是我們可以抓住的恒量。四、小結(jié)1、應用范圍：1）質(zhì)量守恒：任何化學變化的有關(guān)計算。2）原子守恒（物料守恒）：多步反應的計算和電解質(zhì)溶液中的等量關(guān)系確認。3）電子得失守恒：有關(guān)氧化還原反應的計算。4）電荷守恒：電解質(zhì)溶液和離子反應。5）比例守恒：任何有關(guān)化學變化、化

13、學式、溶液的濃度、溶解度計算（普遍使用）。6）能量守恒：有關(guān)能量（熱能、鍵能）的計算（不作要求）。2、優(yōu)點：1）可省去復雜的過程，只必須關(guān)注變化的始態(tài)和終態(tài)，抓住恒量，就可求解結(jié)果。2）可培育有關(guān)事物的發(fā)展就是始態(tài)和終態(tài)的循環(huán)，過程是為結(jié)果服務(wù)、結(jié)果能彰顯過程的理念。3、 注意：解題切忌生搬硬套地使用一種方法，而應采用多向思維，找出各種方法進行組合，由“求異”而后“求同”，才能達到靈活運用的境界，結(jié)出“碩果”。l 只有平時的刻意尋求，才有關(guān)鍵時刻的順其自然。l 最好的方法就是你會熟練應用的方法！五、鞏固練習1、 將wg鐵、氧化鐵和氧化銅組成的混合物粉末放入100ml、4.4mol/L的鹽酸中，

14、完全反應后得H2896ml（標況），生成的溶液中，只有FeCl2、HCl和1.28克固體，把溶液稀釋到320ml時鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.25mol/l，求混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量 。2、 將鎂在空氣中燃燒的全部產(chǎn)物溶解在800ml、2.375mol/L的鹽酸中，以40ml、0.9mol/LNaOH溶液中和多余的鹽酸，然后在此溶液中再加入過量的NaOH溶液，把生成的NH3全部用足量的鹽酸吸收。經(jīng)測定，NH3為0.646克，則燃燒掉的鎂的質(zhì)量為多少？（Mg3N2與H2O反應生成Mg（OH）2和NH3）3、 有200毫升的MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2十)=0.2mol/L,c(Cl

15、)=1.3mol/L。要使溶液里的Mg2十完全轉(zhuǎn)化為沉淀分離出來，則需加入4 mol/L的NaOH溶液的體積至少為多少毫升？4、 取Na2CO3和NaHCO3的混合物9.5克，先配成稀溶液，然后向溶液中加入9.6克堿石灰充分反應后，恰好使Ca2十、HCO3、CO32均轉(zhuǎn)化為沉淀，再將沉淀烘干，可得20克白色固體，試求：（1） 原混合物中Na2CO3和NaHCO3的質(zhì)量。（2） 堿石灰中CaO和NaOH各多少克。（3） 所得20克固體各成分的質(zhì)量分數(shù)。5、有100克濃度為15%的硝酸鈉溶液，若想將其濃度變?yōu)?0%，可加入硝酸鈉多少克？或者蒸發(fā)水多少克？6、把0.02mol/LHAc溶液和0.01

16、mol/LNaOH溶液等體積混合，則混合液中微粒濃度關(guān)系正確的是（ ） （A） c(Ac)c（Na十） （B）2c（H十）=c（Ac）一c（HAc）+2c（OH） （C）c（HAc）c（Ac） （D）c（HAc）+c（Ac）=0.01mol/L7、a molFeS與b molFeO混合投入VLc mol/L的硝酸溶液中充分反應后，測得產(chǎn)物為Fe(NO3)3、H2SO4、NO和H2O(FeS、FeO正好完全溶解)。問參加反應的HNO3中，未被還原的HNO3為（ ） （A）(a+b)63g (B) (a+b)198g (C)VC-3(a+b)mol (D)5(a+b)mol8、將Na2O2和NaH

17、CO3的固體混合物置于密閉容器中加熱到250OC，使其充分反應后，最后測得殘余固體由兩種物質(zhì)組成，物質(zhì)的量分別為amol和bmol，且ab。（1） 求原混合固體中Na2O2和NaHCO3的物質(zhì)的量。（2） 求最后氣態(tài)生成物中各物質(zhì)的量。9、已知化合物A、B的化學式形式相同，化合物A中含鉀a%，含硫b%，其余為氧。化合物B中含鉀d%，含硒c%，其余為氧。若硫的相對原子質(zhì)量為32，則硒的相對原子質(zhì)量是多少？10、在標準狀況下，把二氧化碳和一氧化碳的混合氣體充入盛有足量過氧化鈉的密閉容器中。容器的容積為2.24升（不計固體反應物和固體生成物的體積）。用電火花引發(fā)反應，使容器內(nèi)可能發(fā)生的反應充分進行（反應均系兩種物質(zhì)之間的）。問：反應完全后，容器里存在的生成物有幾種？質(zhì)量多少克？11、將硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鋁鉀三種鹽混合溶于硫酸酸化的水中，測c(SO42)=0.105mol/L，c(Al3十)=0.055mol/L溶液的PH=2.0（假設(shè)溶液中硫酸完全電離為H十和SO42），則c(K十)為 。(A)0.045mol/L (B) 0.035mol/L (C) 0.055mol/L (D) 0.040mol/L12、現(xiàn)有一定質(zhì)量的碳酸氫鈉和銅粉的混合物，放在空氣中加熱，待充分反應后冷卻，稱得質(zhì)量跟原來保持不變，求原混合物中銅的質(zhì)量分數(shù)。13、某溫度下，某物質(zhì)的不飽和溶液a克中含溶質(zhì)克。若該溶