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守恒法在解化学题中的妙用

守恒法是解化学题常用的方法,不但可以缩短解题时间,还可以减少计算中的运算。往往能避繁就简,化难为易,达到准确而无误地解题。
一.质量守恒法的应用
例1、150℃时,(NH4)2CO3完全分解,生成的气态混合物的密度是相同条件下H2的密度的多少倍()
A.96B.48C.24D.12
解析：由题知(NH4)2CO3═2NH3↑+H2O↑+CO2↑,150℃时，水为气态，根据质量守恒我们知道碳酸铵完全分解生成气态混合物的总质量等于分解前的质量,设为96g。那么:96÷4÷2＝12答案:D
例2、将NO2、NH3、O2的混合气体22.4升通过稀硫酸后,溶液的质量增加了26.7g,气体体积缩小为4.48L(气体体积均在标况下测定),剩余气体能使带火星的木条复燃。则混合气体的平均分子质量为()
A.28.1B.30.2C.33.1D.34.0
解析:混合气体标况下物质的量为1mol,通过稀硫酸后溶液增加的质量26.7g就是一部分气体的质量,最后剩余的4.48L就是氧气,由质量守恒得:
气体的总质量为m(混合气体)＝26.7g+4.48L÷22.4L∕mol×32g∕mol
＝33.1g
M=33.1答案:C
例3、铜和镁的合金4.6g完全溶解于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原只产生4480ml的NO2和336ml的N2O4气体(都在标况下)。在反应后的溶液中,加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为()
A.9.02gB.8.51gC.8.26gD.7.04g
解析:最后生成的沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2由质量守恒得出沉淀的总质量就是铜、镁的质量4.6g加上OH－的质量,根据电子守恒我们知道
n(OHˉ)＝n(eˉ)
＝(4.48L+0.336L)÷22.4L∕mol
＝0.23mol
沉淀的质量为:m(沉淀)＝4.6g+0.23mol×17g∕mol
＝8.51g答案:B
二.电子守恒法的应用
电子守恒主要是应用在氧化还原反应中,还原剂失去的电子总数一定等于氧化剂得到的电子总数。
例4、用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合液(浓度均为2mol/L)50ml,当阴极析出9.6g固体时,标况下阳极得到的气体的体积为()
A.3.36LB.2.8LC.6.72LD.4.48L
解析:阴极析出的9.6g固体就是铜,消耗电子为0.3mol,那么阳极放出的气体消耗的电子也等于0.3mol,Cl-总共为0.2mol放出Cl2消耗电子0.2mol,剩余0.1mol电子就是放出氧气所消耗的,那么阳极放出氧气0.025mol,放出气体的体积为:
V(气体)＝(0.1mol+0.025mol)×22.4L∕mol
＝2.8L答案:B

例5、将分别盛有熔融KCl、MgCl2、Al2O3三个电解池串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为()
A.1:2:3B.3:2:1C.6:3:1D.6:3:2
解析:在电解池的串联中,通过每个电极上的电量相等,也就是说通过每个电极上的电子相等。假设每个电极上通过6mol电子,那么: n(K):n(Mg):n(Al)＝6:3:2答案:D
例6、把铜片投入盛有过量浓硝酸的烧瓶中,使它充分反应。将产生的气体导入容器A内,反应后的溶液倒入蒸发皿内小心蒸干,再把固体全部转移到试管中,加热使它完全分解。假设将分解的气体也收集到A容器内,然后将A倒立在水槽中,待反应停止后,测得此容器内剩余气体0.448L(标准状况)。求参加反应的铜的质量(假设收集气体的过程中无其他气体进入容器内,且A容器恰好集满)【提示:Cu(NO3)2分解生成CuO、NO2和O2】
解析:中间反应过程较为复杂,由题意我们知道铜片的对应产物为CuO,HNO3对应产物为0.448L的NO,由电子守恒得:2n(Cu)＝0.448L÷22.4L∕mol×3
n(Cu)＝0.03mol
m(Cu)＝0.03mol×64g∕mol
＝1.92g
三.原子或原子团守恒
在许多化学反应中,原子或原子团作为一个整体参加化学反应,反应前后仍然保持守恒。
例7、为了消除NO和NO2对大气的污染,常用碱溶液吸收其混合气体,有mmol的NO2和nmol的NO组成的混合气体,用NaOH溶液将其完全吸收,无气体剩余。现有浓度为amol/LNaOH溶液,需此NaOH溶液的体积是(已知NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O)()
A.m∕aB.2m∕aC.2(m+n)∕3aD.(m+n)∕a
解析:由题知NO、NO2混合气体被NaOH完全吸收对应的产物为NaNO3、NaNO2,根据氮元素.钠元素分别守恒得:n(NaOH)＝n(气)
n(NaOH)＝m+n
V(NaOH)＝(m+