高三化学攻关三十六法之――守恒法

守恒法是高考中常考常用的一种解题方法。系统学习守恒法的应用，对提高解题速率和破解高考难题都有很大的帮助。

●难点磁场

请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

现有19.7 g由Fe、FeO、Al、Al₂O₃组成的混合物，将它完全溶解在540 mL 2.00 mol?L^－1的H₂SO₄溶液中，收集到标准状况下的气体8.96 L。已知混合物中，Fe、FeO、Al、Al₂O₃的质量分数分别为0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀，至少应加入2.70 mol?L^－1的NaOH(aq)体积是________。

●案例探究

［例题］将 CaCl₂ 和 CaBr₂ 的混合物 13.400 g溶于水配成 500.00 mL 溶液，再通入过量的 Cl₂，完全反应后将溶液蒸干，得到干燥固体 11.175 g。则原配溶液中，c(Ca^2＋)∶c(Cl^－)∶c(Br^－)为

A.3∶2∶1                   B.1∶2∶3                    C.1∶3∶2                    D.2∶3∶1

命题意图：考查学生对电荷守恒的认识。属化学教学中要求理解的内容。

知识依托：溶液等有关知识。

错解分析：误用电荷守恒：

n(Ca^2＋ )= n(Cl^－) ＋ n(Br^－)，错选A。

解题思路：1个 Ca^2＋ 所带电荷数为2，则根据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，知原溶液中：

2n(Ca^2＋) = n (Cl^－) ＋ n (Br^－)

将各备选项数值代入上式进行检验可知答案。

答案：D

●锦囊妙计

化学上，常用的守恒方法有以下几种：

1.电荷守恒

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。即：阳离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和等于阴离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和。

2.电子守恒

化学反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数。

3.原子守恒

系列反应中某原子(或原子团)个数(或物质的量)不变。以此为基础可求出与该原子(或原子团)相关连的某些物质的数量(如质量)。

4.质量守恒

包含两项内容：①质量守恒定律；②化学反应前后某原子(或原子团)的质量不变。

此外，还有物料平衡，将编排在第16篇――水的电离中。

●歼灭难点训练

1.(★★★)将 3.48 g Fe₃O₄ 完全溶解在 100 mL 1.00 mol/L 的 H₂SO₄(aq) 中，然后加入 K₂Cr₂O₇(aq)25.00 mL，恰好使 Fe^2＋全部转化为 Fe^3＋，且 Cr₂O全部转化为 Cr^3＋。则 K₂Cr₂O₇ 的物质的量浓度为__________。

2.(★★★)某露置的苛性钾经分析含水：7.62%(质量分数，下同)、K₂CO₃：2.38%、KOH ：90.00%。取此样品 1.00 g 放入 46.00 mL 1.00 mol?L^－1 的 HCl(aq) 中，过量的 HCl 可用 1.070 mol/L KOH(aq)中和至中性，蒸发中和后的溶液可得固体_______克。

3.(★★★★)A、B、C三种物质各15 g，发生如下反应：

A＋B＋CD

反应后生成D的质量为30 g。然后在残留物中加入10 g A，反应又继续进行，待反应再次停止，反应物中只剩余C，则下列说法正确的是(   )

A.第一次反应停止时，剩余B 9 g

B.第一次反应停止时，剩余C 6 g

C.反应中A和C的质量比是5∶3

D.第二次反应后，C剩余5 g

4.(★★★★★)(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni^2＋与最近O^2－的核间距离为a×10^－8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO摩尔质量为74.7 g?mol^－1)。

图1―1

(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体，都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图1―1所示的缺陷：一个Ni^2＋空缺，另有两个Ni^2＋被两个Ni^3＋所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni_0.97O，试计算该晶体中Ni^3＋与Ni^2＋的离子数之比。

难点磁场

提示：根据 Na 原子守恒和 SO守恒得如下关系：

2NaOH ~ Na₂SO₄~ H₂SO₄

则：n(NaOH) = 2n(H₂SO₄)

c(NaOH)?V [NaOH(aq)] = 2c(H₂SO₄)?V [H₂SO₄(aq)]

V [NaOH(aq)]可求。

答案：800 mL

歼灭难点训练

1.提示：Fe₃O₄中 ＋2 价铁所失电子物质的量与 Cr₂O 中＋6 价铬所得电子物质的量相等。

×(3－2)= 0.02500 L×c(Cr₂O)×(6－3)×2。

答案：0.100 mol?L^－1

2.提示：根据 Cl 原子守恒得：

n(KCl) = n(HCl) = 1.00 mol?L^－1×0.04600 L = 4.60×10^－2 mol，m(KCl) 易求。

答案：3.43 g

3.解析：第一次反应 A 不足，因为第一次反应后加入 A 又能进行第二次反应。第二次反应后，只剩余 C，说明 A、B 恰好完全反应。则：

m_反(A)∶m_反(B) = (15 g＋10 g)∶15 g = 5∶3

第一次反应耗 B 的质量m_B为：15 g∶m_B=5∶3，m_B=9 g

即第一次反应后剩余B质量为：15 g－9 g=6 g。

可见(A)选项不正确。

根据m_A＋m_B＋m_C=m_D ，可知生成30 g D时消耗C的质量。

m_C=30 g－15 g－9 g=6 g

即第一次反应后剩余C质量为：15 g－6g=9g。

又见(B)选项不正确。

易见反应消耗A、B、C质量之比为：m_A∶m_B∶m_C=15 g∶9 g∶6g=5∶3∶2

(C)选项不正确。

答案：D

4.提示：由题得 NiO 晶体结构(如右图)。其体积为：

V = (a×10^－8cm)³

右图向三维空间延伸，它平均拥有的 Ni^2＋、O^2－数目为：

N(Ni^2＋) =N(O^2－) =×4 ==N(NiO)

由密度公式得：

ρ(NiO) =。

(2)(电荷守恒法)设 1 mol Ni_0.97O 中含Ni^3＋物质的量为x，则Ni^2＋的物质的量为(0.97 mol－x)；根据电荷守恒得：

3x＋2×(0.97 mol－x)=1 mol×2 x=0.06 mol

N(Ni^3＋)∶N(Ni^2＋)=0.06 mol∶(0.97 mol－0.06 mol)=6∶91

答案：(1)          (2)6∶91