摘要：(二)物质的量守恒 在大多数资料中.对物质的量守恒描述的并不多.其实我们最常遇到的元素守恒就隶属于其中.当然还有涉及宏观物质的守恒. 1.涉及宏观物质的守恒 例6:质量分数为a的某物质的溶液mg与质量分数为b的该物质的溶液ng混合后.蒸发掉pg水.得到的溶液每毫升质量为qg.物质的量浓度为c.则溶质的分子量 A. B. C. D. 解析:根据溶质的物质的量守恒可得:L/mL×cmol/L.整理得:g/mol.故选C. 2.元素守恒 实际上.元素守恒也含有质量守恒的意思.只不过在具体应用时.很少直接用其质量而是用其物质的量.元素守恒又可分为原子守恒和离子守恒.但原子守恒和离子守恒并没有严格意义上的区分.只是由于在不同情境中呈现的形态不同而已.多数情况下.常笼统地称作元素守恒. (1)原子守恒 例7:某温度下.1L密闭容器中加入1molN2和3molH2.使反应 达到平衡.测得平衡混合物中N2.H2.NH3的物质的量分别为M.N.Q.如果温度不变.只改变初始物质的加入量.而要求M.N.Q维持不变.则N2.H2.NH3的加入量用x.y.z表示时.应满足条件: (1)若x=0.y=0.则z= . (2)若x=0.75mol.则y= . z= . (3)x.y.z应满足的一般条件是(用含x.y.z的方程式表示) . 例8:将amolH2S和1molO2置于一个容积可变的容器内进行反应.维持容器内气体的压强不变.在120℃下测得反应前后容器内气体的密度分别为d1和d2.若a的取值不同.则H2S的氧化产物可能有如下三种情况: (1)全部是SO2.此时a的取值范围是 . (2)全部是S.此时a的取值范围是 .d1 d2. (3)部分是SO2.部分是S.此时a的取值范围是 .反应所生成的SO2的物质的量为 mol.容器内气体的物质的量之和为 mol.(以含a的代数式表示) 解析:n(O2)=1mol.设生成SO2为xmol.S为ymol.H2O为zmol.直写方程式:aH2S+[1]O2=xSO2+yS+ zH2O(g). (1)若y≤0.则全部生成SO2: 解得a=.即a的取值范围是:a≤. (2)若x≤0.则全部生成S: 解得a=2.即a的取值范围是:a≥2. (3)若x＞0.y＞0.则产物中既有SO2.又有S: 由S原子守恒:x+y=a 由H原子守恒:2z=2a 由O原子守恒:2x+z=2 因为y＞0.从(2)可知y≤2.所以a的取值范围是:＜a＜2. 反应后.SO2的物质的量为(1-)mol.容器内气体的物质的量之和为:x+z=(1+)mol. 例9:将2molH2O和2molCO置于1L容器中.在一定条件下.加热至高温.发生如下可逆反应: (1)当上述系统达到平衡时.欲求其混合气体的平衡组成.则至少需要知道两种气体的平衡浓度.但这两种气体不能同时是 和 .或 和 . (2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=amol.n(CO2)平=bmol.试求n(H2O)平= .(用含a.b的代数式表示) (2)由O原子守恒可知.由CO生成CO2分子内增加的O原子来源于H2O.另外O2中的O原子也来源于H2O.因此.n(H2O)反应=2×n(O2) +1×n(CO2)=2×amol+1×bmol=(2a+b)mol. n(H2O)平=2mol-(2a+b)mol=(2-2a-b)mol. (2)离子守恒 例10:向含0.01mol AlCl3的溶液中逐滴加入34mL 1mol/L NaOH溶液.则生成物及其物质的量分别为 . 解析:n:n(AlCl3)=0.034mL×1mol/L:0.01mol=3.4:1.大于3小于4.故生成物中既有Al(OH)3.又有NaAlO2.设生成的Al(OH)3的化学计量数为x.NaAlO2的化学计量数为y.直写方程式: 5AlCl3+17NaOH=xAl(OH)3↓+yNaAlO2+15NaCl+H2O 则n[Al(OH)3]=0.006mol.n(NaAlO2)=0.004 mol, n= 0.003mol. (3)原子.离子并存守恒 例11:将一定质量的镁.铝合金投入100mL一定浓度的盐酸中.合金全部溶解.向所得溶液中滴加5mol/L的NaOH溶液至过量.生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示.由图中数据分析计算: (1)原合金中镁.铝的质量, (2)盐酸的物质的量浓度. 解析:由图可知:Mg(OH)2的质量为11.6g.Al(OH)3的质量为19.4g-11.6g=7.8g. (2)当V(NaOH,aq)=160mL时.Mg2+.Al3+完全沉淀.此时溶液为NaCl溶液.由Cl-离子.Na+离子守恒可知: 例12:向300mL KOH溶液中缓慢通入2.24L CO2气体.充分反应后.在减压低温下蒸发溶液.得到11.9g白色固体.请通过计算确定此白色固体的组成及其质量各为多少克?所用KOH溶液的物质的量浓度是多少? 解析:先由极端假设法确定白色固体的组成:设定2.24L CO2与KOH溶液反应所得产物只有一种.即K2CO3或KHCO3.若只生成K2CO3.由C原子守恒可求得m(K2CO3)=×138g/mol=13.8g,若只生成KHCO3.由C原子守恒可求得m(KHCO3)=×100g/mol=10.0g.而题设质量为11.9g.故该白色固体由K2CO3和KHCO3组成.由C原子守恒可得:n(CO2)= n(K2CO3)+n(KHCO3)==0.100mol.设K2CO3的物质的量为amol.则KHCO3的物质的量为0.100mol-amol.则由138g/mol×amol+100g/mol×(0.100mol-amol)=11.9g.解之得:a=0.050mol. 所以m(K2CO3)=0.050mol×138g/mol=6.90g, m(KHCO3)=0.050mol×100 g/mol=5.00g. 由K+离子守恒可得:n(KOH)=2×n(K2CO3)+1×n(KHCO3)= 2×0.050mol+1×0.050mol=0.150mol. 所以c(KOH)=n(KOH)/V=0.150mol/0.300L=0.50mol/L. (4)质子守恒 一般情况下.很少单独考虑质子守恒.实际上在盐(水)溶液中存在的质子守恒可看作是物料守恒与电荷守恒的叠加项. 所谓的质子守恒.实质是从水的电离出发.考虑弱酸根离子结合水电离出的H+或弱碱阳离子结合水电离出的OH-.然后在溶液中寻找H+和OH-的“藏身 之所.而列出的等式关系.常用于盐溶液中粒子浓度关系的比较. 下面以Na2CO3溶液.NH4Cl溶液和(NH4)2CO3溶液为例.来确定它们的溶液中各自存在的质子守恒关系. Na2CO3溶液:在不考虑CO32-水解时.水电离出的H+与OH-的物质的量是相等的.但当CO32-水解结合部分水电离出的H+后.分别生成了HCO3-(结合一个H+)和H2CO3(结合两个H+).而OH-未被消耗.因此可列出等式关系:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3).即Na2CO3溶液中的质子守恒. NH4Cl溶液:同理.NH4+水解结合的是由水电离出的部分OH-.生成了NH3·H2O.而H+未被消耗.因此可列出等式关系:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O).即为NH4Cl溶液中的质子守恒. (NH4)2CO3溶液:NH4+水解结合的是由水电离出的部分OH-.生成了NH3·H2O,CO32-水解结合部分水电离出的H+.分别生成了HCO3-和H2CO3.H+.OH-都有一部分被消耗.分别寻找H+.OH-在溶液中的“藏身 之所.即可列出下列等式关系: c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O).即为(NH4)2CO3溶液中的质子守恒. 体积守恒 利用体积守恒的题目相比较而言要少一些.实际上它仍隶属于物质的量守恒.化学平衡中会经常遇到反应前后体积守恒的题目.并用于判断和计算.只不过通常情况下不从守恒角度去认识罢了. 例13:在t℃时.向一密闭容器中充入2mol A和3mol B.发生如下化学反应: .平衡后测得各物质浓度有如下关系:ca(A)·c(B)=c(C)·c(D).然后在温度不变的情况下.扩大容器容积至原来的10倍.结果A的百分含量始终不变.则这时B的转化率为( ) A.60% B.40% C.20% D.无法确定

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