高中化學(xué)計算方法總結(jié)：守恒法

方法總論守恒法高三化學(xué)組

守恒存在于整個自然界的千變?nèi)f化之中�；瘜W(xué)反應(yīng)是原子之間的重新組合，反應(yīng)前后組成物質(zhì)的原子個數(shù)保持不變，即物質(zhì)的質(zhì)量始終保持不變，此即質(zhì)量守恒。運(yùn)用守恒定律，不糾纏過程細(xì)節(jié)，不考慮途徑變化，只考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某些物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)，從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循守恒定律，在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒、化合價守恒、能量守恒等等。這就是打開化學(xué)之門的鑰匙。

一．質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒，就是指化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變。

1．已知Q與R的摩爾質(zhì)量之比為9:22，在反應(yīng)X＋2Y2Q＋R中，當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng)，生成4.4gR，則參與反應(yīng)的Y和生成物Q的質(zhì)量之比為

A．46:9B．32:9C．23:9D．16:9

2．在臭氧發(fā)生器中裝入氧氣100mL。經(jīng)反應(yīng)3O22O3，最后氣體體積變?yōu)?5mL（均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），則混合氣體的密度是

A．1.3g/LB．1.5g/LC．1.7g/LD．2.0g/L二．元素守恒

元素守恒，就是指參加化學(xué)反應(yīng)前后組成物質(zhì)的元素種類不變，原子個數(shù)不變。3．30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12g銅片反應(yīng)，當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后，共收集到氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為

A．9mol/LB．8mol/LC．5mol/LD．10mol/L

4．在CO和CO2的混合氣體中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5g通過足量的灼熱的氧化銅，充分反應(yīng)后，氣體再全部通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀的質(zhì)量是

A．5gB．10gC．15gD．20g三．電子守恒

電子守恒，是指在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。

5．某強(qiáng)氧化劑[XO(OH)2]被亞硫酸鈉還原到較低價態(tài)。若還原2.4×10mol

+3

[XO(OH)2]到較低價態(tài)，需要20mL0.3mol/LNa2SO3溶液，則X元素的最終價態(tài)為

A．+2B．+1C．0D．1

6．3.84g銅和一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅反應(yīng)完畢時，共產(chǎn)生氣體2.24L（標(biāo)況）。

（1）反應(yīng)中消耗HNO3的總物質(zhì)的量是__________mol。0.22mol。

（2）欲使2.24L氣體恰好全部被水吸收，需通入__________mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣（氧氣也恰好全部被吸收）。672mL。

四．電荷守恒

電荷守恒，就是指在物理化學(xué)變化中，電荷既不能被創(chuàng)造，也不會被消滅。換言之，在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的電荷總數(shù)應(yīng)等于產(chǎn)物的電荷總數(shù)；在電解質(zhì)溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷總量應(yīng)等于陽離子所帶的正電荷總量。7．鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂。將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60mL2.0mol/L的鹽酸中，再用20mL0.5mol/LNaOH溶液中和多余的鹽酸，然后在此溶液中加入過量的堿，把氨全部蒸出來，用稀鹽酸吸收，稀鹽酸增重0.17g。則鎂帶的質(zhì)量為____g。1.2

五．化合價守恒

化合價守恒，是指化合物或混合物中正負(fù)化合價絕對值相等。在電解過程中各電極上析出物質(zhì)的總價數(shù)也是守恒的。

8．用0.1mol/L的Na2SO3溶液300mL，恰好將2×10mol的XO4離子還原，則元

2+

素X在還原產(chǎn)物中的化合價是

A．+1B．+2C．+3D．+4

9．一種含MgO、Mg3N2的混合物，若其中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.4%，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。5.6%。

六．能量守恒

在任何一個反應(yīng)體系中，體系的能量一定是守恒的。

在解答與能量有關(guān)的試題時，考慮能量守恒，能使解題的程序簡化。

10．已知硝酸鉀晶體溶于水時要吸收熱量，從溶液中析出晶體會放出熱量，若有室溫下硝酸鉀飽和溶液20mL，向其中加入1g硝酸鉀晶體，充分?jǐn)嚢�，這時

A．溶液的質(zhì)量會減少B．溶液的溫度會降低

C．溶液的溫度無變化D．溶液的溫度先降低后升高七．巧練

11．往100mLFeBr2溶液中緩慢通入2.24LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），結(jié)果溶液中有1/3的溴離子被氧化成溴單質(zhì)，則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。1.2mol/L。

12．為了配制一種培養(yǎng)液，需用含有NaH2PO4和Na2HPO4（它們的物質(zhì)的量之比為3:1）的混合液，每升混合液中含磷原子0.1mol�，F(xiàn)用4.0mol/L的H3PO4溶液和固體NaOH配制2.0L混合液，問需該H3PO4溶液_____mL和NaOH固體_____g。50mL/10g

13．在鐵和氧化鐵的混合物15g中加入稀硫酸150mL，標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68L，同時鐵和氧化鐵均無剩余。向溶液中滴入KSCN未見顏色變化。為了中和過量的硫酸，且使Fe完全轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵，共消耗3mol/L的氫氧化鈉溶液200mL，則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。2mo/L。

14．某金屬硝酸鹽溶液，用鉑做電極電解，電解時陽極產(chǎn)生的氣體為560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），在陰極析出mg金屬，若金屬在硝酸鹽中為+n價，則金屬的相對原子質(zhì)量為

A．mnB．20m/nC．20mnD．10mn

守恒法巧解

一．質(zhì)量守恒

1．已知：MQ/MR＝9/22，nQ/nR＝2/1。

mQ/mR＝nQMQ/nRMR＝2/1×9/22＝9/11；mQ＝mR×9/11＝4.4×9/11＝3.6g。根據(jù)質(zhì)量守恒得到：mY＝mQ＋mR－mX＝3.6＋4.4－1.6＝6.4g。則：mY/mQ＝6.4/3.6＝16/9。

2．由質(zhì)量守恒定律得知，反應(yīng)前后容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不變，為100mL氧氣質(zhì)量。

則混合氣體的密度為：＝(32×0.1/22.4)/0.095＝1.5g/L。二．元素守恒

3．HNO3作氧化劑生成NO2與NO混合物（NOx）：n氧化劑＝2.24/22.4＝0.1mol；

HNO3作酸生成Cu(NO3)2：n酸＝2×5.12/64＝0.16mol；

N元素守恒，則HNO3的最低濃度為：c(HNO3)＝(0.1＋0.16)/0.03＝8.67mol/L。

2+

4．5g混合氣體中含C元素的質(zhì)量為：m(C)＝5×(1－64%)＝1.8g；

C元素守恒：m(CaCO3)＝100×1.8/12＝15g。三．電子守恒

5．根據(jù)電子守恒，反應(yīng)中[XO(OH)2]得到電子的物質(zhì)的量等于Na2SO3失去電子的物質(zhì)的量。

設(shè)X元素的最終價態(tài)為x：2.4×10×(5－x)＝0.02×0.3×(6－4)，解得x＝

3+

0。

6．（1）HNO3的作用是氧化性和酸性，n(HNO3)＝2.24/22.4＋2×3.84/64＝0.22mol。

（2）根據(jù)得失電子守恒有：V(O2)＝3.84/64×22400/2＝672mL。四．電荷守恒

7．根據(jù)電荷守恒有：2n(Mg)＋n(NH4)＋n(Na)＝n(Cl)；

2+++

代入數(shù)據(jù)：2n(Mg)＋0.17/17＋0.5×0.02＝2.0×0.06，解得：n(Mg)＝0.05mol，m(Mg)＝1.2g五．化合價守恒

8．根據(jù)化合價守恒有：2×10×(7－x)＝0.1×0.3×(6－4)，解得x＝4。

22+

2+2+

9．若取100g混合物，則m(Mg)＝62.4g，設(shè)N元素為xg，則O元素為100－62.4－xg；

根據(jù)化合價守恒有：2×62.4/24＝3x/14＋2×(37.6－x)/16，解得x＝5.6g，則N%＝5.6%。六．能量守恒

10．由于溶解與結(jié)晶所吸收和放出的熱量守恒，故答案為C。七．巧練

11．設(shè)原溶液有xmolFeBr2，則生成xmolFe，2x/3molBr被氧化，0.1mol

3+2+

Cl2被還原；

由得失電子守恒有：x＋2x/3＝0.1×2，x＝0.12mol，則c(FeBr2)＝1.2mol/L。12．由P元素守恒可得：V(H3PO4)＝0.1×2/4.0＝0.05L＝50mL；

其中：n(NaH2PO4)＝0.2×3/4＝0.15mol，n(Na2HPO4)＝0.2×1/4＝0.05mol；由Na元素守恒可得：m(NaOH)＝(0.15＋0.05×2)×40＝10g。

13．溶液中的溶質(zhì)最終以Na2SO4形式存在，設(shè)溶液中硫酸根的物質(zhì)的量為xmol。

則由化合價守恒可得：3×0.2＝2x，解得：x＝0.3mol；由于硫酸根來自于稀硫酸，所以c(H2SO4)＝0.3/0.15＝2mol/L。14．陽極產(chǎn)生O2，陰極析出金屬單質(zhì)。

由得失電子守恒可得：4×560/22400＝mn/M，M＝10mn。

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方法總論守恒法

守恒存在于整個自然界的千變?nèi)f化之中�；瘜W(xué)反應(yīng)是原子之間的重新組合，反應(yīng)前后組成物質(zhì)的原子個數(shù)保持不變，即物質(zhì)的質(zhì)量始終保持不變，此即質(zhì)量守恒。運(yùn)用守恒定律，不糾纏過程細(xì)節(jié)，不考慮途徑變化，只考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某些物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)，從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循守恒定律，在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒、化合價守恒、能量守恒等等。這就是打開化學(xué)之門的鑰匙。

一．質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒，就是指化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變。

1．已知Q與R的摩爾質(zhì)量之比為9:22，在反應(yīng)X＋2Y2Q＋R中，當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng)，生成4.4gR，則參與反應(yīng)的Y和生成物Q的質(zhì)量之比為

A．46:9B．32:9C．23:9D．16:9

2．在臭氧發(fā)生器中裝入氧氣100mL。經(jīng)反應(yīng)3O22O3，最后氣體體積變?yōu)?5mL（均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），則混合氣體的密度是

A．1.3g/LB．1.5g/LC．1.7g/LD．2.0g/L二．元素守恒

元素守恒，就是指參加化學(xué)反應(yīng)前后組成物質(zhì)的元素種類不變，原子個數(shù)不變。3．30mL一定濃度的硝酸溶液與5.12g銅片反應(yīng)，當(dāng)銅片全部反應(yīng)完畢后，共收集到氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則該硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度至少為

A．9mol/LB．8mol/LC．5mol/LD．10mol/L

4．在CO和CO2的混合氣體中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。將該混合氣體5g通過足量的灼熱的氧化銅，充分反應(yīng)后，氣體再全部通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀的質(zhì)量是

A．5gB．10gC．15gD．20g三．電子守恒

電子守恒，是指在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。5．某強(qiáng)氧化劑[XO(OH)2]被亞硫酸鈉還原到較低價態(tài)。若還原2.4×10mol

+3

[XO(OH)2]到較低價態(tài)，需要20mL0.3mol/LNa2SO3溶液，則X元素的最終價態(tài)為

A．+2B．+1C．0D．1

+6．3.84g銅和一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅反應(yīng)完畢時，共產(chǎn)生氣體2.24L（標(biāo)況）。

（1）反應(yīng)中消耗HNO3的總物質(zhì)的量是__________mol。0.22mol。

（2）欲使2.24L氣體恰好全部被水吸收，需通入__________mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣（氧氣也恰好全部被吸收）。672mL。

四．電荷守恒

電荷守恒，就是指在物理化學(xué)變化中，電荷既不能被創(chuàng)造，也不會被消滅。換言之，在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的電荷總數(shù)應(yīng)等于產(chǎn)物的電荷總數(shù)；在電解質(zhì)溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷總量應(yīng)等于陽離子所帶的正電荷總量。7．鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂。將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60mL2.0mol/L的鹽酸中，再用20mL0.5mol/LNaOH溶液中和多余的鹽酸，然后在此溶液中加入過量的堿，把氨全部蒸出來，用稀鹽酸吸收，稀鹽酸增重0.17g。則鎂帶的質(zhì)量為____g。1.2

五．化合價守恒

化合價守恒，是指化合物或混合物中正負(fù)化合價絕對值相等。在電解過程中各電極上析出物質(zhì)的總價數(shù)也是守恒的。

8．用0.1mol/L的Na2SO3溶液300mL，恰好將2×10mol的XO4離子還原，則元

2

素X在還原產(chǎn)物中的化合價是

A．+1B．+2C．+3D．+4

9．一種含MgO、Mg3N2的混合物，若其中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.4%，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。5.6%。

六．能量守恒

在任何一個反應(yīng)體系中，體系的能量一定是守恒的。

在解答與能量有關(guān)的試題時，考慮能量守恒，能使解題的程序簡化。

10．已知硝酸鉀晶體溶于水時要吸收熱量，從溶液中析出晶體會放出熱量，若有室溫下硝酸鉀飽和溶液20mL，向其中加入1g硝酸鉀晶體，充分?jǐn)嚢�，這時

A．溶液的質(zhì)量會減少B．溶液的溫度會降低C．溶液的溫度無變化D．溶液的溫度先降低后升高七．巧練11．往100mLFeBr2溶液中緩慢通入2.24LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），結(jié)果溶液中有1/3的溴離子被氧化成溴單質(zhì)，則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。1.2mol/L。

12．為了配制一種培養(yǎng)液，需用含有NaH2PO4和Na2HPO4（它們的物質(zhì)的量之比為3:1）的混合液，每升混合液中含磷原子0.1mol�，F(xiàn)用4.0mol/L的H3PO4溶液和固體NaOH配制2.0L混合液，問需該H3PO4溶液_____mL和NaOH固體_____g。50mL/10g

13．在鐵和氧化鐵的混合物15g中加入稀硫酸150mL，標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68L，同時鐵和氧化鐵均無剩余。向溶液中滴入KSCN未見顏色變化。為了中和過量的硫酸，且使Fe完全轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵，共消耗3mol/L的氫氧化鈉溶液200mL，則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。2mo/L。

14．某金屬硝酸鹽溶液，用鉑做電極電解，電解時陽極產(chǎn)生的氣體為560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），在陰極析出mg金屬，若金屬在硝酸鹽中為+n價，則金屬的相對原子質(zhì)量為

A．mnB．20m/nC．20mnD．10mn

守恒法巧解

一．質(zhì)量守恒

1．已知：MQ/MR＝9/22，nQ/nR＝2/1。

mQ/mR＝nQMQ/nRMR＝2/1×9/22＝9/11；mQ＝mR×9/11＝4.4×9/11＝3.6g。根據(jù)質(zhì)量守恒得到：mY＝mQ＋mR－mX＝3.6＋4.4－1.6＝6.4g。則：mY/mQ＝6.4/3.6＝16/9。

2．由質(zhì)量守恒定律得知，反應(yīng)前后容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不變，為100mL氧氣質(zhì)量。

則混合氣體的密度為：＝(32×0.1/22.4)/0.095＝1.5g/L。二．元素守恒

3．HNO3作氧化劑生成NO2與NO混合物（NOx）：n氧化劑＝2.24/22.4＝0.1mol；

HNO3作酸生成Cu(NO3)2：n酸＝2×5.12/64＝0.16mol；

N元素守恒，則HNO3的最低濃度為：c(HNO3)＝(0.1＋0.16)/0.03＝8.67mol/L。4．5g混合氣體中含C元素的質(zhì)量為：m(C)＝5×(1－64%)＝1.8g；

C元素守恒：m(CaCO3)＝100×1.8/12＝15g。

2+三．電子守恒

5．根據(jù)電子守恒，反應(yīng)中[XO(OH)2]得到電子的物質(zhì)的量等于Na2SO3失去電子的物質(zhì)的量。

設(shè)X元素的最終價態(tài)為x：2.4×10×(5－x)＝0.02×0.3×(6－4)，解得x＝

3+

0。

6．（1）HNO3的作用是氧化性和酸性，n(HNO3)＝2.24/22.4＋2×3.84/64＝0.22mol。

（2）根據(jù)得失電子守恒有：V(O2)＝3.84/64×22400/2＝672mL。四．電荷守恒

7．根據(jù)電荷守恒有：2n(Mg)＋n(NH4)＋n(Na)＝n(Cl)；

2+++

代入數(shù)據(jù)：2n(Mg)＋0.17/17＋0.5×0.02＝2.0×0.06，解得：n(Mg)＝0.05mol，m(Mg)＝1.2g五．化合價守恒

8．根據(jù)化合價守恒有：2×10×(7－x)＝0.1×0.3×(6－4)，解得x＝4。

22+

2+2+

9．若取100g混合物，則m(Mg)＝62.4g，設(shè)N元素為xg，則O元素為100－62.4－xg；

根據(jù)化合價守恒有：2×62.4/24＝3x/14＋2×(37.6－x)/16，解得x＝5.6g，則N%＝5.6%。六．能量守恒

10．由于溶解與結(jié)晶所吸收和放出的熱量守恒，故答案為C。七．巧練

11．設(shè)原溶液有xmolFeBr2，則生成xmolFe，2x/3molBr被氧化，0.1mol

3+2+

Cl2被還原；

由得失電子守恒有：x＋2x/3＝0.1×2，x＝0.12mol，則c(FeBr2)＝1.2mol/L。12．由P元素守恒可得：V(H3PO4)＝0.1×2/4.0＝0.05L＝50mL；

其中：n(NaH2PO4)＝0.2×3/4＝0.15mol，n(Na2HPO4)＝0.2×1/4＝0.05mol；由Na元素守恒可得：m(NaOH)＝(0.15＋0.05×2)×40＝10g。

13．溶液中的溶質(zhì)最終以Na2SO4形式存在，設(shè)溶液中硫酸根的物質(zhì)的量為xmol。則由化合價守恒可得：3×0.2＝2x，解得：x＝0.3mol；由于硫酸根來自于稀硫酸，所以c(H2SO4)＝0.3/0.15＝2mol/L。14．陽極產(chǎn)生O2，陰極析出金屬單質(zhì)。

由得失電子守恒可得：4×560/22400＝mn/M，M＝10mn。

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