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1、守恒法在化学中的应用第1页，共21页，编辑于2022年，星期五1、质量守恒、质量守恒2、电荷守恒、电荷守恒3、电子守恒、电子守恒4、化合价守恒、化合价守恒5、能量守恒、能量守恒守恒第2页，共21页，编辑于2022年，星期五 宏观宏观上：上：“参加参加化学反应的各物质的质量总和等化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和于反应后生成的各物质的质量总和”微观微观上：上：“在一切化学反应中，反应前后原子的在一切化学反应中，反应前后原子的种类个数（或数目）、原子质量前后没有变化种类个数（或数目）、原子质量前后没有变化 具体表现：具体表现：化学反应前后化学反应前后（1）物质的总质量不变；
2、）物质的总质量不变；（2）元素、原子的种类不变；）元素、原子的种类不变；（3）某种元素的总质量及其原子的总物质的量都不变；）某种元素的总质量及其原子的总物质的量都不变；（4）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量守恒。）多步反应或平行反应前后某种微粒的总物质的量守恒。第3页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例1】在】在1.0L0.20mol/L的的NaOH溶液中通入一定量溶液中通入一定量的的H2S气体，然后低温蒸发，得到固体气体，然后低温蒸发，得到固体7.9g。试计。试计算所得固体组分及各它们的物质的量。算所得固体组分及各它们的物质的量。【分析】先判断所得固体成分，在利用【分析】先
3、判断所得固体成分，在利用Na+守恒及混合物质量守恒及混合物质量关系进行计算。关系进行计算。（1）若通入）若通入H2S的量为的量为0，则所得固体为，则所得固体为NaOH。m=1.0L0.20mol/L40g/mol=8g（2）若通入）若通入H2S后，后，NaOH恰好完全反应生成恰好完全反应生成Na2S，所得固体，所得固体质量质量 m=1.0L0.20mol/L 1/278g/mol=7.8g（3）若通入）若通入H2S后，后，NaOH恰好完全反应生成恰好完全反应生成NaHS，所得固，所得固体质量体质量 m=1.0L0.20mol/L 56g/mol=11.2g第4页，共21页，编辑于2022年，星
4、期五【例【例2】在在1.0L1.0molL-1NaOH溶液中通入溶液中通入16.8L标准状况标准状况下的下的CO2，计算所得溶液中含有的，计算所得溶液中含有的NaHCO3和和Na2CO3的的物质的量。物质的量。CO2通入通入NaOH溶液中，若产物为溶液中，若产物为NaHCO3、Na2CO3，则两者均无剩余，可由守恒法解答，则两者均无剩余，可由守恒法解答，类似的还有类似的还有NaHS、Na2S；Na2SO3、NaHSO3等等。CO2通入通入NaOH溶液中，若未知反应物比例，存在溶液中，若未知反应物比例，存在4种可能的情况。种可能的情况。要先判断所得溶液中含有的溶质成分，再利用守恒法解答。要先判断
5、所得溶液中含有的溶质成分，再利用守恒法解答。第5页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例3】（】（1999年上海高考题）年上海高考题）将将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到气体作用时收集到气体1.12L（标准状况）。则所消耗硝（标准状况）。则所消耗硝酸的物质的量是酸的物质的量是（）A0.12mol B0.11molC0.09mol D0.08mol B 2、浓硝酸（浓、浓硝酸（浓H2SO4）与金属反应，开始生成）与金属反应，开始生成的是的是NO2（SO2），随着反应的进行，浓度变），随着反应的进行，浓度变稀，生成的是稀，生成的是NO
6、（H2）。）。1、无特别强调，一般不考虑、无特别强调，一般不考虑N2O4的存在的存在第6页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例4】有一在空气中暴露过的】有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析固体，经分析测知含水测知含水2.8，K2CO337.3。取。取1g该样品投入该样品投入25mL 2mol/L的盐酸中后，中和多余的酸又用去的盐酸中后，中和多余的酸又用去1.07mol/L的的KOH溶液溶液30.8mL。问蒸发中和后的溶。问蒸发中和后的溶液可得到多少液可得到多少g固体？固体？第7页，共21页，编辑于2022年，星期五【思考题思考题】一定温度下，向一固定容积的密闭容器中加入一定温度下，向
7、一固定容积的密闭容器中加入1 mol A和和1mol B，发生反应，发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)，达到平衡时生成了，达到平衡时生成了a mol C。若升高平衡体系温度，当再。若升高平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是：分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是：。A、B、C、D四种物质相四种物质相对分子质量之间的关系为对分子质量之间的关系为 （用（用MA、MB、MC、MD表示）。表示）。2MA+MB=3MC+MD升温后，升温后，D逐渐转
8、化为气态逐渐转化为气态第8页，共21页，编辑于2022年，星期五 练习练习 取钠、钙各一小块，投入适量水中，反应完毕时只收取钠、钙各一小块，投入适量水中，反应完毕时只收集到集到H H2 21.568L1.568L（标准状况）。再取碳酸钠和碳酸氢钠的混合（标准状况）。再取碳酸钠和碳酸氢钠的混合物物3.83.8g g加入到所得的溶液中，当反应完后（此时加入到所得的溶液中，当反应完后（此时CaCa2+2+、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3-完全进入沉淀）将溶液蒸干，得到白色固体完全进入沉淀）将溶液蒸干，得到白色固体8.88.8g g，再将白，再将白色固体用水洗涤、干燥得白色不溶物色固体用水
9、洗涤、干燥得白色不溶物4 4g g。试求：。试求：（1 1）钠、钙各多少克？）钠、钙各多少克？（2 2）NaHCONaHCO3 3、NaNa2 2COCO3 3各多少克？各多少克？第9页，共21页，编辑于2022年，星期五 练练习习 碳碳酸酸铜铜和和碱碱式式碳碳酸酸铜铜均均可可溶溶于于盐盐酸酸，转转化化为为氯氯化化铜铜。在在高高温温下下这这两两种种化化合合物物均均能能分分解解成成氧氧化化铜铜。溶溶解解28.428.4g g上上述述混混合合物物，消消耗耗1 1mol/Lmol/L盐盐酸酸500500mLmL。燃燃烧烧等等质质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是量的上述混合物，得到氧化铜的质量是A.
10、35g B.30 g C.20 g D.15 gA.35g B.30 g C.20 g D.15 g第10页，共21页，编辑于2022年，星期五2、电荷守恒、电荷守恒离子化合物（或溶液）中：离子化合物（或溶液）中：阴离子所带负电荷总数阴离子所带负电荷总数=阳离子所带正电荷总数阳离子所带正电荷总数（1）电荷的物质的量（电荷的物质的量（n）：阴、阳离子的物质的量之间的：阴、阳离子的物质的量之间的关系式；关系式；（2）单位体积溶液中电荷的物质的量（单位体积溶液中电荷的物质的量（c）：阴、阳离子的：阴、阳离子的物质的量浓度之间的关系式；物质的量浓度之间的关系式；如硫化钠与碳酸铵的混合溶液中：如硫化钠与
11、碳酸铵的混合溶液中：（1）n(Na+)+n(NH4+)+n(H+)=2n(S2-)+n(HS-)+2n(CO32-)+n(HCO3-)+n(OH-)（2）c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)第11页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例5】镁条在空气中燃烧生成镁条在空气中燃烧生成MgO和和Mg3N2。将燃烧产物溶。将燃烧产物溶于于60mL 浓度为浓度为2mol/L 的盐酸中，以的盐酸中，以20mL 0.5mol/L的的NaOH溶液中和多余的盐酸，然后在溶液中加入过量的溶液中和多余的盐酸，然后在溶液中加入
12、过量的NaOH溶液，并溶液，并加热使加热使NH3全部蒸发，再用稀盐酸吸收全部蒸发，再用稀盐酸吸收NH3，使此盐酸增重，使此盐酸增重0.17g，求镁条的质量。，求镁条的质量。请分析其中的守恒关系请分析其中的守恒关系（1）第一次加碱后：）第一次加碱后：2n(Mg2+)+n(NH4+)+n(Na+)=n(Cl-)（2）n(Cl-)=n(HCl)；n(NH4+)=n(NH3)；n(Na+)=n(NaOH)；n(Mg)=n(Mg2+)第12页，共21页，编辑于2022年，星期五【解】【解】设设CO32-质量分数为质量分数为x，K+质量分数为质量分数为y。由电荷守恒及。由电荷守恒及质量关系可得：质量关系可
13、得：x+y=1-0.3153-0.2708 0.3153/23+y/39=0.2708/35.5+2x/60解得解得x=0.283，Na2CO3的质量分数的质量分数=0.283106/60=0.50【练习】【练习】KCl、NaCl、Na2CO3组成的混合物，其中组成的混合物，其中Na元素的质量元素的质量分数为分数为31.53%，Cl元素的质量分数为元素的质量分数为27.08%。求混合物中。求混合物中Na2CO3的质量分数（结果保留两位有效数字）。的质量分数（结果保留两位有效数字）。电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，而且适用于固电荷守恒的思路不仅适用于溶液中，而且适用于固体离子化合物及它们的混合物
14、中体离子化合物及它们的混合物中。【分析】【分析】若求得若求得COCO3 32-2-质量分数，可进一步求得质量分数，可进一步求得NaNa2 2COCO3 3的质量的质量分数。分数。离子化合物阴阳离子离子化合物阴阳离子电荷守恒。电荷守恒。50%第13页，共21页，编辑于2022年，星期五【练习练习】某某地酸雨经检验除含地酸雨经检验除含H+外外c(OH)可忽略不计可忽略不计，还含有还含有Na+、Cl、NH4+、SO42-，其浓度依次为，其浓度依次为c(Na+)=7.010-6mol/L，c(Cl)=3.510-5 mol/L，c(NH4+)=2.310-5mol/L，c(SO42-)=2.510-6
15、 mol/L。则酸雨的。则酸雨的pH值为值为（）A.3 B.4 C.5 D.6 c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(Cl-)+c(OH-)c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)2c(SO42-)+c(Cl-)c(OH)可忽略不计可忽略不计C第14页，共21页，编辑于2022年，星期五3、电子守恒、电子守恒（1）在氧化还原反应在氧化还原反应中：中：氧化剂得电子总数氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数还原剂失电子总数（2）在）在电解过程电解过程中：中：阴极得电子总数阴极得电子总数=阳极失电子总数阳极失电子总数n(e-)=Q/F=IR/F第15页，共21页，编辑于202
16、2年，星期五【例【例6】将将x molCu2S跟足量稀跟足量稀HNO3反应，生成反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和和H2O，则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的，则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是（物质的量是（）A4x mol B10 x molC10 x/3 mol D2x/3 molC 3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完全时，共收集到标准状况时的气体全时，共收集到标准状况时的气体2.24L，若把装有这些，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标况下的氧气才能使
17、集气瓶充满溶液的氧气才能使集气瓶充满溶液?【练习】【练习】第16页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例7】用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入500LAgNO3溶液中，通电电解，溶液中，通电电解，当电解液的当电解液的pH从从6.0变为变为3.0时（设电解时阴极没有时（设电解时阴极没有H2析出，且电析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出解前后溶液体积不变），电极上应析出Ag的质量是（）。的质量是（）。A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg【解析解析】根据得失电子守恒写出电极反应式：根据得失电子守恒写出电极反应式：阴极：阴极：4 4Ag+4 4e e-4 4Ag阳极：阳
18、极：4 4H2O4 4e e-O24 4H+可知：可知：Ag+H+1mol1mol1mol1mol 1101100 0.5 51101100 0.5 5 5105104 4则析出银的质量为：则析出银的质量为：510molmol108g g/molmol 5.410g54mgmg 第17页，共21页，编辑于2022年，星期五4、化合价守恒：、化合价守恒：化合物中化合物中元素的正负化合价总数的绝对值相等元素的正负化合价总数的绝对值相等;或者或者元素化合价代数和等于零。元素化合价代数和等于零。【例例 8】某某 硅硅 酸酸 盐盐 的的 组组 成成 可可 表表 示示 为为：K2Al6Si6H4Ox，则，
19、则x的值为（的值为（）A2 B12C24 D无法判断无法判断C 第18页，共21页，编辑于2022年，星期五【例【例9】某含有某含有MgBr2和和MgO的混合物，经实验的混合物，经实验分析测得镁元素的质量分数为分析测得镁元素的质量分数为38.4%，试计算，试计算混合物中溴元素（混合物中溴元素（Br）的质量分数为多少？）的质量分数为多少？(已知溴的相对原子质量为已知溴的相对原子质量为80)第19页，共21页，编辑于2022年，星期五具体问题中，有的还涉及：具体问题中，有的还涉及：气体体积的守恒气体体积的守恒 气体压强的守恒气体压强的守恒燃烧耗氧量的守恒燃烧耗氧量的守恒 生成生成CO2或或H2O的
20、量的守恒的量的守恒元素的质量分数守恒元素的质量分数守恒 原子个数比守恒原子个数比守恒反应转化率不变反应转化率不变 平衡浓度不变平衡浓度不变理解守恒的实质理解守恒的实质 抓准守恒的物理量抓准守恒的物理量 抓全总量守恒的各部分抓全总量守恒的各部分 抓住守恒的依据抓住守恒的依据 第20页，共21页，编辑于2022年，星期五 练练习习 有有一一块块铝铝铁铁合合金金，溶溶于于足足量量的的盐盐酸酸中中，再再用用过过量量的的NaOHNaOH溶溶液液处处理理，将将产产生生的的沉沉淀淀过过滤滤、洗洗涤涤、干干燥燥、灼灼烧烧，完完全全变变成成红红色色粉粉末末，经经称称量量红红色色粉粉末末和和合合金金的的质质量量相相等等，求求合金中铝的质量分数合金中铝的质量分数 。解：解：分析分析 Al AlCl3 NaAlO2 NaAlO2 合金合金 Fe FeCl2 Fe(OH)3(红色红色)Fe2O3(红色粉末红色粉末)板书板书设合金中铝和铁物质的量分别为设合金中铝和铁物质的量分别为n1和和n2，则由已知有：，则由已知有：27 n156 n2=160 n21/2所以铝的质量分数为：所以铝的质量分数为：27 n1/（27 n156 n2）=30%第21页，共21页，编辑于2022年，星期五