專題提升一 守恒思想在氧化還原反應(yīng)中的應(yīng)用 化學(xué)計算是高中化學(xué)教學(xué)中不可或缺的部分 在高考試題中占有一定的分值 雖然近幾年高考中計算考試有所淡化 但近觀理科綜合三年高考化學(xué)題 每年都對有關(guān)守恒法的計算進行考查 其實 高考對計算的考查 更注重基礎(chǔ) 更注重方法 守恒法是解決化學(xué)計算問題常用的一種簡便而又準(zhǔn)確的方法 在考試時既可節(jié)省時間又可提高準(zhǔn)確率 所謂守恒 就是指化學(xué)反應(yīng)的過程中 存在某些守恒關(guān)系 如質(zhì)量守恒 原子或原子團守恒 電荷守恒 得失電子守恒以及一些化學(xué)變化前后恒定不變的量 應(yīng)用守恒關(guān)系進行化學(xué)解題的方法叫做守恒法 本文從近幾年高考題中選擇有關(guān)化學(xué)計算中運用守恒法的解題方法 以實例分析 一 質(zhì)量守恒法 質(zhì)量守恒定律 參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和 依據(jù)該定律和有關(guān)情況 可得出下列等式 1 反應(yīng)物的質(zhì)量之和 產(chǎn)物的質(zhì)量之和 2 反應(yīng)物減少的總質(zhì)量 產(chǎn)物增加的總質(zhì)量 3 溶液在稀釋或濃縮過程中 原溶質(zhì)質(zhì)量 稀釋或濃縮后 溶質(zhì)質(zhì)量 溶質(zhì)不揮發(fā) 例1 把ag鐵鋁合金粉末溶于足量的鹽酸中 加入過量的NaOH溶液 過濾出沉淀 經(jīng)洗滌 干燥 灼燒 得到紅色粉末 的質(zhì)量仍為ag 則原合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為 答案 A A 70 B 52 4 C 47 6 D 30 變式訓(xùn)練 1 已知Q與R的摩爾質(zhì)量之比為9 22 在反應(yīng)X 2Y 2Q R中 當(dāng)1 6gX與Y完全反應(yīng)后 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 9 B 32 9 C 23 9 D 16 9 解析 已知Q與R的摩爾質(zhì)量比為9 22 結(jié)合方程式可以知道 反應(yīng)生成的Q和R的質(zhì)量比為18 22 也就是1 6gX與Y完全反應(yīng)后 生成了4 4gR 同時生成了3 6gQ 消耗Y的質(zhì)量為3 6g 4 4g 1 6g 6 4g 所以參加反應(yīng)的Y和生成 物Q的質(zhì)量之比為 6 4g3 6g 16 9 答案 D 二 原子守恒法 1 原子 離子 守恒 化學(xué)變化可理解為分子拆分為原子 離子 原子 離子 重新組合成分子 在此過程中原子 離子 的數(shù)目和種類是不變的 從本質(zhì)上講 原子守恒和質(zhì)量守恒是一致的 原子守恒的 結(jié)果即質(zhì)量守恒 2 原子守恒的解題基本形式 解題關(guān)鍵 分析化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)的組成微粒 從中篩選合適的守恒對象 原子 離子 或原子團及其守恒關(guān)系 例2 38 4mg銅跟適量的濃硝酸反應(yīng) 銅全部作用后 共收集到22 4mL 標(biāo)準(zhǔn)狀況 氣體 反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量 可能是 A 1 0 10 3 mol B 1 6 10 3 mol C 2 2 10 3molD 2 4 10 3mol 答案 C 變式訓(xùn)練 2 在氧氣中灼燒0 44g由硫 鐵組成的化合物 使其中的硫經(jīng)過一系列變化最終全部轉(zhuǎn)化為硫酸 用20mL0 5mol L 1的燒堿溶液恰好能完全中和這些硫酸 則原化合物中硫的質(zhì)量 分數(shù)約為 A 36 4 C 53 1 B 46 2 D 22 8 答案 A 三 電荷守恒法 電荷守恒是指陽離子所帶的電荷總數(shù) 各種陽離子所帶電荷數(shù)與陽離子物質(zhì)的量的乘積的代數(shù)和 與陰離子所帶的電荷總數(shù) 各種陰離子所帶電荷數(shù)與陰離子物質(zhì)的量的乘積的代數(shù)和 在數(shù)值上相等 1 常用于離子方程式正誤的判斷及書寫 的化合價是 A 4 B 5 C 6 D 7 解析 根據(jù)在離子方程式等式左右兩邊離子所帶電荷數(shù)相等 則有 x 2 1 2 解得x 1 進而可推出R的化合價為 5 答案 B 變式訓(xùn)練 3 能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式是 答案 D B 10 2a b mol L 1 C 10 b a mol L 1 D 10 b 2a mol L 1 2 溶液呈電中性 例4 把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份 取一份加入含amol硫酸鈉的溶液 恰好使鋇離子完全沉淀 另取一份加入含bmol硝酸銀的溶液 恰好使氯離子完全沉淀 則該混合溶液中鉀離子濃度為 A 0 1 b 2a mol L 1 答案 D 變式訓(xùn)練 4 銅和鎂的合金4 6g完全溶于濃硝酸 若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和336mLN2O4氣體 體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定 在反應(yīng)后的溶液中 加入足量的氫氧化鈉溶 液 生成沉淀的質(zhì)量為 A 9 02gB 8 51gC 8 26gD 7 04g 答案 B 四 電子守恒法1 基本內(nèi)容 在氧化還原反應(yīng)中最本質(zhì)的問題是電子轉(zhuǎn)移 表現(xiàn)在氧化還原反應(yīng)的特征上是元素化合價的變化 因此產(chǎn)生了對氧化還原反應(yīng)定量研究的依據(jù) 1 電子守恒 氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù) 2 化合價守恒 元素化合價升高總數(shù)等于元素化合價降低 總數(shù) 2 電化學(xué)反應(yīng) 負 陽 極上失電子總數(shù) 正 陰 極上得電子總數(shù) 電極之間轉(zhuǎn)移的電子總數(shù) 電路中通過的電子數(shù) 2 主要應(yīng)用 1 求化合價 答案 D 變式訓(xùn)練 答案 3 2 求物質(zhì)的量 例6 將mmolCu2S和足量稀HNO3反應(yīng) 生成Cu NO3 2 H2SO4 NO和H2O 則參加反應(yīng)的硝酸中被還原的硝酸的物質(zhì) 的量是 A 4mmol B 10mmol C 10m3 mol D 2m3 mol 解析 mmolCu2S共失去電子 2mmol 8mmol 10mmol Cu2S每失去3mol電子可還原1molHNO3 故被還原的HNO3 為 10m3 mol 答案 C 變式訓(xùn)練 答案 C 3 配平 例7 在xR2 yH O2 mR3 nH2O的離子反應(yīng)中 化學(xué)計量數(shù)x 答案 4 變式訓(xùn)練 7 已知反應(yīng) AgF Cl2 H2O AgCl AgClO3 HF O2 配平后 AgClO3系數(shù)為b O2的化學(xué)計量數(shù)為c 則AgCl的化學(xué)計量數(shù)為 解析 該反應(yīng)的氧化劑為Cl2 還原劑為Cl2 H2O 設(shè)AgCl系數(shù)為x 由電子守恒得 x 1 b 5 2c 2 解得x 5b 4c 答案 5b 4c 4 求質(zhì)量 答案 1 22 4g 32g 2 0 8 變式訓(xùn)練 8 14gCu Ag合金與足量的某濃度的硝酸反應(yīng) 將放出的氣體與1 12L 標(biāo)準(zhǔn)狀況 O2混合 通入水中恰好全部被吸收 則合金中Cu的質(zhì)量是 A 9 6gC 3 2g B 6 4gD 無法計算 解析 從題意可知 Cu Ag失去的電子轉(zhuǎn)移給HNO3中的氮元素 從而生成氮的氧化物以氣體形式放出 但此氣體又與標(biāo)準(zhǔn)狀況下1 12LO2混合后恰好被水完全吸收生成HNO3 故可認為Cu Ag失去的電子被1 12LO2所得 而1 12LO2得電子物質(zhì)的量為0 2mol 則n Cu 2 n Ag 1 0 2 64 n Cu 108 n Ag 14 兩式聯(lián)立解得n Cu 0 05mol n Ag 0 1mol 解得m Cu 3 2g 答案 C 五 體積守恒法在有的化學(xué)反應(yīng)中 反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量不變 即在相同的條件下 反應(yīng)前后氣體的體積守恒 例9 二硫化碳在氧氣里燃燒生成CO2和SO2 將0 228gCS2在448mLO2 標(biāo)準(zhǔn)狀況 中燃燒 將燃燒后的混合氣體恢復(fù) 到標(biāo)準(zhǔn)狀況 其體積為 A 224mLB 112mLC 448mLD 336mL 解析 液態(tài)的CS2在O2中燃燒的化學(xué)方程式為 CS2 l 3O2 g CO2 g 2SO2 g 從上述反應(yīng)方程式可知 反應(yīng)前 答案 C 后氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量無變化 即反應(yīng)前后氣體的體積守恒 無論在反應(yīng)過程中O2是否過量 氣態(tài)物質(zhì)的體積均保持不變 燃燒前后氣體的體積仍為448mL 變式訓(xùn)練 解析 根據(jù)方程式可知 反應(yīng)前后氣體的體積不變 所以 反應(yīng)前氧氣的體積也是672mL 答案 672mL 1 請配平化學(xué)方程式 FeCl2 K2Cr2O7 HCl FeCl3 KCl CrCl3 答案 6 1 146 2 2 7H2O 解析 在堿性溶液中Br2和Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成 穩(wěn)定的離子 不會生成酸 2 Na2SO3在空氣中易被氧化而變質(zhì) 某同學(xué)為證明Na2SO3具有還原性 從一瓶長期存放的Na2SO3固體中取出少量溶于水 滴入一定量的燒堿溶液和少許溴水 振蕩后溶液變?yōu)闊o色 寫出堿性溶液中 Br2氧化Na2SO3的離子方程式 3 在8NH3 3Cl2 N2 6NH4Cl反應(yīng)中 被氧化的原子 與被還原的原子的物質(zhì)的量之比為 A 8 3C 3 8 B 1 3D 3 1 解析 根據(jù)得失電子守恒關(guān)系可知 2NH3被氧化 3Cl2被還原 被氧化的原子與被還原的原子的物質(zhì)的量之比為1 3 答案 B 4 次氯酸鹽有強氧化性 如NaClO可以氧化NH3制備高能燃料N2H4 反應(yīng)方程式為 現(xiàn)有14 9gNaClO最多可以制備 molN2H4 答案 2NH3 NaClO N2H4 NaCl H2O 0 2 答案 C 答案 12 3 6H2O 4 8 答案 D 答案 C