[摘要]在化学计算题中,有许多计算题都蕴藏着某方面甚至多方面的“守恒”因素。根据“守恒因子”划分,中学化学中常见的守恒有:①质量守恒,②物质的量守恒(原子、原子团守恒或元素守恒),③电子转移守恒,④电荷守恒,⑤浓度守恒,⑥体积守恒。
　　[关键词]守恒典;守恒思想; 解题; 化学计算
　　
　　化学试题的解题方法多种多样,巧妙的解题能使复杂的题目变得简单,守恒法就是其中一种.所谓“守恒”就是准确地选择化学式中某两数(如正、负化合价总数或得知电子总数,阴、阳离子所带的正、负电荷总数)始终保持相等,或几个连续(或平行)的化学方程式前后某微粒(如离子、原子、电子)的物质的量保持不变作为解题依据,运用守恒法既可避免书写繁琐的化学方程式提高解题的速度,又可避免在纷繁复杂的解题背景中寻找关系式,提高解题的准确度,其具体应用有:
　　一、质量守恒
　　质量守恒定律的内容,从宏观上阐述是:“参加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”。从微观领域阐述则是:“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,因此,质量守恒”。
　　例1:ag某KOH溶液跟ag某硝酸溶液混合,恰好完全反应,所得溶质的质量分数为10.1%的溶液,将此溶液恒温蒸发掉0.99ag水后,成为t℃时的饱和溶液。求:
　　(1)所取KOH溶液中溶质的质量分数;
　　(2)反应后所得溶液中溶质在t℃时溶解度。
　　解析:KOH与HNO3完全反应,得到KNO3溶液,从质量守恒定律宏观阐述可知:KNO3溶液的质量为2ag,再通过题目中所提信息:m质=2a€?0.1%g,利用化学反应方程式中比例,解题如下:设KOH溶液中含X(g)KOH(溶质)。
　　KOH+HNO3=KNO3+H2O
　　56 101
　　x 2ag€?0.1%
　　解得:x=0.112ag
　　0.112ag€?00%=11.2%
　　(2)饱和溶液的质量为:
　　2ag-0.99ag=1.01ag
　　设溶解度为S,则:
　　S∶(100+S)=2ag€?0.1%∶1.01ag
　　0.202ag1.01ag=SS+100
　　解得:S=25g
　　此题主要利用质量守恒法的宏观阐述。
　　二、原子或原子团守恒
　　在许多化学反应中,尤其是离子反应中,原子或原子团以整体参加后,原子或原子团仍然保持守恒。
　　例2:有一在空气中暴露过的KOH固体,经分析测知其中含水7.62%,K2CO32.83%,KOH90%。若将此样品先加入到1m01/L的盐酸46.0
　　0mL里,过量的盐酸再用1.07mo1/LKOH溶液27.65mL正好中和,盐酸中和后的溶液可得固体约为()。
　　A.3.43gB.4.00gC.4.50gD.1.07g
　　解析:许多学生在解这道题时,忽视该题中所隐含的条件:反应前后氯元素守恒,如果根据每步反应求KCI的质量,解题太繁,固体KCI的质量为:1mo1/L€?6.00mo1/1000€?4.5g/mo1=3.43g,故选答案A。
　　例3:为了测定某Cu、Ag合金的成分,将30.3g合金溶于80mL13.5mo1/L的浓HNO3中,等合金完全溶解后,收集到气体6.72L(标况),并测得溶液中H+的浓度为1MO1/l。假设反应后溶液的体积仍是80mL,试计算:
　　(1)被还原的HNO3的物质的量:
　　(2)合金中Ag的质量分数。
　　解析:此题应该明确题意,挖掘题中所给信息,Cu、Ag合金完全溶解后转化为Uu(No3)2,AgNO3。设收集的气体为NOm,它是由被还原的HNO3产生的,则反应前后氮原子守恒。
　　(1)设被还原的HNO3为x(mo1),HNO3(被还原)——NOm,系数为1∶1=x∶6.7222.4
　　则x=0.3mo1。对于(2)Cu～Cu(NO3)2～2HNO3,设Cu的物质的量为n(Cu)(mo1),则HNO3的物质的量为2nCu(mo1),类似的,Ag所需HNO3的物质的量为n(AG)(MO1),所以,由N守恒列出方程式:
　　2nCu+nAg+0.3+1€?.08=13.5€?.08(1)
　　64nCu+109nAg=30.0(2)
　　解联立方程得:nAg=0.1mo1
　　所以,合金中Ag的质量分数为:
　　0.1€?0830.3€?00%=35.6%
　　三、电子守恒
　　在氧化-还原反应中,氧化剂得到的电子数,必等于还原剂所失去的电子数。因此,在化合价上表现为:化合价的升高和降低的总数相等。
　　例4:将50.00m10.098m01/L的羟氨(NH2OH)酸性溶液,与足量硫酸铁在煮沸条件下反应,生成的Fe2+又恰好被49.00mL0.04m01/L的酸性KMnO4溶液所氧化。在上述反应中,羟氨的氧化产物为( )。
　　A.NO2 B.NOC.NO2D.N2
　　解析:羟氨被Fe3+氧化,Fe2+又被酸性KMnO4溶液所氧化。归根结底羟氨失去电子被KMnO4所得到。NH2OH中N为-1价,设羟氨的氧化产物中N为x价,由电子守恒法可得:
　　x-(-1)€?0.00mL€?.098mo1/L=(7-2)€?9.00m1€?.04mo1/L
　　x=1
　　故此题答案为C。
　　例5:n摩硫化亚铜跟足量稀HNO3反应,生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O,则参加反应的HNO3中被还原的HNO3的物质的量为_____。
　　解析在该反应中Cu、S化合价均升高,1摩Cu2S将失去10摩电子,那么,n摩则失去10n摩电子,而1摩HNO3被还原到NO,得到3摩电子,在氧化还原反应中,得失电子数相等,则有10n=3x,x=10n/3,故还原的HNO3的物质的量为10n/3。
　　四、电荷守恒
　　离子的电荷是原子得失电子的标志,因此,电荷守恒是与电子守恒等价的。在电解溶液中,电解质电离出阴、阳离子,而溶液中呈电中性。显然存在,电解质的阳离子所带的正电荷总数等于其阴离子所带的负电荷总数。
　　例6:把0.02mo1/LHAc溶液和0.01mo1/1NaOH溶液等体积混合,则混合溶液中微粒浓度关系正确的是()。
　　A.c(Ac-)>c(Na+)
　　B.c(HAc)>c(Ac)
　　C.2c(H+)=c(Ac-)-c(Hac)
　　D.c(HAc)+c(Ac-)=0.01mo1/L
　　解析:此题实质上是0.05mo1/L的HAc溶液和0.00mol/L的NaAc溶液的混合溶液。
　　由电荷守恒关系可得:
　　c(H+)+c(Na+)=c(Ac-)+c(OH-)(1)
　　由物料守恒关系可得:
　　c(HAc)+c(Ac-)=c(Na+)€?(2)
　　c(HAc)+c(Ac-)=c(Na+)=0.05mil/L€?=0.01MOL/l
　　由(2)可知D正确。
　　将(1)€?+(2)可得:
　　2c(H+)=c(Ac-)+2c(OH=)=c(HAc)(3)
　　C选项错误。
　　例7 . 27.2g铁粉和氧化铁的混合物,放入500mL的稀H2SO4中,发现固体完全溶解,并放出4.48LF2(标况)。加入KSCN溶液,无颜色变化。然后向溶液中加入2mol/LNaOH溶液,当溶液呈中性时,消耗NaOH溶液500mL,求原H2SO4溶液的物质的量浓度。
　　解析:从题中叙述可知,至少涉及六个反应。用常规解题法非常麻烦;如果不考虑过程,而是抓住反应结果,最后的溶液只是Na2SO4溶液,根据电荷守恒,Na+所带正电荷数一定等于SO2-4所带负电荷数。又因为:Na+的物质的量即NaoH的物质的量,SO2-4的物质的量即H2SO4的物质的量,设H2SO4物质的量浓度为c(H2SO4)。
　　c(H2SO4)€?.5L€?=2mol/L€?.5L
　　c(H2SO4)=1mol/L
　　五、体积守恒
　　体积守恒主要是运用在有气体参加的化学变化中,根据始态与终态体系中气体的体积(一般始指同温同压的条件下)相等来快速地解决化学问题的方法。此守恒比较多地运用在有机物地燃烧反应中。
　　例10.CS2能在氧气中燃烧生成CO2和SO2。将0.228 g CS2大448 mL(标况)O2中燃烧,将燃烧后混和气体恢复到标准状况,体积为( )
　　A.224 mLB.112 mLC.448 mLD.336 mL
　　分析:CS2在标准状况下为液态,而O2、CO2、SO2为气态。CS2燃烧方程式为CS2+3O2=CO2+2SO2由上式看出,反应前后气体体积相等。无论O2是适量,过量或是量不足,反应后气体体积都必等于起始给定的O2的体积。
　　解:体积是448 mL,答案为C。
　　
　　参考文献:
　　[1]侯涛,中学教与学天津师范大学,2006年第06期。
　　[2]杨立江,高中数理化,2004年第02期。
　　
　　作者简介:杨先芳(1978—),女,湖北省大悟县人,湖北省大悟县楚才高中教师。
　　李小刚(1978—),男,湖北省大悟县人,湖北省大悟县楚才高中教师。

• 杨先芳 李小刚： 守恒法在化学计算题中的应用　/　文学教育·中旬版 2010年第7期