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在化學學科中,守恒定律的應用非常廣泛,因此在解答化學試題時,我們可以使用相應的守恒定律來解決問題,不但可以減少解題時間,還能提高解題效率。這就需要同學們準確地找出題目中隱藏的一些守恒關系并對其進行有效的分析。下面就具體分析一下化學解題中經常使用的幾種守恒方法。
質量守恒是指化學反應前后物質的總質量是不會發(fā)生變化的。
例1下列說法中符合質量守恒定律的是( )。
A.蠟燭完全燃燒后,生成水和二氧化碳的質量之和等于蠟燭的質量
B.鎂帶在空氣中燃燒后,生成物的質量比鎂帶的質量增加了
C.高錳酸鉀受熱分解后,剩余固體的質量與反應物的質量相等
D.粗鹽提純實驗中,得到精鹽的質量和濾紙上沙子的質量之和等于溶解的粗鹽的質量
分析:蠟燭在空氣中燃燒,生成水和二氧化碳的質量之和應等于參加反應的氧氣和蠟燭的質量之和,A項錯誤。鎂在空氣中燃燒,生成物的質量應等于參加反應的鎂和氧氣的質量總和,所以氧化鎂的質量比鎂的質量增加了,B項正確。高錳酸鉀受熱分解后,生成的錳酸鉀、二氧化錳、氧氣的質量總和一定等于分解的高錳酸鉀的質量,由于氧氣逸出,所以剩余物的質量比原反應物的質量小,C項錯誤。D項的變化不屬于化學變化,所以不能用質量守恒定律來解釋。故選B。
電子守恒是指在氧化還原反應中,氧化劑得到的電子總數(shù)與還原劑失去的電子總數(shù)相等。在解答有關氧化還原反應的試題時,同學們一定要厘清反應中的氧化劑、還原劑及其得失電子的數(shù)目和轉移的方向,只有這樣,才能較為快速地找到解答問題的突破口。
例2250mL2.4mol·L-1的 Na2SO3溶液恰好能把0.2mol的X2O2-7還原,則X在還原產物中的化合價為多少?
分析:根據氧化還原反應中的電子轉移關系,設X在還原產物中的化合價為x,由電子守恒原理可得2.4mol·L-1×0.25L×2=0.2mol×(6-x)×2,解得x=3。所以X在還原產物中的化合價為+3價。
元素守恒是指化學反應前后各物質所含元素的種類不變,原子個數(shù)不變。在使用元素守恒定律解答化學問題時,要分清考查的問題實質,對題目進行有效的分析,找出相關的等式,以達到對問題進行有效解決的目的。
例3現(xiàn)有1L1mol·L-1的NaOH溶液,將0.8mol的CO2通入到此溶液中,則在反應后的溶液中Na2CO3和NaHCO3的物質的量之比為多少?
分析:如果我們采用化學方程式進行計算,那么就會產生很多步驟,相對煩瑣。經過認真分析后,我們發(fā)現(xiàn)解答此題可以使用元素守恒法,C原子和Na原子在化學反應中符合元素守恒定律,所以將反應后得到的溶液中Na2CO3的物質的量設為x,NaHCO3的物質的量設為y,那么依據元素守恒定律可得x+y=0.8mol(C原子守恒),2x+y=1mol(Na原子守恒)。解得x=0.2mol,y=0.6mol。因此,Na2CO3和NaHCO3的物質量之比為1∶3。
結束語:守恒法可以將較為復雜的解題過程變得方便快捷,同時也會使解題過程變得更加的系統(tǒng)化,減少做題時間,使答題效率得到有效的提高,使同學們的成績得到進一步提升。所以同學們在做題時,要善于利用守恒法。