守恒法计算教案.docx

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守恒法计算教案

高三化学复习专题化学计算核心方法-守恒法

知识与技能

1、了解守恒法的几种典型方法：

质量守恒，电得失守恒，原子守恒，电荷守恒，

2、掌握不同的守恒法在化学计算中的运用

3、学会根据题目信息，选用合适守恒法来解决不用的题目。

过程与方法

1、通过典型例题，剖析不同的守恒方法在不同化学计算题中的运用

2、通过课堂小练习提高学生用守恒法解决化学计算问题的能力

3、通过适度的课后练习，提升学生答题的正确率，缩短答题时间。

情感态度价值观

通过化学计算中的守恒，体会到守恒的思想在化学中的重要地位和作用。

通过适当的训练，加强守恒法应用的提高敏感性。

重点难点

从题目所给信息中选取恰当、合适的守恒法解决计算问题

学情分析

计算题，是化学试题中理科逻辑思维较强的一类题目，也是学生得分率较低的题目，每套试卷的选择题中，一般会涉及1-2道小计算和一道综合性计算大题，小计算是学生在选择题中与其他学生拉开差距非常好的着力点，而第十题计算题则可能是整套试卷中分差最大的题目。

同学们普遍存在的问题是，当分析清楚计算题中所涉及的元素化学或者氧化还原等基础知识之后，无法利用恰当的方法快速解决问题，所用方法较为复杂，解题时间过长，且解题正确率不高，有时则根本无从下手。

而守恒法恰恰是这类题目中运用率最高的方法，且一般较为简便，所以能减少学生的解题时间，提高解题正确率。

教学过程

化学计算中一种十分常用的方法——守恒法。

这种方法在使用过程中不需要了解过多的中间过程，避免了繁杂的分析和多重化学反应，具有思路简单，关系明确，计算快捷的特点。

常见的守恒法有以下几种.：

质量守恒、原子守恒、得失电子守恒（化合价守恒），电荷守恒等等，合理的选取并利用不同的守恒法，对解决化学计算题有着很大的帮助

今天，我们就通过几道典型例题，来感受一下守恒法在化学计算中的妙用。

1、质量守恒

例题：

部分氧化的Fe－Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，如附图所示流程处理，下列说法中，正确的是

A．滤液A中阳离子为Fe2+、H+

B．样品中金属Fe的质量为2.24g

C．样品中CuO的质量为4.0g

D．混合物中氧元素的质量为0.32g

滤液中不含铜离子，说明铜元素都存在与滤渣中，且溶液中不含三价铁离子

硫酸足量，说明铁元素都存在与溶液中，因此溶液中的阳离子为氢离子和亚铁离子。

3.2g滤渣都是铜单质、灼烧后3.2g都是氧化铁（守恒法不是空中楼阁，若在没有分析清题目中涉及的元素化学知识时，不要轻易下手解题）

所以根据3.2gCu3.2gFe2O3可以求得原混合物中铁和铜元素的质量，通过质量守恒得到氧元素的质量BD选项便能够判断出了。

2、原子守恒

【例题】将气体A2和B2以等物质的量充入密闭容器，一定条件下发生反应生成C气体。

平衡时测得c（A2）=0.58mol/L，c（B2）=0.16mol/L，c（C）=0.84mol/L，则C的分子式为

A．ABB．AB2C．A2BD．A2B3

典型的原子守恒的题目平衡前AB相同，平衡时A多B少，说明方程式中B的系数较大，AC排除，BD含义相同，因为D选项可以看做（AB2+AB）

所以除了BD之外AnBn+1都是可以的，即答案有多种。

【课堂练习】将含O2和CH4的混合气体充入有23.4gNa2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内于150℃时压强约为0。

将残留物溶于水，无气体逸出。

下列叙述正确的是

A．原混合气体中O2和CH4体积比为2：

1

B.原混合气体中O2和CH4体积比为12

C.残留固体中只有Na2CO3

D.残留固体中只有Na2CO3和NaOH

（1）据化学方程式，并通过C原子O原子1:

1这一结论能够计算出氧气和甲烷的比值

（2）反应结束150度压强依然为0说明反应体系中不存在水，二氧化碳，一氧化碳等气体。

产物放入水中无氧气，说明无过氧化钠残留，产物唯一（碳酸钠与氢氧化钠）

（3）追问：

能否请同学们通过守恒法来计算产物中碳酸钠与氢氧化钠的质量分别是多少？

氧气和甲烷在标况下的体积各为多少？

（利用NaHC守恒来计算）利用的同样也是原子守恒

分析计算题时，一方面需要解决选项和答案，另一方面也应从题目本身出发，挖掘题目中除了题目所给问题之外，是否还能从题干中获得其他的定量信息。

3、离子所带电荷守恒

【例题】（此题虽然并非纯粹的计算题，但是强烈的体现了离子所带电荷守恒的精髓）

某溶液仅含Fe2+、Na+、Al3+、Ba2+、SO42-、NO3-、Cl-中的4种离子，所含离子的物质的量均为1mol。

若向该溶液中加入过量的稀硫酸，有气泡产生，且溶液中阴离子种类不变（不考虑水的电离和离子的水解）。

下列说法不正确的是

A．若向该溶液中加入过量的稀硫酸和KSCN溶液，溶液显血红色

B．若向该溶液中加入过量的稀硫酸，产生的气体遇空气能变成红棕色

C．该溶液中所含的离子是：

Fe2+、Na+、SO42-、NO3-

D．若向该溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，最终所得

固体的质量为72g

通过稀硫酸和无色气泡，说明亚铁离子和硝酸根离子一定存在，根据电荷守恒和离子的物质的量说明说明硫酸根离子和钠离子一定存在。

4、得失电子守恒（化合价守恒）

【例题】将一定量

的氯气通入60mL浓度为10.00mol/L的热的氢氧化钠浓溶液中，溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。

下列判断正确的是

A．与NaOH反应的氯气一定为0.3mol

B．n（Na＋）∶n（Cl－）可能为7∶3

C．若反应中转移的电子为nmol，则0.3n0.5

D．n（NaCl）∶n（NaClO）∶n（NaClO3）可能为11∶2∶1

A氯气与氢氧化钠在温度高，氢氧化钠浓度大的时候歧化生成氯化钠和氯酸钠，低浓度，低温度生成次氯酸钠和氯化钠，但是产物中氯和钠的原子比1:

1，且题目中明确表示反应后的溶液中只有三种盐。

B若只有3份氯离子，电子得失无法守恒，因为氯元素只能获得0.3mol电子，但是失去的电子最少是0.4mol。

C0.3全生成次氯酸钠，0.5全生成氯酸钠，但两者都无法达到，所以是两个极限

D利用电子得失无法守恒解决。

【课堂练习】已知：

Fe5O7可以看作Fe2O3和Fe3O4的混合物。

现有Fe、Fe2O3、Fe5O7混合物共0.1mol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到0.01molH2，且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为

A．0.05molB．0.06molC．0.07molD．0.08mol

多种守恒混用

【例题】1.52g铜镁合金完全溶解于50mL63%的浓硝酸（硝酸密度为1.40g/mL）中，得到标况下NO2和N2O4的混合气体1120mL。

向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列说法不正确的是（四大守恒基本都涉及到了）

沉淀2.54g为氢氧化镁和氢氧化铜

A．该合金中nCu：

nMg=2:

1（运用质量守恒1.52与2.54解决）

B．合金完全溶解时，溶液中C（H+）

11.8mol/L（忽略反应前后溶液体积变化）

（利用得失电子守恒计算出+4价的N的物质的量，利用原子守恒得出留在溶液中的N，更具电荷守恒计算出多余的硝酸）

C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mL

【课堂练习】硬铝（因其主要成分，在此仅看作Al-Cu合金）常用于建筑装潢。

1.18g某种硬铝恰好与10mL某浓度的硝酸完全反应，生成的混合气体（其中NO2与NO的体积比为2：

1）再与448mL氧气（标准状况）混合，恰好能被水完全吸收。

（电子得失守恒，质量守恒，N原子守恒）

（1）计算该硝酸的物质的量浓度。

（2）计算并确定此种硬铝的化学式。

54.

（1）12.8mol/L（3分）

（2）设硬铝中：

Alxmol、Cuymol

x=0.02mol，y=0.01mol所以该硬铝的化学式为Al2Cu。

（3分）

【课堂练习】硝酸是一种重要的化工原料，工业制硝酸时产生的废气（主要成分NO2和NO）可以用NaOH溶液来吸收，以除去这些废气。

其主要反应为：

2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2ONO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O

（1）.1molNO和1.4molNO2混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，消耗NaOH物质的量为mol；生成的NaNO3是_______mol。

（N守恒）

（2）．NO和NO2的混合气体的组成可表示为NOX，该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，x的值不可能为（填编号）。

a．1.3b．1.5c．1.6d．1.9

硝酸的盐也是重要化工原料，易溶于水，高温时具有强氧化性、易分解等性质。

取11.28gCu（NO3）2无水晶体，强热使其完全分解，得到NO2、O2和4.64固体氧化物。

将气体用水充分吸收后，还有气体剩余，同时得到100mL溶液。

请通过计算确定：

（要求写出计算过程）

（3）.剩余气体的成分和体积（标准状况）（得失电子守恒）

（4）.残留固体的成分和质量分别是多少克？

（质量守恒）

[拓]所得溶液的物质的量浓度是多少

【课堂练习】工业上生产硫酸的原料，一种是黄铁矿，其主要成分为FeS2（S为-1价）；另一种是磁黄铁矿，其主要成分是Fe1-xS（S为-2价），式中x通常为0.1~0.2，既含有Fe2＋又含有Fe3＋。

生产硫酸时将矿石煅烧，发生反应如下：

①4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

②4Fe1-xS+（7-3x）O2→2（1-x）Fe2O3+4SO2

（1）．含FeS272%的黄铁矿10吨，理论上最多可以生产98%的浓硫酸吨（矿石中无其他含硫物质）。

（2）．若磁黄铁矿Fe1-xS中x=0.1，则Fe1-xS中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为：

1。

（3）．煅烧矿石时，为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO2，需通入过量20%的空气（其中N2与O2的体积比为4：

1，假设无其他气体成分），计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO2的体积分数（用含x的代数式表示）。

（4）．将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐

酸，充分反应后测得生成S单质2.4g，FeCl20.425mol，且溶液中无Fe3＋，计算Fe1-xS中的x值（矿石中其他成分不与盐酸反应）。

【课后作业】

1、将质量为W1g的钠、铝混合物投入一定量的水中充分反应，金属没有剩余，溶液澄清，共收集到标准状况下的气体V1L。

向溶液中逐滴加入浓度为amol/L的盐酸，过程中有白色沉淀生成后又逐渐溶解，当沉淀恰好消失时所加盐酸体积为V2L，测得溶液中含盐酸盐溶质共W2g。

下列所列关系式中正确的是

A．

B．n（Na）+3n（Al）=V1/11.2mol

C．n（Al）＞W1/50molD．av2=V1/11.2

2、amolFeS与bmolFeO投入VLcmol/L的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液可看作是Fe（NO3）3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为

A．（a+b）×63gB．（a+b）×189gC．[V·c-（9a+b）/3]molD．（a+b）mol

3、现有1950g发烟硫酸（用aSO3·H2O表示），SO3和H2SO4的质量分数分别为0.3和0.7，加bg水稀释成某浓度的硫酸（用H2SO4·1/9H2O表示），则以下正确的是（允许最后一位数字不同）

A．a=1.38B．a=1.53C．b=174D．b=165

4、硝酸是一种重要的化工原料，工业制硝酸时产生的烟气中NOX是NO和NO2的混合物（不含N2O4），可以用Na2CO3溶液来吸收，以除去这些废气。

其主要反应如下：

，

（1）根据废气排放标准，1m3烟气最高允许含400mgNOX。

若NOX中NO质量分数为0.85，

则1m3烟气中最高允许含NO　　　　L（标准状况，保留2位小数）。

（2）．若NOX通入NaOH溶液被完全吸收时，X的值不可能为　　　　（填编号）。

A．1.3B．1.5C．1.6D．1.9

加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比，反应为：

NO+2HNO3→3NO2+H2O当烟气中

n（NO）：

n（NO2）=2：

3吸收率最高。

1m3烟气含2000mgNOX，其中n（NO）：

n（NO2）=9：

1

（3）为了达到最高吸收率，

m3烟气需用硝酸的物质的量（保留3位小数）。

（4）1m3烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO2的质量（假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速。

计算结果保留1位小数）。

5、有4种质量比可能相同或不同的镁铝合金样品①、②、③、④。

甲、乙、丙、丁4位同学各取1种样品，进行下列实验，测定合金中镁的质量分数。

（1）甲同学取样品①m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。

则样品①合金中镁的质量分数为_____________。

（2）乙同学取样品②m2 g和足量的盐酸反应，然后滴加过量的氢氧化钠溶液，将沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m2 g。

则样品②合金中镁的质量分数为____________。

（3）丙同学取样品③m3 g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为VL，则样品③中m3的取值范围是________________

丁同学取不同质量的样品④分别和30mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积（已转化为标准状况）如下：

实验序号

a

b

c

合金质量/mg

510

765

918

气体体积/mL

560

672

672

（4）通过计算求该盐酸的物质的量浓度。

（5）通过计算求样品④中合金中镁的质量分数。

（6）在c组实验后，还需向容器中加入1.0mol·L-1的氢氧化钠溶液多少毫升才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解？

6、镁、铝及其化合物广泛应用于材料工业、药物合成等工业生产中。

某化学兴趣小组的同学们对三种不同的镁铝合金样品进行编号，并展开了实验探究。

（1）取样品①m1g，加入过量NaOH溶液，充分反应后过滤；往滤液中通入过量CO2气体；将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体的质量仍然为m1g。

合金中镁的质量分数为_______________________（保留2位小数，下同）。

（2）取样品②m2g，与足量稀硫酸反应，固体完全溶解时得到气体的体积为VL（标准状况）。

m2的取值范围是___________________。

（3）取样品③0.918g，与30.00mL、2.00mol/L盐酸充分反应后，得到672mL气体（标准状况），剩余合金0.306g。

然后改加1.00mol/L的NaOH溶液，使剩余合金中的铝恰好完全溶解。

需要加入1.00mol/L的NaOH溶液mL。

（4）为了确定可能含有镁、铝元素的某未知硫酸盐晶体的化学式，称取67.80g晶体溶于水，向其中逐滴加入足量Ba（OH）2溶液后过滤，得到99.00g白色沉淀，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，最终得到白色固体93.20g。

试通过计算确定该晶体的化学式。

（写出推算过程）