高中化学解题思维方法专讲:守恒法课件.pptx
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1、化学解题思维方法(一) 守 恒 法榆次一中榆次一中 李金虎李金虎 化学思想方法 “ “守恒法守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些特定关系为依据就是以化学反应过程中存在的某些特定关系为依据, ,从从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应等式关系解题的诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应等式关系解题的一种思想方法。一种思想方法。 运用守恒法可以避开复杂的反应和中间过程运用守恒法可以避开复杂的反应和中间过程, ,直接寻找始态和终态直接寻找始态和终态中特有的守恒关系中特有的守恒关系, ,往往能化繁为简,化难为易,往往能化繁为简,化难为易,能更快、更便捷地解能更快、更便捷地解决问
2、题决问题, ,提高解题的速度和准确度。提高解题的速度和准确度。 中学常见的守恒问题有中学常见的守恒问题有3 3种种: :质量守恒、电子守恒、电荷守恒。质量守恒、电子守恒、电荷守恒。 一、守恒法1.1.含义含义: :参加化学反应的各物质的质量总和等于生成物的质量总和。参加化学反应的各物质的质量总和等于生成物的质量总和。2.2.类型类型: :(1)(1)质量守恒质量守恒: :反应物减少的总质量反应物减少的总质量= =生成物增加的总质量。在一些物理变化中也生成物增加的总质量。在一些物理变化中也存在质量守恒存在质量守恒, ,如溶液在稀释或浓缩过程中如溶液在稀释或浓缩过程中, ,原溶质质量在稀释或浓缩前
3、后不变原溶质质量在稀释或浓缩前后不变( (溶质不挥发、不析出溶质不挥发、不析出) )。(2)(2)元素守恒(原子守恒)元素守恒(原子守恒): :化学反应前原子的种类或数目化学反应前原子的种类或数目= =反应后原子的种类或反应后原子的种类或数目。数目。(3)(3)物料守恒物料守恒: :溶液中某一组分的原始浓度溶液中某一组分的原始浓度= =它在溶液中各种存在形式的浓度之和。它在溶液中各种存在形式的浓度之和。(一) 质量守恒法【应用攻略】在任何化学反应中在任何化学反应中 质量守恒质量守恒1.1.在一个具体的化学反应中在一个具体的化学反应中, ,涉及与质量有关的问题可考虑质量守涉及与质量有关的问题可考
4、虑质量守恒法。恒法。2.2.在某一具体的化学反应或过程中在某一具体的化学反应或过程中, ,涉及某一元素涉及某一元素( (或微粒或微粒) )的数目的数目问题时可考虑元素守恒法或物料守恒法。问题时可考虑元素守恒法或物料守恒法。3.3.在某些复杂多步的化学反应中在某些复杂多步的化学反应中, ,涉及多步复杂的化学过程的问题涉及多步复杂的化学过程的问题可考虑元素守恒法。可考虑元素守恒法。【典题示范1】臭氧层是地球生命的保护神,臭氧比氧气具有臭氧层是地球生命的保护神,臭氧比氧气具有更强的氧化性实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧:更强的氧化性实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧: 3O3O2 2 2O
5、2O3 3。若在上述反应中有。若在上述反应中有30%30%的氧气转化为臭氧,所得混的氧气转化为臭氧,所得混合气的平均摩尔质量为合气的平均摩尔质量为_ g/mol_ g/mol(保留一位小数)(保留一位小数) 。 35.6g/mol35.6g/mol【典题示范2】 150150,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其密度是相同条件下氢气密度的多少倍?密度是相同条件下氢气密度的多少倍?1212倍倍【典题示范3】已知已知Q Q与与R R的摩尔质量之比为的摩尔质量之比为922,922,在反应在反应X+2YX+2Y=2Q+R=2Q+R中中, ,当当1.6 g X1.6 g X
6、与与Y Y完全反应后完全反应后, ,生成生成4.4 g R,4.4 g R,则参与反则参与反应的应的Y Y和生成物和生成物Q Q的质量之比为的质量之比为( () ) A.469 A.469B.329B.329C.239C.239D.169D.169D D【分析分析】可假设可假设Q Q和和R R的相对分子质量分别为的相对分子质量分别为9a9a、22a,22a,设生成设生成4.4 g R4.4 g R的同时生成的同时生成Q Q的质量是的质量是x x。X X+ +2Y=2Q2Y=2Q+ +R R 18a 18a22a22a x x 4.4 g 4.4 g根据根据 , ,解得解得x=3.6 g,x=3
7、.6 g,由质量守恒可知参与反应的由质量守恒可知参与反应的Y Y的质量为的质量为4.4 g+3.6 g-1.6 g=4.4 g+3.6 g-1.6 g=6.4 g,6.4 g,所以参与反应的所以参与反应的Y Y和生成物和生成物Q Q的质量之比为的质量之比为6.4 g3.6 g6.4 g3.6 g=169=169。18a22ax4.4 g=【典题示范4】有一块铝、铁合金有一块铝、铁合金, ,溶于足量的盐酸中再用过量溶于足量的盐酸中再用过量的的NaOHNaOH溶液处理溶液处理, ,将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧, ,完全完全变成红棕色粉末变成红棕色粉末, ,经
8、称量红棕色粉末和合金质量恰好相等经称量红棕色粉末和合金质量恰好相等, ,则合则合金中铝的质量分数为金中铝的质量分数为( () ) A.60% A.60% B.50%B.50%C.40%C.40%D.30%D.30%D D【分析分析】根据题中信息根据题中信息, ,物质的变化如下图所示物质的变化如下图所示: :在反应过程中在反应过程中, ,铁元素的质量是守恒的铁元素的质量是守恒的, ,且有且有m(Al)+m(Fe)=m(Al)+m(Fe)=m(Fem(Fe2 2O O3 3),),即合金中铝元素的质量和即合金中铝元素的质量和FeFe2 2O O3 3中氧元素的质量相等中氧元素的质量相等, ,则合金
9、中铝元素的质量分数与则合金中铝元素的质量分数与FeFe2 2O O3 3中氧元素的质量分数相等。中氧元素的质量分数相等。w(Al)= w(Al)= 100%=30%100%=30%。3 162 563 16 【典题示范5】一定条件下磷与干燥氯气反应,若一定条件下磷与干燥氯气反应,若0.25g0.25g磷消耗掉磷消耗掉314mL314mL氯气(标准状况),则产物中氯气(标准状况),则产物中PClPCl3 3与与PClPCl5 5的物质的量之比接的物质的量之比接近于近于( )( ) A A1 1:2 B2 B2 2:3 C3 C3 3:1 D1 D5 5:3 3C C【典题示范6】由氢氧化镁和氧化
10、镁组成的混合物由氢氧化镁和氧化镁组成的混合物, ,测得其中含测得其中含镁元素的质量分数为镁元素的质量分数为48%.48%.取该混合物取该混合物10g,10g,将其投入将其投入110g110g的稀硫的稀硫酸中恰好完全反应酸中恰好完全反应, ,所得溶液中溶质的质量分数为(所得溶液中溶质的质量分数为( ) A.12% B.24% C.20% D.30%A.12% B.24% C.20% D.30%C C【典题示范7】 50g Mg 50g Mg 、Zn Zn 、FeFe三种金属混合物与足量三种金属混合物与足量的稀硫酸反应,反应充分后,将所得溶液蒸干得到无水硫的稀硫酸反应,反应充分后,将所得溶液蒸干得
11、到无水硫酸盐酸盐146g146g,则反应中产生的氢气的质量为(,则反应中产生的氢气的质量为( )A1gB2gC3gD4gB B【典题示范8】有一瓶在空气中放置了一段时间的有一瓶在空气中放置了一段时间的KOHKOH固体,经固体,经分析测知其含水分析测知其含水2.8%2.8%、含、含K K2 2COCO3 337.3%37.3%,取,取1 1克该样品投入到克该样品投入到25mL2mol/L25mL2mol/L的盐酸中,多余的盐酸用的盐酸中,多余的盐酸用1.0mol/LKOH1.0mol/LKOH溶液溶液30.8mL30.8mL恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可得到固体恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可
12、得到固体 ( )。)。 A.1gA.1gB.3.725gB.3.725gC.0.797gC.0.797gD.2.836gD.2.836gB B【典题示范9】38.4 mg38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应铜跟适量的浓硝酸反应, ,铜全部作用后铜全部作用后, ,共收集到共收集到22.4 mL(22.4 mL(标准状况标准状况) )气体气体, ,反应消耗的反应消耗的HNOHNO3 3的物质的量的物质的量可能是可能是( () ) A.1.0 A.1.01010-3 -3 molmolB.1.6B.1.61010-3 -3 molmol C.2.2 C.2.21010-3 -3 mol D.2.4mo
13、l D.2.41010-3 -3 molmolC C【解析解析】选选C C。据题意。据题意, ,铜和浓硝酸反应开始产生的是铜和浓硝酸反应开始产生的是NONO2 2, ,随着反应的进行随着反应的进行, ,硝酸浓度逐渐降低硝酸浓度逐渐降低, ,与铜反应生成与铜反应生成NO,NO,故故22.4 mL(22.4 mL(标准状况标准状况) )气体应是气体应是NONO2 2与与NONO的混合物。据氮原子守恒的混合物。据氮原子守恒, ,反应消耗的硝酸中的氮元素在生成物中存在于反应消耗的硝酸中的氮元素在生成物中存在于Cu(NOCu(NO3 3) )2 2、NONO、NONO2 2中中, ,所以硝酸的物质的量等
14、于气体的物质的量与硝酸铜物所以硝酸的物质的量等于气体的物质的量与硝酸铜物质的量的两倍之和。质的量的两倍之和。n(HNOn(HNO3 3)= n()= n(气体气体)+2nCu(NO)+2nCu(NO3 3) )2 2 = n( = n(气体气体)+2n(Cu)+2n(Cu) = = = 2.2 = 2.21010-3-3molmol。331122.4 10 L38.4 10 g222.4 L mol64 g mol 【典题示范10】准确称取准确称取6g6g铝土矿样品铝土矿样品( (含含AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、SiOSiO2 2) )加入加入100mL100mL硫
15、酸溶液,充分反应后向滤液中加入硫酸溶液,充分反应后向滤液中加入10mol/L10mol/L的的NaOHNaOH溶液,产生溶液,产生沉淀的质量与加入沉淀的质量与加入N NaOHaOH溶液的体积关系如图所示,则所用硫酸溶液的溶液的体积关系如图所示,则所用硫酸溶液的物质的量浓度为物质的量浓度为 ( ) ( ) A A3.50mol/L B3.50mol/L B1.75mol/L 1.75mol/L C C0.85mol/L D0.85mol/L D无法计算无法计算B B1.1.含义含义: :氧化还原反应中氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总氧化还原反应中氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数数;
16、 ;或电解池、原电池中两极转移的电子总数相等。或电解池、原电池中两极转移的电子总数相等。2.2.类型类型: :(1)(1)在氧化还原反应中在氧化还原反应中: :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)(2)在原电池中在原电池中: :负极失去的电子数负极失去的电子数= =正极得到的电子数。正极得到的电子数。(3)(3)在电解过程中在电解过程中: :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; ;(二) 电子得失守恒法【应用攻略】涉及氧化还原反应中涉及氧化还原反应中 电子守恒电子守恒步骤步骤: :1.1.找出氧化剂、还原剂及相应的还原产
17、物和氧化产物。找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。2.2.找准一个原子或离子得失电子数找准一个原子或离子得失电子数( (注意化学式中粒子的个数注意化学式中粒子的个数) )。3.3.根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式:根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式:n(n(氧化剂氧化剂) )变价原子个数变价原子个数化合价变化值化合价变化值( (高价高价- -低价低价)=n()=n(还原还原剂剂) )变价原子个数变价原子个数化合价变化值化合价变化值( (高价高价- -低价低价) )【典题示范11】某氧化剂中某氧化剂中, ,起氧化作用的是起氧化作用的是 , ,在溶液中在溶液中0.2 mol
18、0.2 mol该离子恰好能使该离子恰好能使0.6 mol 0.6 mol 完全氧化完全氧化, ,则则 还原还原后的化合价为后的化合价为( () ) A.+1 A.+1B.+2B.+2C.+3C.+3D.+4D.+4227X O23SO227X O【解析】选选C C。题给反应中。题给反应中, ,氧化剂为氧化剂为 , ,还原剂为还原剂为 。设反应后。设反应后X X的化合价为的化合价为a a。则。则X X化合价由化合价由+6+6降为降为a,a,硫元素化合价由硫元素化合价由+4+4升为升为+6+6。1 mol 1 mol X X得电子得电子(6-a)mol,1 mol S(6-a)mol,1 mol
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