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高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――守恒法

守恒法是高考中�？汲Ｓ玫囊环N解題方法。系統(tǒng)學(xué)習(xí)守恒法的應(yīng)用，對提高解題速率和破解高考難題都有很大的幫助。

●難點(diǎn)磁場

請?jiān)囎鱿铝蓄}目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

現(xiàn)有19.7 g由Fe、FeO、Al、Al₂O₃組成的混合物，將它完全溶解在540 mL 2.00 mol?L^－1的H₂SO₄溶液中，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體8.96 L。已知混合物中，F(xiàn)e、FeO、Al、Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.284、0.183、0.274和0.259。欲使溶液中的金屬陽離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，至少應(yīng)加入2.70 mol?L^－1的NaOH(aq)體積是________。

●案例探究

［例題］將 CaCl₂ 和 CaBr₂ 的混合物 13.400 g溶于水配成 500.00 mL 溶液，再通入過量的 Cl₂，完全反應(yīng)后將溶液蒸干，得到干燥固體 11.175 g。則原配溶液中，c(Ca^2＋)∶c(Cl^－)∶c(Br^－)為

A.3∶2∶1                   B.1∶2∶3                    C.1∶3∶2                    D.2∶3∶1

命題意圖：考查學(xué)生對電荷守恒的認(rèn)識。屬化學(xué)教學(xué)中要求理解的內(nèi)容。

知識依托：溶液等有關(guān)知識。

錯(cuò)解分析：誤用電荷守恒：

n(Ca^2＋ )= n(Cl^－) ＋ n(Br^－)，錯(cuò)選A。

解題思路：1個(gè) Ca^2＋ 所帶電荷數(shù)為2，則根據(jù)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)，知原溶液中：

2n(Ca^2＋) = n (Cl^－) ＋ n (Br^－)

將各備選項(xiàng)數(shù)值代入上式進(jìn)行檢驗(yàn)可知答案。

答案：D

●錦囊妙計(jì)

化學(xué)上，常用的守恒方法有以下幾種：

1.電荷守恒

溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)。即：陽離子物質(zhì)的量(或濃度)與其所帶電荷數(shù)乘積的代數(shù)和等于陰離子物質(zhì)的量(或濃度)與其所帶電荷數(shù)乘積的代數(shù)和。

2.電子守恒

化學(xué)反應(yīng)中(或系列化學(xué)反應(yīng)中)氧化劑所得電子總數(shù)等于還原劑所失電子總數(shù)。

3.原子守恒

系列反應(yīng)中某原子(或原子團(tuán))個(gè)數(shù)(或物質(zhì)的量)不變。以此為基礎(chǔ)可求出與該原子(或原子團(tuán))相關(guān)連的某些物質(zhì)的數(shù)量(如質(zhì)量)。

4.質(zhì)量守恒

包含兩項(xiàng)內(nèi)容：①質(zhì)量守恒定律；②化學(xué)反應(yīng)前后某原子(或原子團(tuán))的質(zhì)量不變。

此外，還有物料平衡，將編排在第16篇――水的電離中。

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)將 3.48 g Fe₃O₄ 完全溶解在 100 mL 1.00 mol/L 的 H₂SO₄(aq) 中，然后加入 K₂Cr₂O₇(aq)25.00 mL，恰好使 Fe^2＋全部轉(zhuǎn)化為 Fe^3＋，且 Cr₂O全部轉(zhuǎn)化為 Cr^3＋。則 K₂Cr₂O₇ 的物質(zhì)的量濃度為__________。

2.(★★★)某露置的苛性鉀經(jīng)分析含水：7.62%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、K₂CO₃：2.38%、KOH ：90.00%。取此樣品 1.00 g 放入 46.00 mL 1.00 mol?L^－1 的 HCl(aq) 中，過量的 HCl 可用 1.070 mol/L KOH(aq)中和至中性，蒸發(fā)中和后的溶液可得固體_______克。

3.(★★★★)A、B、C三種物質(zhì)各15 g，發(fā)生如下反應(yīng)：

A＋B＋CD

反應(yīng)后生成D的質(zhì)量為30 g。然后在殘留物中加入10 g A，反應(yīng)又繼續(xù)進(jìn)行，待反應(yīng)再次停止，反應(yīng)物中只剩余C，則下列說法正確的是(   )

A.第一次反應(yīng)停止時(shí)，剩余B 9 g

B.第一次反應(yīng)停止時(shí)，剩余C 6 g

C.反應(yīng)中A和C的質(zhì)量比是5∶3

D.第二次反應(yīng)后，C剩余5 g

4.(★★★★★)(1)中學(xué)教材上圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni^2＋與最近O^2－的核間距離為a×10^－8cm，計(jì)算NiO晶體的密度(已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7 g?mol^－1)。

圖1―1

(2)天然的和絕大部分人工制備的晶體，都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如圖1―1所示的缺陷：一個(gè)Ni^2＋空缺，另有兩個(gè)Ni^2＋被兩個(gè)Ni^3＋所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni_0.97O，試計(jì)算該晶體中Ni^3＋與Ni^2＋的離子數(shù)之比。

難點(diǎn)磁場

提示：根據(jù) Na 原子守恒和 SO守恒得如下關(guān)系：

2NaOH ~ Na₂SO₄~ H₂SO₄

則：n(NaOH) = 2n(H₂SO₄)

c(NaOH)?V [NaOH(aq)] = 2c(H₂SO₄)?V [H₂SO₄(aq)]

V [NaOH(aq)]可求。

答案：800 mL

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.提示：Fe₃O₄中 ＋2 價(jià)鐵所失電子物質(zhì)的量與 Cr₂O 中＋6 價(jià)鉻所得電子物質(zhì)的量相等。

×(3－2)= 0.02500 L×c(Cr₂O)×(6－3)×2。

答案：0.100 mol?L^－1

2.提示：根據(jù) Cl 原子守恒得：

n(KCl) = n(HCl) = 1.00 mol?L^－1×0.04600 L = 4.60×10^－2 mol，m(KCl) 易求。

答案：3.43 g

3.解析：第一次反應(yīng) A 不足，因?yàn)榈谝淮畏磻?yīng)后加入 A 又能進(jìn)行第二次反應(yīng)。第二次反應(yīng)后，只剩余 C，說明 A、B 恰好完全反應(yīng)。則：

m_反(A)∶m_反(B) = (15 g＋10 g)∶15 g = 5∶3

第一次反應(yīng)耗 B 的質(zhì)量m_B為：15 g∶m_B=5∶3，m_B=9 g

即第一次反應(yīng)后剩余B質(zhì)量為：15 g－9 g=6 g。

可見(A)選項(xiàng)不正確。

根據(jù)m_A＋m_B＋m_C=m_D ，可知生成30 g D時(shí)消耗C的質(zhì)量。

m_C=30 g－15 g－9 g=6 g

即第一次反應(yīng)后剩余C質(zhì)量為：15 g－6g=9g。

又見(B)選項(xiàng)不正確。

易見反應(yīng)消耗A、B、C質(zhì)量之比為：m_A∶m_B∶m_C=15 g∶9 g∶6g=5∶3∶2

(C)選項(xiàng)不正確。

答案：D

4.提示：由題得 NiO 晶體結(jié)構(gòu)(如右圖)。其體積為：

V = (a×10^－8cm)³

右圖向三維空間延伸，它平均擁有的 Ni^2＋、O^2－數(shù)目為：

N(Ni^2＋) =N(O^2－) =×4 ==N(NiO)

由密度公式得：

ρ(NiO) =。

(2)(電荷守恒法)設(shè) 1 mol Ni_0.97O 中含Ni^3＋物質(zhì)的量為x，則Ni^2＋的物質(zhì)的量為(0.97 mol－x)；根據(jù)電荷守恒得：

3x＋2×(0.97 mol－x)=1 mol×2 x=0.06 mol

N(Ni^3＋)∶N(Ni^2＋)=0.06 mol∶(0.97 mol－0.06 mol)=6∶91

答案：(1)          (2)6∶91