元素守恒法

“守恒法”在解铁和铁的化合物计算题中的应用在铁及其化合物有关的众多计算题中，能运用守恒关系解答的题型特别多。

解题时，巧用守恒关系，可取得事半功倍的效果。

现将其常见题型及守恒关系归纳如下：一、质量守恒质量守恒指参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成物的质量总和。

例１在２Ｌ硫酸铜和硫酸铁的混合溶液中，加入３０ｇ铁粉，最后得到２Ｌ０．２５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸亚铁溶液和２６ｇ固体沉淀物。

求原溶液中硫酸铜和硫酸铁的物质的量浓度各是多少？解析：设硫酸铁和硫酸铜的物质的量分别为ｘ和ｙ。

根据反应前后铁和铜的质量守恒得：５６ｇ／ｍｏｌ２ｘ＋６４ｇ／ｍｏｌｙ＋３０ｇ＝２Ｌ０．２５ｍｏｌ／Ｌ５６ｇ／ｍｏｌ＋２６ｇ①在由反应前后ＳＯ守恒得：３ｘ＋ｙ＝２Ｌ０．２５ｍｏｌ②由①②解得：ｘ＝０．１ｍｏｌ，ｙ＝０．２ｍｏｌ，所以，ｃ（硫酸铁）＝０．１ｍｏｌ／２Ｌ＝０．０５ｍｏｌ／Ｌ，ｃ（硫酸铜）＝０．２ｍｏｌ／２Ｌ＝０．１ｍｏｌ／Ｌ。

二、元素原子守恒元素原子守恒指在化学反应中，某种元素的原子个数（或物质的量、质量）反应前后保持不变。

例２把铁、氧化铁、氧化铜的混合粉末放入１１０ｍ１４ｍｏｌ／Ｌ的盐酸中，充分反应后产生８９６ｍｌＨ２（标准状况下），残留固体１．２８ｇ，过滤，滤液中无Ｃｕ２＋。

将滤液加水稀释到２００ｍｌ，测得其中Ｈ＋深度为０．４ｍｏｌ／Ｌ。

求原混合物的质量。

解析：因滤液显酸性（盐酸过量），所以残留固体只能为铜，因残留固体为铜，所以滤液中无Ｆｅ３＋。

转化关系如下：由铜元素守恒得：ｎ（ＣｕＯ）＝ｎ（Ｃｕ）＝１．２８ｇ／６４ｇ／ｍｏｌ＝０．０２ｍｏｌ由氯元素守恒得：２ｎ（ＦｅＣｌ２）＝ｎ（ＨＣｌ余）＝ｎ（ＨＣｌ总）＝０．４４ｍｏｌ，即，２ｎ（ＦｅＣｌ２）＋０．０８ｍｏｌ＝０．４４ｍｏｌ，则，ｎ（ＦｅＣｌ２）＝０．１８ｍｏｌ。

由氢元素守恒得：２ｎ（生成Ｈ２Ｏ）＋２ｎ（Ｈ２）＋ｎ（ＨＣｌ余）＝ｎ（ＨＣｌ总）＝０．４４ｍｏｌ，即，２ｎ（生成Ｈ２Ｏ）＋２（０．８９６Ｌ／２２．４Ｌ／ｍｏｌ）＋０．０８ｍｏｌ＝０．４４ｍｏｌ，则，ｎ（生成Ｈ２Ｏ）＝０．１４ｍｏｌ。

由氧元素守恒得：３ｎ（Ｆｅ２Ｏ３）＋ｎ（ＣｕＯ）＝ｎ（生成Ｈ２Ｏ），即，３ｎ（Ｆｅ２Ｏ３）＋０．０２ｍｏｌ＝０．４ｍｏｌ，则，ｎ（Ｆｅ２Ｏ３）＝０．０４ｍｏｌ。

由铁元素守恒得：ｎ（Ｆｅ）＋２ｎ（Ｆｅ２Ｏ３）＝ｎ（ＦｅＣｌ２），即，ｎ（Ｆｅ）＋２０．０４ｍｏｌ＝０．１８ｍｏｌ，则，ｎ（Ｆｅ）＝０．１ｍｌ。

综上可知，原混合物总质量为：５６ｇ／ｍｏｌ０．１ｍｏｌ＋１６０ｇ／ｍｏｌ０．０４ｍｏｌ＋８０ｇ０．０２ｍｏｌ＝１３．６ｇ。

三、气体体积守恒气体体积守恒指在有些化学反应中，反应前后气态物质的量不变，即在相同的条件下，反应前后气体的体积守恒。

例３将５．６ｇ铁粉和６．４ｇ硫粉在隔绝空气的条件下加热充分反应后冷却至室温，再在反应后的固体中加入足量的稀硫酸至固体不再溶解，所得到的气体在标准状况下的体积为（）。

Ａ．２．２４ＬＢ．６．７２ＬＣ．９．９６ＬＤ．４．４８Ｌ解析：加热时发生反应：Ｆｅ＋Ｓ＝ＦｅＳ，与足量稀硫酸发生反应可能为：ＦｅＳ＋Ｈ２ＳＯ４＝ＦｅＳＯ４＋Ｈ２Ｓ↑，Ｆｅ＋Ｈ２ＳＯ４＝ＦｅＳＯ４＋Ｈ２↑。

从上述反应方程式分析可发现：Ｆｅ→ＦｅＳ→Ｈ２Ｓ，Ｆｅ→Ｈ２，即１ｍｏｌＦｅ经充分反应后，最终总生成１ｍｏｌ气体（Ｈ２Ｓ或Ｈ２Ｓ和Ｈ２的混合气），而与硫粉质量无关。

因为题中铁粉为０．１ｍｏｌ，所以生成气体也恒为０．１ｍｏｌ，标准状况下为２．２４Ｌ。

故选Ａ。

四、电子守恒电子守恒指在氧化还原反应中，氧化剂得到电子的总物质的量等于还原剂失去电子的总物质的量。

例４将１４ｇ铁粉溶于１Ｌ稀硝酸中恰好完全反应，放出ＮＯ气体后称量所得溶液，发现比原溶液质量增加８ｇ，则原溶液中硝酸的浓度是（）。

Ａ．０．４ｍｏｌ／ＬＢ．０．６ｍｏ／ＬＣ．０．８ｍｏｌ／ＬＤ．１．０ｍｏｌ／Ｌ解析：按常规解法本题需先判断反应后铁的化和价，然后再根据方程式求解。

若运用守恒原理，则可避开繁琐的讨论和方程式的书写。

假设铁单质在反应中被氧化为＋ｎ价，由题意知：Ｆｅ→ｎｅ－→Ｆｅ（ＮＯ３）ｎ→ｎＨＮＯ３（反应中作酸的）１ｎｎ１４ｇ／５６ｇ／ｍｏｌ＝０．２５ｍｏｌ０．２５ｎｍｏｌ０．２５ｎｍｏｌ由题意知：产生ＮＯ气体的质量为：１４ｇ－８ｇ＝６ｇ，物质的量为：６ｇ／３０ｇ／ｍｏｌ＝０．２ｍｏｌ，则有：ＨＮＯ３（反应中作氧化剂的）→３ｅ－→ＮＯ１３１０．２ｍｏｌ０．６ｍｏｌ０．２ｍｏｌ据电子守恒得：０．２５ｎ＝０．６；又由氮元素守恒可知反应中共消耗ＨＮＯ３的物质的量为：０．２５ｎｍｏｌ＋０．２ｍｏｌ＝０．８ｍｏｌ。

故选Ｃ。

五、电荷数守恒电荷数守恒指在电解质溶液或离子化合物中，阳离子所带的正电荷数必定等于阴离子所带的负电荷数（电中性原理）。

例５已知：２Ｆｅ２＋＋Ｂｒ２＝２Ｆｅ３＋＋２Ｂｒ－，当向１００ｍｌＦｅＢｒ２溶液中通入标准状况下的Ｃｌ２３．３６Ｌ，充分反应后测得溶液中Ｃｌ－和Ｂｒ－的物质的量浓度相等，且无Ｆｅ２＋。

则原ＦｅＢｒ２溶液的物质的量浓度是多少？解析：由题目所给反应可知：Ｂｒ２的氧化性强于Ｆｅ３＋，因此通入Ｃｌ２后，Ｆｅ２＋被Ｃｌ２氧化成Ｆｅ３＋。

据题意知反应后的溶液中只有Ｆｅ３＋、Ｃｌ－和Ｂｒ－，且ｎ（Ｃｌ－）＝ｎ（Ｂｒ－）＝２ｎ（Ｃｌ２）＝２（３．３６Ｌ／２２．４Ｌ／ｍｏｌ）＝０．３ｍｏｌ。

据电荷数守恒知：３ｎ（Ｆｅ３＋）＝ｎ（Ｃｌ－）＝ｎ（Ｂｒ－）１＝０．３ｍｏｌ＋０．３ｍｏｌ＝０．６ｍｏｌ，得：ｎ（Ｆｅ３＋）＝０．２ｍｏｌ。

据铁元素守恒知：ｎ（ＦｅＢｒ２）＝ｎ（Ｆｅ２＋）＝ｎ（Ｆｅ３＋）＝０．２ｍｏｌ，故原ＦｅＢｒ２溶液的物质的量溶度是：０．２ｍｏｌ／０．１Ｌ＝２ｍｏｌ／Ｌ。

六、电量守恒电量守恒指在原电池或电解池装置中，内外电路通过的电量相等。

例６用惰性电极电解Ｆｅ２（ＳＯ４）３和ＣｕＳＯ４的混合溶液０．２Ｌ，Ｆｅ２（ＳＯ４）３和ＣｕＳＯ４的物质的量浓度均为０．０５ｍｏｌ／Ｌ，且已知２Ｆｅ３＋＋Ｃｕ＝Ｃｕ２＋＋２Ｆｅ２＋。

当电流强度为１００Ａ，通电３０ｓ时，求在阴极可析出金属多少克？（已知阿伏伽德罗常数为ＮＡ＝６．０２１０２３ｍｏｌ－１，电子电量为ｅ－＝１．６０１０－１９Ｃ）解析：分析以上电解过程可知：电解中通过的总电量为：Ｑ＝Ｉｔ＝１００Ａ３０ｓ＝３０００ＣＦｅ３＋＋ｅ－＝Ｆｅ２＋０．０５ｍｏｌ／Ｌ０．２Ｌ２＝０．０２ｍｏｌｎ１＝０．０２ｍｏｌ所以，当Ｆｅ３＋全部变成Ｆｅ２＋时，消耗的电量为：Ｑ１＝ｎ１ＮＡｅ－＝０．０２ｍｏｌ６．０２１０２３ｍｏｌ－１１．６０１０－１９Ｃ＝１９００Ｃ＜Ｑ据电量守恒，当通过电量１９００Ｃ时，Ｆｅ３＋全部变成Ｆｅ２＋，因此，将发生如下反应：Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ０．０５ｍｏｌ／Ｌ０．２Ｌ＝０．０１ｍｏｌｎ２＝０．０２ｍｏｌ所以，当Ｃｕ２＋全部变成Ｃｕ时，消耗的电量为：Ｑ２＝ｎ２ＮＡｅ－＝０．０２ｍｏｌ６．０２１０２３ｍｏｌ－１１．６０１０－１９Ｃ＝１９００＞Ｑ－Ｑ１＝３０００Ｃ－１９００Ｃ＝１１００Ｃ故可判断在通电３０ｓ时，只有部分Ｃｕ２＋变成Ｃｕ。

设在通电３０ｓ时生成Ｃｕ的物质的量为ｘ，Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕｘ２ｘｘ据电量守恒：２ｘＮＡｅ－＝Ｑ－Ｑ１＝１１００Ｃ，即２ｘ６．０２１０２３ｍｏｌ－１１．６０１０－１９Ｃ＝１１００Ｃ，解得ｘ＝０．０１１ｍｏｌ，所以，通电３０ｓ时阴极析出金属（铜）的质量为：ｍ（Ｃｕ）＝０．１１ｍｏｌ６４ｇ／ｍｏｌ＝７．０４ｇ。

七、综合守恒在实际的化学计算中，一道题中往往用到多种守恒关系，将各种守恒关系综合运用，可快速、准确的求解。

例７已知有关物质及离子的氧化性顺序为：浓Ｈ２ＳＯ４＞Ｆｅ３＋＞Ｈ＋。

现将３０ｇ铁粉（过量）与４４．０ｍｌ浓Ｈ２ＳＯ４在加热条件下充分反应，共收集到１１．２Ｌ气体（标准状况下），其质量为１９．６ｇ。

试计算：（１）浓Ｈ２ＳＯ４的物质的量浓度；（２）反应后剩余铁粉的质量。

解析略，答案为：（１）１８．２ｍｏｌ／Ｌ；（２）２．０ｇ。

如何用元素守恒法解这道题？！！！2012-11-09 12:36 ROSeeee黄牡丹| 来自手机知道| 分类：化学| 浏览164次氮的氧化物与NaOH发生反应如下：3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2O;NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O现有n mol的NO与m mol的NO2组成的混合气体用浓度a mol/l的NaOH吸收，问NaOH的溶液体积要详细！！老师说的n（N）=n（Na+）=n（NaOH）=m+n听不懂！30 mL一定浓度的硝酸溶液与5.12 g铜片反应，当铜片全部反应完毕后，共收集到气体2.24 L（标准状况下），则该硝酸溶液的物质的量浓度至少为？。

这两个解题的原理一样吗？扫描二维码下载下载知道APP10分钟有问必答!建议：可使用微信的“扫一扫”功能扫描下载分享到：2012-11-09 12:44 提问者采纳本题要说用氢氧化钠溶液恰好完全吸收氮氧化物题目才是最完整的。

观察方程式：3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2O;（1）钠盐NaNO3中钠离子与氮原子之比为1：1NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O（2）又知反应（1）中二氧化氮未完全反应的NO在反应（2）中完全被吸收生成了钠盐。

钠盐NaNO2中钠离子与氮原子之比也为1：1。

也就是说，只要氮氧化物生成了钠盐，钠离子物质的量就等于氮原子的物质的量，氮原子的物质的量等于NO和NO2的总量m+n，所以老师的分析是对的。

n（N）=n（Na+）=n（NaOH）=m+n“元素守恒法”在初中化学计算中的应用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。

守恒法：一般包括质量守恒、原子或原子团守恒、电荷守恒、电性守恒以及一些化学变化前后恒定不变的量等。

而在初中化学阶段中应用最多的是质量守恒，尤以元素守恒法的应用更为普遍。

元素守恒法，顾名思义，就是抓住反应前后某元素质量或质量和不变来简化计算的一种方法。

因此，涉及到多步复杂的化学过程的问题可以考虑元素守恒法。

下文就元素守恒的解题方法，以两个实例加以解答和分析。

例1：锌粉、铝粉、镁粉的混合物3.8g与一定质量的稀硫酸恰好完全反应，将反应后的混合物蒸发水份得固体硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁混合物11g，则反应中生成氢气的质量为A．0.15g B．0.20g C．0.30g D．0.45g分析：此题若根据化学方程式计算，很难入手。

若运用元素质量守恒的观点，抓住化学反应前后金属元素的质量守恒，即可得出硫酸根的质量=11g-3.8g=7.2g，再根据化学反应前后硫酸根的质量守恒，得出稀硫酸中溶质的质量=7.2g÷96/98=7.35g，最后求出氢气的质量为0.15g，故选A。