守恒法让化学高考计算快人一步

张永富

高考是知识、能力与技巧的较量，在有限的时间内，时间决定成败.大多数考生不是不会做高考题，而是时间不够，尤其是理综考试，很难完成全卷. “守恒法”解题就是以某种守恒作为依据，寻找某种恒等关系解题的基本思路.其特点是可以避开某些繁琐的中间过程，避免书写复杂的化学反应方程式，提高解题速度和准确度.同时守恒法的应用也是历年高考的重点.守恒法解题的关键是寻找守恒关系，列代数方程式求未知数.

一、质量守恒法：其依据是化学反应前后各物质的质量总和不变.

例1 某固体物质X加热分解2X=Y+2Z+4W，生成物均为气体，现测得生成的混合气体在标准状况下的体积为500 mL，质量为0.51克，则X的摩尔质量约为（ ）.

A.22.85 g/mol B.79.97 g/mol

C.159.94 g/mol D.45.69 g/mol

解析 X的摩尔质量是指1 mol X所具有的质量.标准状况下，500 mL气体的物质的量为500 mL÷22400 mL/mol=5/224 mol，混合气体平均摩尔质量为0.51 g÷5/224 mol=22.85 g/mol.若X的物质的量为2 mol，产物的物质的量之和为7 mol，质量为7 mol×22.85 g/mol=159.95 g，由质量守恒定律得，2 mol X质量也为159.95 g，所以，X得摩尔质量约为159.95 g÷2 mol≈79.97 g/mol.正确选项为B.

二、体积守恒法：其依据是某些化学反应反应前后气体分子数不变.

例2 将10 g CS2在11.2 L氧气中充分反应，恢复到原状况.求所得混合气体的体积.

解析 该反应的反应式为：

CS2（l）+3O2（g）CO2（g）+2SO2（g）.

不知温度压强，无法判断哪种物质过量，这道题似乎无答案.但从反应式可看出，该反应反应前后气体分子数相等，不管CS2是否完全反应，气体在相同状况下的体积是定值.因此，不用计算，所得混合气体的体积为11.2 L.

三、原子守恒法：其依据是某变化过程中原子数不变.

例3 标准状况下，甲烷、一氧化碳和乙炔的混合气体8.96 L，完全燃烧生成二氧化碳26.4 g，求混合气体中乙炔的体积.

解析 混合气体物质的量为8.96 L÷22.4 L/mol=0.4 mol；26.4 g二氧化碳的物质的量为26.4 g÷44 g/mol=0.6 mol.三种气体混合，只给两个数据，似乎条件不足.由碳原子守恒可知，1 mol CH4和CO燃烧均生成1 mol CO2，而1 mol C2H2燃烧生成2 mol CO2，显然，CO2与原混合气体物质的量之差就等于乙炔的物质的量.所以，乙炔的物质的量为：0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol.乙炔的体积为4.48 L.

四、离子守恒法：其依据是在化学变化中，某离子的物质的量不变.

例4 将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好沉淀完全，用去NaOH溶液100 mL，求NaOH溶液的浓度.

解析 当Fe3+、Al3+刚好沉淀完全时，溶液中溶质只有硫酸钠，而Na+全部来源于NaOH，且变化过程中Na+的量不变.因为n（Na+）∶n（SO2-4）=2∶1，所以，n（NaOH）=n（Na+）=2n（SO2-4）=（H+），c（NaOH）=200 mL×0.1 mol/L÷100 mL=0.2 mol/L

五、电子守恒法：其依据是氧化反应过程中，氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数.

例5 将0.02 mol铜片投入一定量浓度的足量硝酸中使其充分反应，用烧瓶收集全部气体.将烧瓶倒立于水槽中，再慢慢通入一定量氧气，烧瓶中恰好充满水.求通入的氧气在标准状况下的体积.

解析 硝酸被铜还原得到的气体成分较复杂，有一氧化氮，也有二氧化氮.由关系式4NO2+O2+2H2O4HNO3和4NO+3O2+2H2O4HNO3可知，在“烧瓶中恰好充满水”的过程中，只有氧气是氧化剂，而在NO2和NO的生成过程中，只有铜做还原剂.所以，铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数.

n（O2）= 0.02 mol×2÷4=0.01 mol， 标准状况下的体积是： 0.01 mol×22.4 L/mol=0.224 L

六、化合价守恒：依据是化合物中正负化合价代数和为零.

例6 铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，求生成沉淀的质量.

解析 最终生成的沉淀是Mg（OH）2和Cu（OH）2，其质量等于合金的质量加上俩金属离子所结合的OH-的质量.将N2O4折算成NO2，相当于共生成二氧化氮气体0.23 mol，由氮元素化合价变化可知，合金形成金属阳离子共失去0.23 mol e-，根据化合物中正负化合价代数和为零，使金属离子沉淀共需0.23 mol OH-.所以，生成沉淀的质量为：4.6 g+m（OH-）=4.6 g+0.23 mol×17 g/mol=8.51 g.

七、元素守恒法：依据是化学变化过程中，同种元素的存在形式可以不同，但其质量不变.

例7 某铁的氧化物，用7 mol/L的盐酸100 mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56 L氯气时，刚好使溶液中Fe2+完全转化为Fe3+.则该氧化物的化学式是 （ ）.

A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7

解析 此题反应过程较复杂，但是，铁的氧化物中的氧元素和氯化氢中的氢元素全部结合生成水；铁元素则全部转化为Fe3+，和全部氯原子结合最终得FeCl3.所以，n（O）=n（H） ÷2=0.1 L×7 mol/L÷2=0.35 mol，n（Fe）=n（Cl）÷3= （0.1 L×7 mol/L+0.56 L÷22.4 L/mol×2） ÷3=0.25 mol，n（Fe）∶n（O）= 0.25 mol∶0.35 mol=5∶7.故正确选项为D.

高考是知识、能力与技巧的较量，在有限的时间内，时间决定成败.大多数考生不是不会做高考题，而是时间不够，尤其是理综考试，很难完成全卷. “守恒法”解题就是以某种守恒作为依据，寻找某种恒等关系解题的基本思路.其特点是可以避开某些繁琐的中间过程，避免书写复杂的化学反应方程式，提高解题速度和准确度.同时守恒法的应用也是历年高考的重点.守恒法解题的关键是寻找守恒关系，列代数方程式求未知数.

一、质量守恒法：其依据是化学反应前后各物质的质量总和不变.

例1 某固体物质X加热分解2X=Y+2Z+4W，生成物均为气体，现测得生成的混合气体在标准状况下的体积为500 mL，质量为0.51克，则X的摩尔质量约为（ ）.

A.22.85 g/mol B.79.97 g/mol

C.159.94 g/mol D.45.69 g/mol

解析 X的摩尔质量是指1 mol X所具有的质量.标准状况下，500 mL气体的物质的量为500 mL÷22400 mL/mol=5/224 mol，混合气体平均摩尔质量为0.51 g÷5/224 mol=22.85 g/mol.若X的物质的量为2 mol，产物的物质的量之和为7 mol，质量为7 mol×22.85 g/mol=159.95 g，由质量守恒定律得，2 mol X质量也为159.95 g，所以，X得摩尔质量约为159.95 g÷2 mol≈79.97 g/mol.正确选项为B.

二、体积守恒法：其依据是某些化学反应反应前后气体分子数不变.

例2 将10 g CS2在11.2 L氧气中充分反应，恢复到原状况.求所得混合气体的体积.

解析 该反应的反应式为：

CS2（l）+3O2（g）CO2（g）+2SO2（g）.

不知温度压强，无法判断哪种物质过量，这道题似乎无答案.但从反应式可看出，该反应反应前后气体分子数相等，不管CS2是否完全反应，气体在相同状况下的体积是定值.因此，不用计算，所得混合气体的体积为11.2 L.

三、原子守恒法：其依据是某变化过程中原子数不变.

例3 标准状况下，甲烷、一氧化碳和乙炔的混合气体8.96 L，完全燃烧生成二氧化碳26.4 g，求混合气体中乙炔的体积.

解析 混合气体物质的量为8.96 L÷22.4 L/mol=0.4 mol；26.4 g二氧化碳的物质的量为26.4 g÷44 g/mol=0.6 mol.三种气体混合，只给两个数据，似乎条件不足.由碳原子守恒可知，1 mol CH4和CO燃烧均生成1 mol CO2，而1 mol C2H2燃烧生成2 mol CO2，显然，CO2与原混合气体物质的量之差就等于乙炔的物质的量.所以，乙炔的物质的量为：0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol.乙炔的体积为4.48 L.

四、离子守恒法：其依据是在化学变化中，某离子的物质的量不变.

例4 将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好沉淀完全，用去NaOH溶液100 mL，求NaOH溶液的浓度.

解析 当Fe3+、Al3+刚好沉淀完全时，溶液中溶质只有硫酸钠，而Na+全部来源于NaOH，且变化过程中Na+的量不变.因为n（Na+）∶n（SO2-4）=2∶1，所以，n（NaOH）=n（Na+）=2n（SO2-4）=（H+），c（NaOH）=200 mL×0.1 mol/L÷100 mL=0.2 mol/L

五、电子守恒法：其依据是氧化反应过程中，氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数.

例5 将0.02 mol铜片投入一定量浓度的足量硝酸中使其充分反应，用烧瓶收集全部气体.将烧瓶倒立于水槽中，再慢慢通入一定量氧气，烧瓶中恰好充满水.求通入的氧气在标准状况下的体积.

解析 硝酸被铜还原得到的气体成分较复杂，有一氧化氮，也有二氧化氮.由关系式4NO2+O2+2H2O4HNO3和4NO+3O2+2H2O4HNO3可知，在“烧瓶中恰好充满水”的过程中，只有氧气是氧化剂，而在NO2和NO的生成过程中，只有铜做还原剂.所以，铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数.

n（O2）= 0.02 mol×2÷4=0.01 mol， 标准状况下的体积是： 0.01 mol×22.4 L/mol=0.224 L

六、化合价守恒：依据是化合物中正负化合价代数和为零.

例6 铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，求生成沉淀的质量.

解析 最终生成的沉淀是Mg（OH）2和Cu（OH）2，其质量等于合金的质量加上俩金属离子所结合的OH-的质量.将N2O4折算成NO2，相当于共生成二氧化氮气体0.23 mol，由氮元素化合价变化可知，合金形成金属阳离子共失去0.23 mol e-，根据化合物中正负化合价代数和为零，使金属离子沉淀共需0.23 mol OH-.所以，生成沉淀的质量为：4.6 g+m（OH-）=4.6 g+0.23 mol×17 g/mol=8.51 g.

七、元素守恒法：依据是化学变化过程中，同种元素的存在形式可以不同，但其质量不变.

例7 某铁的氧化物，用7 mol/L的盐酸100 mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56 L氯气时，刚好使溶液中Fe2+完全转化为Fe3+.则该氧化物的化学式是 （ ）.

A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7

解析 此题反应过程较复杂，但是，铁的氧化物中的氧元素和氯化氢中的氢元素全部结合生成水；铁元素则全部转化为Fe3+，和全部氯原子结合最终得FeCl3.所以，n（O）=n（H） ÷2=0.1 L×7 mol/L÷2=0.35 mol，n（Fe）=n（Cl）÷3= （0.1 L×7 mol/L+0.56 L÷22.4 L/mol×2） ÷3=0.25 mol，n（Fe）∶n（O）= 0.25 mol∶0.35 mol=5∶7.故正确选项为D.

高考是知识、能力与技巧的较量，在有限的时间内，时间决定成败.大多数考生不是不会做高考题，而是时间不够，尤其是理综考试，很难完成全卷. “守恒法”解题就是以某种守恒作为依据，寻找某种恒等关系解题的基本思路.其特点是可以避开某些繁琐的中间过程，避免书写复杂的化学反应方程式，提高解题速度和准确度.同时守恒法的应用也是历年高考的重点.守恒法解题的关键是寻找守恒关系，列代数方程式求未知数.

一、质量守恒法：其依据是化学反应前后各物质的质量总和不变.

例1 某固体物质X加热分解2X=Y+2Z+4W，生成物均为气体，现测得生成的混合气体在标准状况下的体积为500 mL，质量为0.51克，则X的摩尔质量约为（ ）.

A.22.85 g/mol B.79.97 g/mol

C.159.94 g/mol D.45.69 g/mol

解析 X的摩尔质量是指1 mol X所具有的质量.标准状况下，500 mL气体的物质的量为500 mL÷22400 mL/mol=5/224 mol，混合气体平均摩尔质量为0.51 g÷5/224 mol=22.85 g/mol.若X的物质的量为2 mol，产物的物质的量之和为7 mol，质量为7 mol×22.85 g/mol=159.95 g，由质量守恒定律得，2 mol X质量也为159.95 g，所以，X得摩尔质量约为159.95 g÷2 mol≈79.97 g/mol.正确选项为B.

二、体积守恒法：其依据是某些化学反应反应前后气体分子数不变.

例2 将10 g CS2在11.2 L氧气中充分反应，恢复到原状况.求所得混合气体的体积.

解析 该反应的反应式为：

CS2（l）+3O2（g）CO2（g）+2SO2（g）.

不知温度压强，无法判断哪种物质过量，这道题似乎无答案.但从反应式可看出，该反应反应前后气体分子数相等，不管CS2是否完全反应，气体在相同状况下的体积是定值.因此，不用计算，所得混合气体的体积为11.2 L.

三、原子守恒法：其依据是某变化过程中原子数不变.

例3 标准状况下，甲烷、一氧化碳和乙炔的混合气体8.96 L，完全燃烧生成二氧化碳26.4 g，求混合气体中乙炔的体积.

解析 混合气体物质的量为8.96 L÷22.4 L/mol=0.4 mol；26.4 g二氧化碳的物质的量为26.4 g÷44 g/mol=0.6 mol.三种气体混合，只给两个数据，似乎条件不足.由碳原子守恒可知，1 mol CH4和CO燃烧均生成1 mol CO2，而1 mol C2H2燃烧生成2 mol CO2，显然，CO2与原混合气体物质的量之差就等于乙炔的物质的量.所以，乙炔的物质的量为：0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol.乙炔的体积为4.48 L.

四、离子守恒法：其依据是在化学变化中，某离子的物质的量不变.

例4 将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好沉淀完全，用去NaOH溶液100 mL，求NaOH溶液的浓度.

解析 当Fe3+、Al3+刚好沉淀完全时，溶液中溶质只有硫酸钠，而Na+全部来源于NaOH，且变化过程中Na+的量不变.因为n（Na+）∶n（SO2-4）=2∶1，所以，n（NaOH）=n（Na+）=2n（SO2-4）=（H+），c（NaOH）=200 mL×0.1 mol/L÷100 mL=0.2 mol/L

五、电子守恒法：其依据是氧化反应过程中，氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数.

例5 将0.02 mol铜片投入一定量浓度的足量硝酸中使其充分反应，用烧瓶收集全部气体.将烧瓶倒立于水槽中，再慢慢通入一定量氧气，烧瓶中恰好充满水.求通入的氧气在标准状况下的体积.

解析 硝酸被铜还原得到的气体成分较复杂，有一氧化氮，也有二氧化氮.由关系式4NO2+O2+2H2O4HNO3和4NO+3O2+2H2O4HNO3可知，在“烧瓶中恰好充满水”的过程中，只有氧气是氧化剂，而在NO2和NO的生成过程中，只有铜做还原剂.所以，铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数.

n（O2）= 0.02 mol×2÷4=0.01 mol， 标准状况下的体积是： 0.01 mol×22.4 L/mol=0.224 L

六、化合价守恒：依据是化合物中正负化合价代数和为零.

例6 铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，求生成沉淀的质量.

解析 最终生成的沉淀是Mg（OH）2和Cu（OH）2，其质量等于合金的质量加上俩金属离子所结合的OH-的质量.将N2O4折算成NO2，相当于共生成二氧化氮气体0.23 mol，由氮元素化合价变化可知，合金形成金属阳离子共失去0.23 mol e-，根据化合物中正负化合价代数和为零，使金属离子沉淀共需0.23 mol OH-.所以，生成沉淀的质量为：4.6 g+m（OH-）=4.6 g+0.23 mol×17 g/mol=8.51 g.

七、元素守恒法：依据是化学变化过程中，同种元素的存在形式可以不同，但其质量不变.

例7 某铁的氧化物，用7 mol/L的盐酸100 mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56 L氯气时，刚好使溶液中Fe2+完全转化为Fe3+.则该氧化物的化学式是 （ ）.

A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7

解析 此题反应过程较复杂，但是，铁的氧化物中的氧元素和氯化氢中的氢元素全部结合生成水；铁元素则全部转化为Fe3+，和全部氯原子结合最终得FeCl3.所以，n（O）=n（H） ÷2=0.1 L×7 mol/L÷2=0.35 mol，n（Fe）=n（Cl）÷3= （0.1 L×7 mol/L+0.56 L÷22.4 L/mol×2） ÷3=0.25 mol，n（Fe）∶n（O）= 0.25 mol∶0.35 mol=5∶7.故正确选项为D.