化学计算,巧用守恒
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守恒，是指某个物理量在变化过程前后保持数值不变。在化学计算中，守恒法是一种重要的解题技巧，它是利用某个物理量在反应前后保持不变的关系，只抓起始状态和最终状态，忽略中间过程，快速理清物质之间的错综关系，从而使复杂的过程简单化。利用守恒法，可以使大篇幅的文字量迅速变为简单的算式，既节省解题时间，又减少计算量，也提高了结果的准确率。
在化学计算中，常用到的守恒关系有：质量守恒，原子守恒，物料守恒，电荷守恒，得失电子守恒等。
1.质量守恒
质量守恒是指在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
例1.某固体物质A在一定条件下加热分解，产物都是气体，分解方程式为：2A=B+2C+2D，测得生成的混合气体对H2的相对密度为d，则A的相对分子质量为（）
A.7d B.5d C.2.5d D.2d
解析：由生成的混合气体对H2的相对密度为d，可得混合气体的平均摩尔质量为2dg。根据质量守恒定律，2molA的质量等于5mol混合气体的质量，即10dg，所以A的摩尔质量为10dg/2mol=5dg/mol。
答案：B
2.原子守恒
原子守恒是指在化学反应前后，每种元素的种类及原子的个数保持不变。
例2.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）的气体，所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为（）
A.11.2g B.5.6g
C.2.8g D.无法计算
解析：由所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，判断最后溶液中溶质全部是FeCl2，由化学式FeCl2知：2n（Fe2+）=n（Cl-），n（Cl-）=n（HCl）=0.1L×1mol/L=0.1mol，则n（Fe2+）=0.05mol。又由于两份混合物质量相同，所以m（Fe）=0.05mol×56g/mol=2.8g。
答案：C
3.得失电子守恒
得失电子守恒是指在氧化还原反应中还原剂失去电子总数与氧化剂得到电子总数相等，表现为化合价升降总数相等。
例3.足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68L标况下的O2混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/L的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗氢氧化钠溶液的体积是多少？
解析：铜与浓硝酸反应，得到的NO2、N2O4、NO混合气体恰好与1.68L标况下的O2、水反应生成硝酸。则整个过程中HNO3反应前后没有变化，相当于Cu失去的电子都被O2得到，根据得失电子守恒，铜失去电子的物质的量=氧气得到电子的物质的量，即1.68L÷22.4L/mol×4=0.3mol，Cu2+的物质的量为0.15mol，所以消耗NaOH的物质的量为0.3mol，则NaOH体积为：0.3mol/5mol/L=0.06L，即60mL。
答案：60mL
4.电荷守恒
电荷守恒是指由于溶液保持电中性导致溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数相等。
例4.已知某植物营养液的成分为KCl、K2SO4和ZnSO4，其中K+、Cl-、Zn2+的物质的量分别为0.7mol、0.3mol、0.1mol。则营养液中硫酸根离子的物质的量为_______。
解析：根据溶液中的电荷守恒负离子和正离子所带的电荷是相等的，设硫酸根为nmol，则2n+0.3=0.7+0.1×2，n=0.3。
答案：0.3mol
5.物料守恒
物料守恒即溶液中某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。物料守恒实际上属于原子守恒和质量守恒。
例5.为测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL13.5mol/L的浓硝酸中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L（标准状况），并测得溶液的pH=0。假定反应后溶液体积仍为80mL，求合金中银的质量。
解析：认为气体为NO2与NO的混合物，气体的物质的量就是被还原的HNO3的物质的量。
根据物料守恒，n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（AgNO3）+n（HNO3剩余）+n（NOx）
即13.5×0.08=2n（Cu）+n（Ag）+1×0.08+0.3
又根据64n（Cu）+108n（Ag）=30.0，解得n（Ag）=0.1mol，n（Cu）=0.3mol，所以银的质量为0.1mol×108g/mol=10.8g。
答案：10.8g
文中列举几道例题，能够体现出守恒思想在高中化学计算中的重要性，且守恒法的确使复杂的问题用简单途径解决了，为学生在考试中节省了更多的时间。
（作者单位：河北省沧州市第一中学）