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典型考题

反应热与焓变 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 基于守恒法原理,通过追踪特定元素或电荷在反应前后的数量不变,快速求解复杂化学计算问题的典型题型。

从哪来 建立在 2.1 守恒法 之上。

为什么 化学反应的本质是原子重新组合,遵循质量守恒、电荷守恒和电子守恒定律。在复杂的多步反应或混合物计算中,直接追踪中间产物极其繁琐且易错。守恒法利用“起点”和“终点”的状态,跳过中间过程,直接建立已知量与未知量之间的等量关系,从而将复杂的化学计量问题转化为简单的代数方程,这是解题效率最高且逻辑最严密的方法。

适合:逻辑严密、擅长代数运算的学生** **核心思路:列方程法。** 1. **识别守恒对象
明确题目中哪个量是“不变”的(如某元素原子数、总电荷数、得失电子数)。 2. 建立等式:根据“反应前总量 = 反应后总量”列出方程。 3. 求解:解方程得出答案。 *示例*:若求混合溶液中某离子浓度,直接设未知数,利用电荷守恒 $c(Na^+) + c(H^+) = c(Cl^-) + c(OH^-)$ 列式。
适合:形象思维强、对抽象公式恐惧的学生** **核心思路:原子追踪法(“找朋友”)。** 1. **画路径
在纸上画出反应物到生成物的箭头,忽略中间步骤。 2. 数人头:把守恒的元素想象成“人”,反应前有多少个“人”,反应后必须还是多少个“人”,不管他们换了什么衣服(化合物)。 3. 对账:直接对比反应前后该元素的总摩尔数或总质量。 *示例*:$Na_2CO_3$ 加热分解,不管中间怎么变,钠原子(Na)的数量从头到尾没变,直接拿 $Na$ 的量去算最终产物。
适合:基础薄弱、容易在复杂情境中迷失的学生** **核心思路:极端假设法 + 守恒验证。** 1. **简化模型
假设混合物中只含某一种物质,看是否满足守恒条件。 2. 调整比例:如果一种物质不满足,再引入第二种物质,利用守恒关系确定比例。 3. 验证:最后用另一个守恒量(如电荷或电子)进行交叉验证,确保答案唯一且合理。 *示例*:在氧化还原反应中,先假设还原剂完全反应,计算所需氧化剂,若不符,则按比例调整,始终盯着“电子得失总数相等”这一铁律。
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练一道
基础题
将 10.6 g $Na_2CO_3$ 固体溶于水配成 100 mL 溶液,求该溶液中 $Na^+$ 的物质的量浓度。
变式
某混合气体由 $NO_2$ 和 $O_2$ 组成,将其通入水中恰好完全反应生成硝酸。若混合气体总体积为 4.48 L(标准状况),求生成硝酸的物质的量。
看解答过程
1. 计算溶质物质的量:$n(Na_2CO_3) = \frac{m}{M} = \frac{10.6 \text{ g}}{106 \text{ g/mol}} = 0.1 \text{ mol}$。 2. 应用守恒法:根据钠元素守恒,1 mol $Na_2CO_3$ 含有 2 mol $Na^+$。 故 $n(Na^+) = 2 \times n(Na_2CO_3) = 2 \times 0.1 \text{ mol} = 0.2 \text{ mol}$。 3. 计算浓度:$c(Na^+) = \frac{n(Na^+)}{V} = \frac{0.2 \text{ mol}}{0.1 \text{ L}} = 2 \text{ mol/L}$。
试试手自己判
检测题
向 100 mL 某浓度的 $Ba(OH)_2$ 溶液中通入 2.24 L $CO_2$(标准状况),反应后溶液中只存在一种溶质。求原 $Ba(OH)_2$ 溶液的物质的量浓度。
看答案和判分标准
答案:0.2 mol/L
判对标准:
1. 正确判断出溶质为 $Ba(HCO_3)_2$(因为只存在一种溶质且 $CO_2$ 过量或恰好生成酸式盐,若生成 $BaCO_3$ 则会有沉淀,题目暗示溶液,且 $CO_2$ 与 $Ba(OH)_2$ 1:1 生成 $BaCO_3$,1:2 生成 $Ba(HCO_3)_2$。此处 $n(CO_2)=0.1$ mol。若生成 $BaCO_3$,需 $Ba(OH)_2$ 0.1 mol;若生成 $Ba(HCO_3)_2$,需 $Ba(OH)_2$ 0.05 mol。题目说“只存在一种溶质”,通常指可溶性盐。若生成 $BaCO_3$ 沉淀,溶液中无溶质或仅水,不符合“溶质”语境,故应为 $Ba(HCO_3)_2$)。
*修正思考*:若 $CO_2$ 少量,生成 $BaCO_3$ 沉淀,溶液中无溶质(或极少量 $Ba(OH)_2$ 剩余,但题目说只存在一种溶质,通常指反应产物)。若 $CO_2$ 过量,生成 $Ba(HCO_3)_2$,它是可溶的。
$n(CO_2) = 2.24/22.4 = 0.1$ mol。
反应:$Ba(OH)_2 + 2CO_2 = Ba(HCO_3)_2$。
根据 Ba 守恒或化学计量数,$n(Ba(OH)_2) = \frac{1}{2} n(CO_2) = 0.05$ mol。
$c(Ba(OH)_2) = 0.05 \text{ mol} / 0.1 \text{ L} = 0.5 \text{ mol/L}$。

*再次审题*:如果生成 $BaCO_3$,反应为 $Ba(OH)_2 + CO_2 = BaCO_3 \downarrow + H_2O$。此时溶液中无溶质(水除外)。题目说“只存在一种溶质”,这通常排除了沉淀情况,指向 $Ba(HCO_3)_2$。

最终确认答案:0.5 mol/L。

*等等,让我重新检查常见考题陷阱*。
如果 $CO_2$ 是 2.24L (0.1 mol)。
情况1:$Ba(OH)_2$ 过量,溶质是 $Ba(OH)_2$ 和 $BaCO_3$(沉淀)。溶液中有 $Ba(OH)_2$。
情况2:恰好 1:1,溶质无($BaCO_3$ 沉淀)。
情况3:$CO_2$ 过量,溶质是 $Ba(HCO_3)_2$。
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