守恒关系选用与陌生计算建模

题干越陌生，越要把信息翻译成“守恒账”。先判断哪一种量在反应或溶液中没有凭空增减，再把它写成能计算的关系式。四个情境中，守恒关系可以多选；但要选对当下真正用于建模的那一条。

从产物倒推组成

有机物燃烧后，碳和氢从哪里数？

某只含碳、氢、氧的有机物样品完全燃烧，测得生成 0.20 mol CO₂ 和 0.30 mol H₂O。建立求样品中碳、氢原子物质的量的第一步关系。

① 选择需要使用的守恒关系

元素守恒与原子守恒在这里表达同一依据，任选其一或同时选择均可。

元素守恒同种元素前后总量相同原子守恒方程式两边原子数相同电荷守恒溶液总正负电荷相等电子守恒失电子数等于得电子数

② 选出先写的关系式

设样品中元素原子的物质的量为 n(C)、n(H)。

n(C) = 2n(CO₂) n(H) = n(H₂O) n(C)=n(CO₂)，n(H)=2n(H₂O) n(C)+n(H)=n(CO₂)+n(H₂O)

情境 1 / 4

定量转化的去向追踪

样品中的氮转化为氨，信息该怎样接？

某含氮样品经处理后，其中的氮 全部、唯一地转化为 NH₃；测得 n(NH₃)=0.050 mol。忽略处理过程中的其他元素，样品含氮原子的物质的量如何确定？

① 选择需要使用的守恒关系

氮全部进入氨，可用元素守恒或原子守恒；两者同时选也成立。

元素守恒追踪氮元素的总量原子守恒核对方程式原子数电荷守恒处理离子溶液电荷电子守恒处理氧化还原得失电子

② 选出可直接计算的关系式

每个 NH₃ 分子中含有 1 个氮原子。

n(N)=3n(NH₃) n(N)=n(NH₃)=0.050 mol n(N)=n(NH₃)/3 n(N)=0.050 mol × 14 g·mol⁻¹

情境 2 / 4

看不见的正负账

溶液里谁在抵消谁的电荷？

向水中加入 Na₂SO₄，溶液中主要存在 Na⁺ 和 SO₄²⁻。若溶液中 n(SO₄²⁻)=0.010 mol，在没有其他离子参与时，怎样确定 Na⁺ 的物质的量？

① 选择需要使用的守恒关系

这里比较的不是“离子个数相同”，而是正负电荷的代数和为零。

元素守恒追踪反应前后的元素原子守恒核对化学方程式电荷守恒总正、负电荷相抵电子守恒氧化还原的电子转移

② 选出可直接计算的关系式

单位电荷数要乘进物质的量，正负号只表示性质，不参与“多少”的比较。

n(Na⁺)=n(SO₄²⁻)=0.010 mol n(Na⁺)+n(SO₄²⁻)=0 n(Na⁺)=n(SO₄²⁻)/2 n(Na⁺)=2n(SO₄²⁻)=0.020 mol

情境 3 / 4

氧化还原的隐形账本

酸性高锰酸根氧化 Fe²⁺，比例从何而来？

在酸性溶液中，MnO₄⁻ 被还原为 Mn²⁺，Fe²⁺ 被氧化为 Fe³⁺。若有 0.020 mol MnO₄⁻ 恰好反应，计算参与反应的 Fe²⁺ 的物质的量时，应先写哪条关系？

① 选择需要使用的守恒关系

先看化合价：Mn 从 +7 到 +2；Fe 从 +2 到 +3。

元素守恒元素种类与总量不凭空改变原子守恒配平各元素原子数电荷守恒配平离子方程式电荷电子守恒失电子总数等于得电子总数

② 选出可直接计算的关系式

每个 MnO₄⁻ 得 5 e⁻；每个 Fe²⁺ 失 1 e⁻。

n(Fe²⁺)=5n(MnO₄⁻)=0.100 mol n(Fe²⁺)=n(MnO₄⁻)=0.020 mol 2n(Fe²⁺)=7n(MnO₄⁻) n(Fe²⁺)=n(MnO₄⁻)/5

情境 4 / 4

有机物燃烧后，碳和氢从哪里数？

① 选择需要使用的守恒关系

② 选出先写的关系式

样品中的氮转化为氨，信息该怎样接？

① 选择需要使用的守恒关系

② 选出可直接计算的关系式

溶液里谁在抵消谁的电荷？

① 选择需要使用的守恒关系

② 选出可直接计算的关系式

酸性高锰酸根氧化 Fe²⁺，比例从何而来？

① 选择需要使用的守恒关系

② 选出可直接计算的关系式

遇到新题时，先问这四句话