高考化学解题神器：物料守恒法

高考化学解题神器：物料守恒法

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来源

1.

https://wenku.csdn.net/answer/8ed15726008d4f00a0afdf13d29ff399

2.

http://www.360doc.com/document/24/0629/10/79930059_1127420871.shtml

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https://www.cnblogs.com/apachecn/p/18473551

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http://www.jy123.cc/bcms/zlxz/633.htm

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https://www.cnblogs.com/xrkforces/p/18178957/physics-power-and-energy

物料守恒是化学中的一个基本概念，指的是在溶液中，某一组分的原始浓度等于它以各种形式存在时的浓度之和。这一原理也被称为元素守恒或原子守恒，强调反应前后某种元素的原子数量不变。在高考化学中，掌握物料守恒原理能够帮助考生轻松应对各类复杂的化学计算题目。本文将通过具体实例，介绍如何运用物料守恒法解决高考化学中的相关问题。

物料守恒的核心思想是，在化学反应中，特定元素的原子总数保持不变。这意味着，无论物质如何转化，该元素的总质量始终相同。例如，在碳酸钠（Na₂CO₃）溶液中，钠离子（Na⁺）与碳酸根（CO₃²⁻）、碳酸氢根（HCO₃⁻）及碳酸（H₂CO₃）之间的关系遵循物料守恒：2[Na⁺] = [CO₃²⁻] + [HCO₃⁻] + [H₂CO₃]。

1. 电解质溶液中的物料守恒

在电解质溶液中，物料守恒常用于处理多元弱酸及其盐的混合溶液。例如，对于NaHCO₃溶液，若不考虑HCO₃⁻的电离和水解，Na⁺与HCO₃⁻的浓度相等。但实际中，HCO₃⁻会部分转化为CO₃²⁻或H₂CO₃，因此物料守恒式为：[Na⁺] = [HCO₃⁻] + [CO₃²⁻] + [H₂CO₃]。

2. 氧化还原反应中的物料守恒

在氧化还原反应中，物料守恒可以与电子守恒结合使用，帮助确定反应物和生成物的量。例如，已知一定量的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，同时有等量的MnO₄⁻被还原为Mn²⁺，可以通过物料守恒和电子守恒联合求解反应中各物质的量。

3. 复杂化学反应中的物料守恒

在处理复杂的化学反应体系时，物料守恒可以帮助简化计算过程。例如，在涉及多个反应步骤的工业流程题中，通过关注特定元素的守恒，可以避免繁琐的中间计算，直接求得最终产物的量。

1. 识别守恒元素：首先确定题目中涉及的守恒元素，通常是反应前后都存在的元素。

2. 建立守恒关系：根据反应方程式或溶液组成，建立守恒元素在反应前后的数量关系。

3. 列方程求解：将守恒关系转化为数学方程，结合题目给出的条件，求解未知量。

例题1：电解质溶液中的物料守恒

题目：将0.1mol/L的NaHCO₃溶液与0.1mol/L的Na₂CO₃溶液等体积混合，求混合后溶液中各碳酸物种的总浓度。

解析：混合后，Na⁺的总浓度为0.15mol/L。根据物料守恒，有：
[2[Na⁺] = 3([HCO₃⁻] + [CO₃²⁻] + [H₂CO₃])]
代入Na⁺的浓度，可求得各碳酸物种的总浓度。

例题2：氧化还原反应中的物料守恒

题目：在酸性条件下，用KMnO₄滴定FeSO₄溶液，反应完全时消耗了0.02mol的KMnO₄。求被氧化的Fe²⁺的物质的量。

解析：根据氧化还原反应中的电子守恒和物料守恒，有：
[MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O]
由反应方程式可知，1mol KMnO₄可以氧化5mol Fe²⁺，因此被氧化的Fe²⁺的物质的量为0.1mol。

掌握物料守恒原理及其应用技巧，可以有效提高高考化学的解题效率。无论是处理电解质溶液、氧化还原反应还是复杂化学反应体系，物料守恒都能帮助考生快速找到解题的关键点。通过巧妙运用这一原理，可以简化计算过程，节省宝贵的考试时间。