用守恒法解有关镁、铝和铁的计算题四川省营山二中 柏茂梁 李凌 有关金属的计算题,解题方法有多种,其中最重要的一种是守恒法,这种方法常常能快速,准确地解出较难的计算题!一、得失电子守恒与终态法结合例1：将5.1 g镁和铝投入500 ml 2 mol/L的盐酸中,生成氢气0.5 g,金属完全溶再加入4 mol/L的NaOH溶液,
(1)若要使生成的沉淀最多,则应加入NaOH溶液的体积是（ ）
A. 200 ml B. 250 ml C. 425 ml D. 560 ml
解析：要使生成的沉淀最多,Mg2+和Al3+全部生成Mg(OH)2和Al(OH)3 沉淀,溶液中溶质只含NaCl,据Na+与Cl-守恒有500×2=4×V（NaOH）,所以V（NaOH）=250 ml.
(2) 生成沉淀的质量最多是（ ）
A. 22.1 g B. 8.5 g C. 10.2 g D. 13.6 g
解析：从始态（金属镁和铝）到终态（Mg(OH)2和Al(OH)3）沉淀,固体增加的质量为OH-的质量,只要计算出OH-的物质的量即可,而OH-的物质的量等于反应中转移的电子的物质的量,因反应中生成氢气0.5 g,所以转移的电子的物质的量为氢气物质的量的2倍,即0.5 mol e,答案为 D.
例2：向100 ml水中投入K和Al共15 g,充分反应后,剩余金属为1.8 g
（1）计算放出H2多少升（标准状况下）
解析：剩余金属1.8 g只可能是Al（因钾要与水反应）,钾与水反应生成KOH和H2 ,KOH再与Al反应（因金属Al有剩余,所以生成的KOH完全反应）,2K +2H2O = 2KOH + H2↑①
2KOH + 2H2O + 2Al = 2NaAlO2 + 3 H2↑ ②
① + ②得：2K + 2Al+ 4H2O = 2NaAlO2 + 4H2↑
有关系式 金属质量～～～氢气体积（标准状况下）
66 g 44.8 L
V(H2) V(H2)=8.96L（2）过滤出未反应的金属,向滤液中逐滴加入4 mol/L的H2SO4溶液,生成沉淀的最大值是多少,此时消耗H2SO4溶液的体积是多少?
解析：据Al守恒有关系式：Al～～～～Al(OH)3可计算生成沉淀的质量.
要使生成的沉淀最多,Al3+全部生成Al(OH)3 沉淀,溶液中溶质只含K2SO4溶质,据K+与SO42-守恒有关系式
2 K～～～～H2SO4
2 mol 1 mol
0.2 mol 4×V（H2SO4）
V（H2SO4）=25 ml
（3）生成沉淀后,再加入H2SO4溶液,使沉淀刚好完全溶解,此时消耗H2SO4溶液的体积是多少?
解析：沉淀刚好完全溶解时,溶液中只有K2SO4 和Al2(SO4)3.由电荷守恒有：2n(SO42- )=3n(Al3+)+n(K+),所以有n(H2SO4)=3/2n(Al)+1/2n(K) 答案为100 ml.
二、电荷守恒的运用例3：将K2SO4和Al2(SO4)3和KAl(SO4)2三种混合溶液加H2SO4酸化.测得
C(SO42- )=0.105 mol/L,C(Al3+)=0.055 mol,pH=2.0(假设H2SO4完全电离为H+和SO42- )
则C（K+）为：
A. 0.045 mol/L B. 0.035 mol/L C. 0.055 mol/L D. 0.040 mol/L
解析：因pH=2.0 所以C（H+）= 0.01 mol/L,C（OH-）很小,忽略不计.根据电荷守恒有：C(K+）+ 3C(Al3+)+ C（H+）= 2C(SO42- ) 解之：C(K+）=0.035 mol/L例4：现有 K2SO4 和Al2(SO4)3和KAl(SO4)2的混合溶液,其中n(SO42- )=2 mol 向混合溶液逐滴加入KOH,使生成的沉淀刚好完全溶解时,消耗2 mol KOH溶液,求原溶液中的K+的物质的量?
解析：生成的沉淀刚好完全溶解时,消耗2 mol KOH溶液,由反应
Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O n(Al3+)=n(OH-)/4=0.5 mol
设原溶液中的K+的物质的量为n(K+原）,由电荷守恒,对原溶液有
n(K+原）+ 3n(Al3+) = 2n(SO42- ) ①
加入2 mol KOH溶液后,由电荷守恒有：
n(K+原）+ n(K+加入）= n(AlO2-) + 2n(SO42- ) ②
由Al元素守恒有：n(Al3+) = n(AlO2-) ③
联立①②③解得：n(K+原）=2.5 mol
例 5：某些化学试剂可用于净水.水处理中使用一种无机高分子,化学式为[Al2( OH)n Cl m·yHO]x,式中m等于
A. 3-n B. 6-n C. 6+n D. 3+n
解析：由电荷守恒有：3 n(Al3+)=n（OH-）+ m（Cl-）
即 3×2 = n + m m = 6-n
例6：非整数比化合物Fe0.95O具有NaCl晶体结构,由于n(Fe):n(O)
