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摘 要：化学学科中的计算是将化学基本概念、基本原理、元素及化合物知识和化学实验等结合起来，解决问题的一种能力，它涉及到化学和数学两门学科知识，通过计算，可以进一步巩固化学基础知识。在解题时应用一些技巧，不但能节省时间，还能提高解题的准确率。
关键词：化学计算；守恒；技巧应用
中图分类号：G633文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）04-0286-01
化学反应的实质是分子分解成原子，原子间重新组合，根据质量守恒定律，可以推出化学反应中的其他守恒，如：质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系进行解题的方法叫做守恒法。守恒的实质：利用物质变化过程中某一特定的量固定不变而找出量之间的关系，基于宏观统览全局而避开细枝末节，简化步骤，方便计算[1]。简单地说，就是用化学反应过程中始终不变的量来解决问题。目的是简化步骤，方便计算。下面将列举几个例题说明守恒法在解题中的应用。
一、质量守恒
质量守恒就是化学反应中反应物的质量总和等于生成物的质量总和。根据质量守恒定律，可列等式：
1.反应物的质量总和=生成物的质量总和；
2.参加反应的反应物总质量=生成的生成物总质量；
3.稀释或浓缩溶液后（溶质不挥发、不析出）原溶液溶质质量=稀释或浓缩后溶质质量
二、原子守恒
从本质上讲，原子守恒和质量守恒是一致的，原子守恒是微观的，宏观上就表现为质量守恒。在化学反应前后，各元素的原子的种类、数目没有改变。所以，在一切化学反应中都存在着质量守恒及原子守恒。
三、电荷守恒
电荷守恒就是在化合物、混和物、溶液、胶体等体系中，电荷的代数和为零，就是阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
四、电子转移守恒
氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化，其本质是在反应中有电子发生了转移。由于物质间得失电子数相等，所以，在有化合价升降的元素间存在化合价升降总数相等的守恒关系，因而有电子得失守恒。
【例】将0.093mol纯铁溶于过量的稀硫酸中，在加热下用0.025mol KNO3去氧化其中的Fe2+，余下的Fe2+用12mL 0.3mol/L的KMnO4溶液才能完全氧化MnO4-→Mn2+则NO3-的还原产物是（ ）
（A）NO2 （B）NO （C）N2O （D）NH3
解析：根据电子守恒。0.093mol Fe2+共失去电子0.093mol，設N的化合价由+5价降为x价，则可列出0.093=0.012×0.3×5+0.025x解之得x=3。NO3-中N元素化合价降3。所以选B。
五、综合守恒关系
【例】将10g铁粉置于40mL较浓的硝酸中，微热完全反应时，收集到NO2和NO混合气体1792mL（标准状况下），还残留4.4g固体。求：
（1）该反应中被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比；
（2）原硝酸的物质的量浓度；
（3）NO2和NO的体积比；
解析：由题意可知，残留固体必为铁，则生成的盐为Fe（NO3）2，反应掉的铁为：10g-4.4g=5.6g，即0.1mol，铁与浓HNO3共热，开始放出的气体为NO2，由于反应一段时间后，硝酸由浓变稀，则放出的气体为NO，易求得收集到的NO2和NO的混合气体共0.08mol。
（1）由N原子守恒有：n（被还原的HNO3）：n（未被还原的HNO3）
被还原的硝酸生成NO、NO2，根据N元素守恒，n被还原（HNO3）=n（NO、NO2）=1.792L/22.4（mol·L-1）=0.08mol
参加反应Fe的物质的量=（10g-4.4g）/56（g·mol-1）=0.1mol，未被还原的硝酸生成硝酸亚铁，故n未被还原（HNO3）=2n[Fe（NO3）2]=0.1mol×2=0.2mol，反应被还原的硝酸的物质的量为0.08mol，未被还原的硝酸的物质的量为0.2mol；根据N元素守恒：n（HNO3）=2n[Fe（NO3）2]+n（NO、NO2）=0.2mol+0.08mol=0.28mol，故原硝酸溶液的物质的量浓度=0.28mol/0.04L=7mol/L。
（3）令混合气体在NO、NO2的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积及电子转移守恒列方程：x+y=0.08；3x+y=0.2，解得x=0.06、y=0.02，故NO、NO2的体积之比=0.06mol：0.02mol=3：1。所以，混合气体的成分为NO、NO2，二者体积之比为3：1.
六、守恒法的使用原则
解题时，我们必须要明确守恒量并选择正确的守恒法，才能快速准确地解题。所以，我们要了解每种守恒法的特点及使用条件。
1.当溶液中存在多种阴阳离子时，可以考虑电荷守恒。
2.当化学反应为氧化还原反应时，要注意电子转移守恒。
3.当题干中涉及到多个化学反应，而且未知量较多的情况下，可以考虑观察元素的转化途径及存在方式，注意原子守恒或元素守恒。
4.在某个化学反应中，反应物和生成物的量确定，可以考虑质量守恒。
（作者单位：哈尔滨师范大学）
参考文献：
[1]李迪.化学计算中的几种特殊方法.教育教学论坛.2012（28）
关键词：化学计算；守恒；技巧应用
中图分类号：G633文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）04-0286-01
化学反应的实质是分子分解成原子，原子间重新组合，根据质量守恒定律，可以推出化学反应中的其他守恒，如：质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系进行解题的方法叫做守恒法。守恒的实质：利用物质变化过程中某一特定的量固定不变而找出量之间的关系，基于宏观统览全局而避开细枝末节，简化步骤，方便计算[1]。简单地说，就是用化学反应过程中始终不变的量来解决问题。目的是简化步骤，方便计算。下面将列举几个例题说明守恒法在解题中的应用。
一、质量守恒
质量守恒就是化学反应中反应物的质量总和等于生成物的质量总和。根据质量守恒定律，可列等式：
1.反应物的质量总和=生成物的质量总和；
2.参加反应的反应物总质量=生成的生成物总质量；
3.稀释或浓缩溶液后（溶质不挥发、不析出）原溶液溶质质量=稀释或浓缩后溶质质量
二、原子守恒
从本质上讲，原子守恒和质量守恒是一致的，原子守恒是微观的，宏观上就表现为质量守恒。在化学反应前后，各元素的原子的种类、数目没有改变。所以，在一切化学反应中都存在着质量守恒及原子守恒。
三、电荷守恒
电荷守恒就是在化合物、混和物、溶液、胶体等体系中，电荷的代数和为零，就是阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
四、电子转移守恒
氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化，其本质是在反应中有电子发生了转移。由于物质间得失电子数相等，所以，在有化合价升降的元素间存在化合价升降总数相等的守恒关系，因而有电子得失守恒。
【例】将0.093mol纯铁溶于过量的稀硫酸中，在加热下用0.025mol KNO3去氧化其中的Fe2+，余下的Fe2+用12mL 0.3mol/L的KMnO4溶液才能完全氧化MnO4-→Mn2+则NO3-的还原产物是（ ）
（A）NO2 （B）NO （C）N2O （D）NH3
解析：根据电子守恒。0.093mol Fe2+共失去电子0.093mol，設N的化合价由+5价降为x价，则可列出0.093=0.012×0.3×5+0.025x解之得x=3。NO3-中N元素化合价降3。所以选B。
五、综合守恒关系
【例】将10g铁粉置于40mL较浓的硝酸中，微热完全反应时，收集到NO2和NO混合气体1792mL（标准状况下），还残留4.4g固体。求：
（1）该反应中被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比；
（2）原硝酸的物质的量浓度；
（3）NO2和NO的体积比；
解析：由题意可知，残留固体必为铁，则生成的盐为Fe（NO3）2，反应掉的铁为：10g-4.4g=5.6g，即0.1mol，铁与浓HNO3共热，开始放出的气体为NO2，由于反应一段时间后，硝酸由浓变稀，则放出的气体为NO，易求得收集到的NO2和NO的混合气体共0.08mol。
（1）由N原子守恒有：n（被还原的HNO3）：n（未被还原的HNO3）
被还原的硝酸生成NO、NO2，根据N元素守恒，n被还原（HNO3）=n（NO、NO2）=1.792L/22.4（mol·L-1）=0.08mol
参加反应Fe的物质的量=（10g-4.4g）/56（g·mol-1）=0.1mol，未被还原的硝酸生成硝酸亚铁，故n未被还原（HNO3）=2n[Fe（NO3）2]=0.1mol×2=0.2mol，反应被还原的硝酸的物质的量为0.08mol，未被还原的硝酸的物质的量为0.2mol；根据N元素守恒：n（HNO3）=2n[Fe（NO3）2]+n（NO、NO2）=0.2mol+0.08mol=0.28mol，故原硝酸溶液的物质的量浓度=0.28mol/0.04L=7mol/L。
（3）令混合气体在NO、NO2的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积及电子转移守恒列方程：x+y=0.08；3x+y=0.2，解得x=0.06、y=0.02，故NO、NO2的体积之比=0.06mol：0.02mol=3：1。所以，混合气体的成分为NO、NO2，二者体积之比为3：1.
六、守恒法的使用原则
解题时，我们必须要明确守恒量并选择正确的守恒法，才能快速准确地解题。所以，我们要了解每种守恒法的特点及使用条件。
1.当溶液中存在多种阴阳离子时，可以考虑电荷守恒。
2.当化学反应为氧化还原反应时，要注意电子转移守恒。
3.当题干中涉及到多个化学反应，而且未知量较多的情况下，可以考虑观察元素的转化途径及存在方式，注意原子守恒或元素守恒。
4.在某个化学反应中，反应物和生成物的量确定，可以考虑质量守恒。
（作者单位：哈尔滨师范大学）
参考文献：
[1]李迪.化学计算中的几种特殊方法.教育教学论坛.2012（28）