守恆法是化學考試中必須要用到的一種解題方法,在中學化學考試中我們需要用到的三大守恆定律分別是電子守恆,元素守恆,電荷守恆。
一、電子守恆電子守恆是指在發生氧化還原反應時,氧化劑得到的電子數定等於還原劑失去的電子數。電子守恆法常用於氧化還原反應的有關計算及電解過程中電極產物的有關計算等。利用電子守恆法解題的步驟:首先找出氧化劑、還原劑及 其物質的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量,然後根據電子守恆列出等式。氧化劑的物質的量X每摩爾氧化劑得電子數還原劑的物質的量每摩爾還原劑失電子數即可解得。其解題方法大致有以下幾種:1.直接以電子守恆建立關係式,運用關係式進行計算, 如:用銅電極電解硫酸鈉溶液其陽極、陰極產物及轉移電子關係式為Cu 2e-~H2 -2OH-2.對於多步、連續的氧化還原反應則可根據「電子傳遞路徑」找出起始反應物與最終生成物之間的關係進行計算,忽略反應過程。如將ag銅投入V mL某濃度的硝酸中,銅完全溶解,用集氣瓶收集生成的氣體,然後將集氣瓶倒置於水面,再向集氣瓶中通入6 mL氧氣後,集氣瓶中充滿水。根據電子傳遞路徑:Cu→HNO3→O2,可得關係式:2Cu~O2. 3.以電子守恆為核心,建立起「等價代換」,也稱價態轉化。如用氫氧根離子或氯離子來沉澱某些金屬陽離子時,消耗的陰離子的物質的量等於金屬的「總正化合價數」。據此,可延伸為將金屬用非氧化性酸恰好溶解後,再用上述陰離子沉澱時,消耗的陰離子的物質的量等於金屬失去的電子的總物質的量。
二、元素守恆元素守恆 ,即化學反應前後各元素的種類不變,各元素原子的個數不變,其物質的量、質量也不變。元素守恆是質量守恆定律的具體體現。元素守恆法是巧妙地選擇反應體系中始終保持相等的某粒子,或以幾個連續的化學方程式前後某粒子(如原子、離子)的物質的量保持不變(或某兩種粒子的個數比保持不變)作為解題的依據。用這種方法計算只需要找到反應起始和終止時粒子的對應關係,即可通過簡單的守恆關係計算出結果。如金屬與硝酸反應,利用氮原子守恆,即硝酸總物質的量等於硝酸鹽中硝酸根離子及氮的氧化物的物質的量之和。
三、電荷守恆的意思就是任一電中性的東西比如化合物、混合物、單質、膠體等等,電荷的代數和為零,即正電荷總數與負電荷總數相等。電荷守恆還包括離子反應前後離子所攜帶的電荷數量總數不變。