淺談守恒定律在初中化學(xué)解題中的運(yùn)用

[摘 要]

正確理解并應(yīng)用守恒定律是初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，學(xué)生掌握好守恒思想有助于中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)。采用守恒定律進(jìn)行解題，可以簡(jiǎn)化思路，進(jìn)而可以方便快捷地解決試題。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的題目簡(jiǎn)單化，結(jié)合初三化學(xué)教學(xué)實(shí)際，選取部分常見(jiàn)類型的守恒定律的化學(xué)試題，探討守恒定律如何解析初中化學(xué)試題。

[關(guān)鍵詞]

初中化學(xué);守恒定律;解題方法指導(dǎo)

守恒思想在解決化學(xué)試題中會(huì)經(jīng)常用到，為解決化學(xué)題目提供了重要的指導(dǎo)思想。熟練運(yùn)用守恒思想，可以簡(jiǎn)單快速地解決問(wèn)題，減少不必要的計(jì)算過(guò)程，形成科學(xué)的思維方式。在應(yīng)用該思想過(guò)程中，應(yīng)注意重點(diǎn)把握化學(xué)變化的始態(tài)與終態(tài)，抓住其中的不變量，并建立一定的關(guān)系，從而簡(jiǎn)化思路，快速解題。無(wú)論是宏觀角度還是微觀角度，質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用比較廣泛。除了質(zhì)量守恒以外，常用的守恒法還有電荷守恒、物料守恒等，文章從這幾個(gè)方面探討守恒思想在初中化學(xué)題目中的應(yīng)用。

一、質(zhì)量守恒定律在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

質(zhì)量守恒定律是中學(xué)化學(xué)重要的基礎(chǔ)知識(shí)，是化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律，也是配平化學(xué)方程式的依據(jù)，往往也是中考的主要考點(diǎn)之一。因此，在初中化學(xué)學(xué)習(xí)中，考生需要正確理解、熟練掌握和準(zhǔn)確運(yùn)用質(zhì)量守恒定律。

（一）根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量守恒求解

質(zhì)量守恒定律是參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和，即反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等。那么，針對(duì)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生改變，且看如下例題：

例1：x克白磷和y克氧氣在恰好完全反應(yīng)下能生成z克的五氧化二磷，下列敘述中不正確的是（ ?）。

A.反應(yīng)前后磷原子總數(shù)和氧原子總數(shù)不變

B.x+y=z

C.反應(yīng)前后分子數(shù)總數(shù)不變

D.反應(yīng)前后磷元素和氧元素種類不變

在這道題中，明確指出該化學(xué)反應(yīng)恰好完全反應(yīng)，可以得出x+y=z這一信息。根據(jù)質(zhì)量守恒定律得知，化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量不變，反應(yīng)前后磷原子與氧原子的總數(shù)、質(zhì)量、性質(zhì)等不發(fā)生變化，但是在化學(xué)反應(yīng)中分子會(huì)破裂，分子總數(shù)會(huì)有變化，對(duì)各個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行分析得知，選項(xiàng)C的含義是不正確的。

例2：將干燥純凈的氯酸鉀和二氧化錳化合物裝入試管中，加熱制氧氣，待完全反應(yīng)后，測(cè)得剩余固體物質(zhì)質(zhì)量為10.7g，已知反應(yīng)前化合物的質(zhì)量為15.5g，求制得的氧氣的質(zhì)量為多少。

關(guān)于這題很多學(xué)生非常想計(jì)算剩余固體中二氧化錳與氯化鉀分別為多少，其實(shí)不需要計(jì)算這些混合物。根據(jù)題目提供的信息，剩余固體物質(zhì)數(shù)據(jù)10.7就是二氧化錳與氯化鉀混合物的質(zhì)量，不能直接根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算混合物中二氧化錳與氯化鉀具體多少。因此，根據(jù)質(zhì)量守恒定律得知，反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量不變，反應(yīng)前后固體混合物的質(zhì)量差就是生成氧氣的質(zhì)量。

（二）根據(jù)反應(yīng)前后某元素的質(zhì)量守恒求解

根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，同一種元素在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，知道某元素質(zhì)量守恒準(zhǔn)則，下面這類題目將會(huì)迎刃而解。

例3：將4.0g的某金屬樣品投入到100g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%的稀硫酸中，已知它們能完全反應(yīng)，測(cè)得生成物硫酸鹽中含硫、氧兩元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，試求此金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

對(duì)于這道題目提供的信息，利用質(zhì)量守恒定律中同一種元素在反應(yīng)前后質(zhì)量守恒可知，可以求得硫酸根的質(zhì)量，然后再根據(jù)硫酸鹽中硫和氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%這一信息，可以計(jì)算出正鹽的質(zhì)量，最后進(jìn)一步求得參加反應(yīng)的金屬質(zhì)量，則求得金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。這就是利用反應(yīng)前后某元素的質(zhì)量守恒尋找突破口，使得解題過(guò)程變得簡(jiǎn)單清晰。

（三）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后各原子的數(shù)目和種類守恒求解

有時(shí)候在面對(duì)眾多物質(zhì)時(shí)，我們需要牢牢抓住反應(yīng)前后元素的原子種類和個(gè)數(shù)守恒，能讓學(xué)生解題時(shí)可以把握解題方向，從而可以得心應(yīng)手解決這類題目：

例4：我們知道一氧化碳是常見(jiàn)的有毒大氣污染氣體，而五氧化二碘（化學(xué)式I2O5）可以檢測(cè)大氣中一氧化碳的含量，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：I2O5+5CO=I2+5A，求該化學(xué)方程式中生成物質(zhì)A的化學(xué)式。

對(duì)于這個(gè)題目提供的信息來(lái)看，可以利用質(zhì)量守恒定律來(lái)解決問(wèn)題，從物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后某元素原子數(shù)目與種類守恒來(lái)分析，不難求得A的化學(xué)式為CO2。

從以上幾道例題來(lái)看，質(zhì)量守恒定律可以概括為總質(zhì)量守恒、元素種類及質(zhì)量守恒、各元素的原子總數(shù)守恒，不可將其混淆，認(rèn)為是重量守恒、分子數(shù)守恒或體積守恒等。此外，關(guān)于反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量守恒，必然會(huì)涉及參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量的問(wèn)題。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)后的生成物，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)方程式配比關(guān)系知道哪些沒(méi)有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量，不可將未參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算在內(nèi)。

二、電荷守恒在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

電荷守恒應(yīng)用往往在化學(xué)溶液類的題目中，在各類化學(xué)溶液中也許存在著陰陽(yáng)離子，且陰陽(yáng)離子所帶的正負(fù)電荷總數(shù)目是相等的，然而陰陽(yáng)離子的數(shù)目未必相等。電荷守恒不但可以適用在一種溶質(zhì)溶液中，也同樣適用于多種溶質(zhì)溶液中。

例5：某溶液中含有Na+、CO32-、Cl-三種離子，且Na+與CO32-的個(gè)數(shù)比為5∶1，求溶液中CO32-、Cl-的個(gè)數(shù)比為_(kāi)_______。

對(duì)于這道溶液類的題目完全可以用電荷守恒定理解題，陰陽(yáng)離子中正負(fù)電荷的代數(shù)和為零。設(shè)此溶液中Na+、CO32-、Cl-三種離子的個(gè)數(shù)分別為5A、A、x，得出5A×（+1）+A×（-2）+x×（-1）=0，解得x=3A，因此得出故CO32-與Cl-的個(gè)數(shù)比為A∶3A=1∶3。

三、化合價(jià)守恒在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

化合價(jià)守恒是指化合物中正負(fù)化合價(jià)絕對(duì)值相等，也就是化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零。九年級(jí)是化學(xué)教學(xué)的啟蒙階段，認(rèn)識(shí)化學(xué)式，學(xué)會(huì)正確書寫化學(xué)式以及判斷一些化學(xué)式的正誤，是初中新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，而讓學(xué)生能正確、快速地寫出物質(zhì)的化學(xué)式或準(zhǔn)確無(wú)誤地判斷物質(zhì)化學(xué)式的對(duì)錯(cuò)，最簡(jiǎn)便的方法就是利用化合價(jià)守恒。

例6：寫出氧化鋁的化學(xué)式________。這是根據(jù)物質(zhì)的名稱，運(yùn)用化合價(jià)守恒寫出化學(xué)式。此物質(zhì)中鋁元素為+3價(jià)，氧元素為-2價(jià)，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則，采用十字交叉法，不難寫出氧化鋁的化學(xué)式為Al2O3。

還有一類題型解答也是運(yùn)用化合價(jià)守恒，那就是根據(jù)化學(xué)式求某元素的化合價(jià)。在化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和等于零是解答此類題的基礎(chǔ)，再根據(jù)化學(xué)式及化學(xué)式中無(wú)變價(jià)元素的化合價(jià)求有變價(jià)元素的化合價(jià)。

四、溶質(zhì)質(zhì)量守恒在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

在初中化學(xué)溶液實(shí)驗(yàn)中，溶質(zhì)的質(zhì)量不因溶液的加水稀釋或無(wú)溶質(zhì)晶體析出的濃縮而改變，也是遵循守恒定律。因此溶質(zhì)質(zhì)量守恒經(jīng)常用于溶液的計(jì)算，請(qǐng)看下面例題：

例7：在20℃時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的某溶液100g，要想改變?nèi)苜|(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從10%上升為20%，則需要蒸發(fā)掉多少克的水分？（提示：在20℃時(shí)，某飽和溶液濃度為28.6%）對(duì)于這道題而言，分析可知在蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)晶體析出，題目中隱含的關(guān)系就是溶質(zhì)在蒸發(fā)前后沒(méi)有發(fā)生變化，這是基于溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量守恒來(lái)解題。一旦從隱含的題目信息中找到了等量關(guān)系，問(wèn)題就迎刃而解了。若是碰到有關(guān)加水稀釋的計(jì)算，亦是如此。

五、結(jié)語(yǔ)

守恒思想在化學(xué)解題過(guò)程中起到了重要的作用，守恒思想是化學(xué)學(xué)科中的重要的思想，是化學(xué)題目中經(jīng)常會(huì)用到的方法。守恒觀在初中化學(xué)中的應(yīng)用過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的過(guò)程，在利用守恒觀解題時(shí)，應(yīng)首先必須明確每一種守恒法的特點(diǎn)，分析并找出題目中隱含的某種等量關(guān)系，采取巧妙地解題方法給予正確解答。教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)讓學(xué)生充分理解守恒思想，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用該思想進(jìn)行解題。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]楊俊峰.再談質(zhì)量守恒思想在初中化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用[J].理科考試研究（初中版），2014（7）.

[2]戴靜雷.守恒法在初中化學(xué)計(jì)算中的運(yùn)用[J].試題與研究（新課程論壇），2013（20）.

[3]邊春霞.質(zhì)量守恒定律在初中化學(xué)中的應(yīng)用[J].教育實(shí)踐與研究，2013（2）.

[4]萬(wàn)金漢.守恒思想在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版），2014（11）.

（責(zé)任編輯：張華偉）

作者簡(jiǎn)介：林秋香（1980-），女，福建莆田人，福建省莆田市媽祖中學(xué)一級(jí)教師，大學(xué)本科。研究方向：初中化學(xué)教育教學(xué)研究。