守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析

【摘 要】在化學(xué)領(lǐng)域中，守恒定律作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性定律，是化學(xué)科學(xué)的主要特點(diǎn)。面對(duì)多元化學(xué)世界，守恒定律始終不變。在高中化學(xué)解題過程中，守恒法能夠?qū)⑽镔|(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中存在的聯(lián)系等呈現(xiàn)出來，較一般解題方式更為便利，能夠有效提高學(xué)生的解題效率，且有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)。文章從守恒法內(nèi)涵入手，并結(jié)合例題從質(zhì)量、元素等角度對(duì)守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究。

【關(guān)鍵詞】守恒法 高中化學(xué)解題 應(yīng)用

化學(xué)學(xué)科是人類社會(huì)發(fā)展的重要學(xué)科，也是高中教育教學(xué)體系的一部分?；瘜W(xué)作為一門實(shí)用性學(xué)科，對(duì)學(xué)生的邏輯思維、探究能力要求較高，為了提升教學(xué)時(shí)效性，重視對(duì)學(xué)生化學(xué)解題能力的培養(yǎng)是新課改對(duì)高中化學(xué)教學(xué)的具體要求。守恒法是化學(xué)學(xué)科的基本定律，能夠?qū)⑾鄬?duì)復(fù)雜的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡化處理，以此來提高運(yùn)算準(zhǔn)確性，且能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解和掌握。因此重視對(duì)守恒法在高中化學(xué)解題中應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、守恒法概述

守恒法是質(zhì)量守恒定律，也是現(xiàn)代化學(xué)的基礎(chǔ)，其具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一，質(zhì)量守恒定律?；瘜W(xué)是一門研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成的綜合性科學(xué)，守恒法能夠真實(shí)地反映出物質(zhì)的規(guī)律和變化情況。在化學(xué)反應(yīng)中，物質(zhì)守恒定律是必須要遵循的定律，任何化學(xué)反應(yīng)都無法將物質(zhì)完全消除，而是將其轉(zhuǎn)換為物質(zhì)原有結(jié)構(gòu)及形態(tài)，通過已知條件能夠計(jì)算出對(duì)應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量、濃度等?？梢?，守恒法是物質(zhì)不滅定律。

第二，能量守恒定律。化學(xué)主要研究物質(zhì)變化，以此來了解物質(zhì)運(yùn)動(dòng)永恒性特點(diǎn)，該定律能夠真實(shí)地揭示各類物質(zhì)守恒及轉(zhuǎn)化定律，其建立在哲學(xué)思想科學(xué)基礎(chǔ)之上，是不變與變的有機(jī)整合。在該定律當(dāng)中，物質(zhì)不滅始終是定律的根本。

二、守恒法在高中化學(xué)解題中應(yīng)用研究

守恒法是中學(xué)化學(xué)中應(yīng)用非常廣泛的一中解題技巧，它的優(yōu)點(diǎn)是用宏觀的統(tǒng)攬全局的方式列式，不去探求某些細(xì)微末節(jié)，直接利用化學(xué)變化過程中固定不變的守恒關(guān)系，快速建立計(jì)算式，巧妙地解答題目。守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用可以從以下幾個(gè)方面入手：

1.質(zhì)量守恒法的應(yīng)用

質(zhì)量守恒，是在化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)總質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化。

例1、在反應(yīng)X+2Y=R+2M中，已知R和M的摩爾質(zhì)量之比為22：9，當(dāng)1.6gX與Y完全反應(yīng)后，生成4.4gR，則在此反應(yīng)中Y和M的質(zhì)量比為（ ）

（A）16：9 （B）23：9 （C）32：9 （D）46：9

解析：X + 2Y = R + 2M

22 2*9

1.6g m 4.4g n

22/4.4g=18/n n=3.6g

1.6g+m=4.4g+3.6g m=6.4g

在此反應(yīng)中Y和M的質(zhì)量之比為 6.4g：3.6g=16：9

2.元素守恒法的應(yīng)用

元素守恒主要是在化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)元素的種類不會(huì)產(chǎn)生變化，而是形式上出現(xiàn)變化。因此針對(duì)高中化學(xué)問題來說，可以運(yùn)用元素守恒法解決問題。

例2、用1L10mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中CO32-和HCO3-的物質(zhì)的量濃度之比是（ ）

（A）1∶2 （B）2∶1 （C）2∶3 （ D）3∶2

解析：NaOH + CO2 → Na2CO3 + NaHCO3 + H2O

1.0mol 0.8molxmol ymol

分別依據(jù)Na元素和C元素守恒有2x+y=1.0 x+y=0.8，即可快速求解。

例3、38.4mg銅跟適量的濃HNO3反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到氣體22.4mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量可能是（）

A.1.0×10-3molB.1.6×10-3mol

C.2.×10-3molD.2.4×10-3mol

解析：硝酸在此反應(yīng)中表現(xiàn)酸性和氧化性

與Cu2+結(jié)合生成Cu（NO3）2即表現(xiàn)酸性的HNO3為

nHNO3（酸性）=2n（Cu）=2*0.0384/64==0.0012mol；

表現(xiàn)氧化性的HNO3量等于逸出的氣體量

nHNO3（氧化性）= n（NO）+n（NO2）=0.0224/22.4=0.001mol

所以反應(yīng)消耗硝酸物質(zhì)的量=0.0012+0.001=0.0022mol

3.電子守恒法的應(yīng)用

在氧化-還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子數(shù)總等于還原劑所失去的電子數(shù)，表現(xiàn)為化合價(jià)的升高和降低的總數(shù)相等。遇到氧化-還原反應(yīng)的計(jì)算問題，均可以運(yùn)用電子守恒法解決問題。

例4：將50.00ml0.098mol/L的羥氨（NH2OH）酸性溶液，與足量硫酸鐵在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe2+又恰好被49.00ml0.04mol/L的酸性KMnO4溶液所氧化。在上述反應(yīng)中，羥氨的氧化產(chǎn)物為（）。

A.NO2 B.NO C.N2O D.N2

解析：羥氨被Fe3+氧化，F(xiàn)e2+又被酸性KMnO4溶液所氧化。歸根結(jié)底羥氨失去電子被KMnO4所得到。NH2OH中N為-1價(jià)，設(shè)羥氨的氧化產(chǎn)物中N為x價(jià)，由電子守恒法可得：

x-（-1）×50.00mL×0.098mol/L=（7-2）×49.00ml×0.04mol/L

x=1 故此題答案為C。

2.4電荷守恒法的應(yīng)用

在離子反應(yīng)中，反應(yīng)前后電荷守恒；在溶液中陰陽離子所帶電荷總數(shù)相等都是電荷守恒的具體體現(xiàn)，遇到相關(guān)問題，可以利用守恒法解決問題。

例5：在一定條件下，RO3n-和I-發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：RO3n-+6I-+6H+= R-+3I2+3H2O。 RO3n-中R元素的化合價(jià)是______；直接利用反應(yīng)前后電荷守恒，可快速解答。

根據(jù)上文所述，守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用是新課改對(duì)高中化學(xué)教學(xué)的具體要求，且能夠在很大程度上提高學(xué)生解題速度。因此在教學(xué)過程中，教師要努力向?qū)W生滲透守恒法思想，幫助學(xué)生能夠提煉題目中的隱含條件，并列出守恒公式，逐漸培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，從而促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

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