探析守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

郭 慶

(江蘇徐州市第三中學(xué) 221000)

守恒定律是化學(xué)中的基本定律，紛繁復(fù)雜的化學(xué)世界中雖然會發(fā)生許許多多的變化，但是不管怎樣變化，其物理量的值是固定不變的.

一、高中化學(xué)中的守恒法

1.原理

在化學(xué)中守恒定律表現(xiàn)為各種化學(xué)物質(zhì)與物質(zhì)之間雖然會在一定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是發(fā)生反應(yīng)之后的物質(zhì)，不管是其物質(zhì)總量還是構(gòu)成物質(zhì)的基本元素方面都是與之前的物質(zhì)相一致的.

2.守恒法在高中化學(xué)解題中的基本使用步驟

在解題中運用時，首先要分析各物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)之后出現(xiàn)了哪些變化，其次，據(jù)此對物質(zhì)變化各量之間的關(guān)系進(jìn)行明確.最后，通過題目中的已知條件以及之前做出的對各物質(zhì)量的分析，從中找出隱藏關(guān)系，進(jìn)而實現(xiàn)對化學(xué)題目的解答.

二、高中化學(xué)解題過程中守恒法的具體運用

1.質(zhì)量守恒法

質(zhì)量守恒法是指任何物質(zhì)在一個孤立的系統(tǒng)中，不管發(fā)生何種變化，經(jīng)歷何種化學(xué)反應(yīng)過程，物質(zhì)的總量是始終不會改變的.

例1 有甲、乙、丙這三種物質(zhì)構(gòu)成的混合物，其中甲有25g，乙有10g，丙有5g，將該物質(zhì)放入到密閉的容器當(dāng)中并加熱，待其發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)后停止加熱.經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)這時容器中甲成分為10g，乙成分為21g，且反應(yīng)過程當(dāng)中生成了一種新的物質(zhì)戊，則化學(xué)反應(yīng)后，反應(yīng)物甲、乙、丙與生成物戊之間的質(zhì)量比的關(guān)系.

解析解析該題目時，應(yīng)該從該化學(xué)反應(yīng)發(fā)生之前甲、乙、丙三個物質(zhì)的物質(zhì)總量來入手，該總量即經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后甲、乙、丙以及新的生成物戊的總量.在此基礎(chǔ)上再弄清楚生產(chǎn)物和反應(yīng)物各是哪些以及參與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和生產(chǎn)物的質(zhì)量.在該題目中，甲和丙物質(zhì)的質(zhì)量有所減少因此可以判定他們?yōu)榉磻?yīng)物，其中甲的質(zhì)量為25g-10g=15g，丙的質(zhì)量為5g，總量相加少于反應(yīng)之前的總量40g，因此乙和戊為生成物，其中乙的質(zhì)量為21g-10=11g.根據(jù)質(zhì)量守恒定律，將新的生成物戊設(shè)為x，則甲+丙=乙+戊，即15g+5g=11g+x，由此可計算出x=9g.所以該題目中各物質(zhì)之間的質(zhì)量比即為15∶11∶5∶9.

2.電子守恒法

電子守恒法最主要是應(yīng)用于高中化學(xué)中的氧化還原反應(yīng)中，在一個化學(xué)反應(yīng)中，電子不論如何轉(zhuǎn)移即得失或者偏移，電子的總數(shù)都是守恒不變的.通俗來講，即一方失去的電子數(shù)也就是另一方得到的電子數(shù).運用這一守恒定律，就可以高效的解決氧化還原反應(yīng)中的計算題目.

例2 將14 g的銅銀合金放入到濃度一定的硝酸中，讓其發(fā)生完全反應(yīng)，將該反應(yīng)中生成的氣體放入到標(biāo)準(zhǔn)狀況的水中，正好能夠被完全吸收，求該銅銀合金中銅的質(zhì)量.

解析該題目的實質(zhì)為銅銀遇氧后發(fā)生了氧化反應(yīng)，根據(jù)電子守恒定律：x(Cu)×2+x(Ag)=x(O2)×4,通過計算可得合金中銅的質(zhì)量為3.2 g.

3.電荷守恒法

電荷守恒法是指電解質(zhì)溶液永遠(yuǎn)都保持著電中性的性質(zhì)，就可以利用溶解在電解質(zhì)溶液中的陽離子所帶的正電荷的數(shù)量和陰離子所帶的負(fù)電荷的數(shù)量是相同的這一原理來進(jìn)行解題.即(陽離子的物質(zhì)的量×陽離子的價數(shù))=(陰離子的物質(zhì)的量×陰離子的價數(shù))，或者是(陽離子的物質(zhì)的量的濃度×陽離子的價數(shù))=(陰離子的物質(zhì)的量濃度×陰離子的價數(shù)).

例3 需要配置其中含有NH4Cl 50 mol、KCl 16 mol、K2SO4含量24 mol的營養(yǎng)液，將其用于無土栽培中.其制作原料為KCl、NH4Cl以及(NH4)2SO4，求這三種物質(zhì)物質(zhì)的量分別為多少.

A.2、64、24 B.64、2、24 C.16、54、24 D.31、16、50

4.元素守恒法

元素守恒是指在一具體溶液中，某一成分的原始濃度等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和，也就是說不管元素在溶液中發(fā)生怎樣的變化，形式產(chǎn)生了怎樣的改變，它的元素總量是不變的.

例4 在1 L 1 mol/L NaOH溶液中，通入0.8 mol CO2，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生了新的物質(zhì)NaHCO3和Na2CO3,求該新的生成物的量之比.

解析將NaHCO3和Na2CO3中物質(zhì)的量分別設(shè)置為A和B，根據(jù)元素守恒定律，A+B=0.8，再根據(jù)鈉原子守恒定律，A+2B=1，據(jù)此可以解答出A為0.6，B為0.2，所以A∶B=3∶1.

綜上所述，守恒法在高中化學(xué)解題中的運用方式多種多樣，但其主要的核心即通過巧妙的運用守恒法，從而對化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行深入的分析，從中找出解題規(guī)律，幫助學(xué)生更好、更快的找到解題思路，不斷提高學(xué)生的化學(xué)解題能力.但要注意，在高中化學(xué)解題過程中使用守恒法時，方法要正確，才能夠最終達(dá)到事半功倍的解題效果.

[1]林紅.化學(xué)簡便計算——守恒法在解題中的應(yīng)用[J].亞太教育,2016(12):286.

[2]衷明華.淺析守恒法在化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].江西化工,2015(03):192-193.

[3]董桂花.守恒法在高中化學(xué)計算題中的應(yīng)用[J].延邊教育學(xué)院學(xué)報,2013(06):120-122.