高中化學解題思維中的守恒法策略探析

龍偉程

【摘要】 隨著新課改的普及與落實，高中化學的教學內(nèi)容不斷發(fā)生變化，這就要求學生在化學的解題思維上掌握有效地解決方法，方能促使自己在學習化學、解答難題中達到事半功倍的效果。守恒法在化學解題技巧上是最為基礎(chǔ)的方法，無論化學反應(yīng)是經(jīng)過多種相互作用后得出的化學量，在其變化中均遵守守恒定律，因此，筆者通過對簡單的例題進行分析，闡述質(zhì)量守恒、元素守恒、電子守恒、電荷守恒、化合價守恒等方面在高中化學解題中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 高中化學 守恒法 解題思維

【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2016）11-090-01

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前言

“守恒”的本意是指兒童在認識變化發(fā)展的事物時，始終保持其量的平衡，而在化學中的定義則表示為：不考慮在化學反應(yīng)中已經(jīng)發(fā)生了多少細節(jié)的變化，只考慮其變化前后的化學量是否處于守恒狀態(tài)。據(jù)相關(guān)的化學研究指出，在化學解題中只要根據(jù)守恒定律對化學反應(yīng)物進行分析，就會大幅度降低題目的難度以及節(jié)省了學生的解題時間，因為一切化學發(fā)應(yīng)都遵循守恒的定律，例如：質(zhì)量守恒、元素守恒、電子守恒等，所以要求學生在進行化學學習時重視守恒法的運用，促使自己在進行化學解題時做到準確分析其變量與不變量的關(guān)聯(lián)，從而達到學好化學的目的。下面筆者將以高中化學為背景，從幾點常見的守恒法進行題型的解析，具體如下。

一、質(zhì)量守恒

根據(jù)相關(guān)實驗的結(jié)果表明，物體的質(zhì)量始終具有不變性，無論是經(jīng)過溶解還是分隔或是進行其它物理或化學反應(yīng)，其質(zhì)量始終處于平衡狀態(tài)，可以將其歸納為：反應(yīng)前后的物質(zhì)總質(zhì)量不變、元素的種類不變、各元素的總質(zhì)量不變、原子的種類不變、原子的數(shù)目不變、原子的質(zhì)量不變等。

例題：在化學反應(yīng)2A+B=2C+D中，16gA和4gB恰好完全反應(yīng)生成9gC，若只有8gA參加其中的化學反應(yīng)，則生成D的質(zhì)量是多少？解析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，16gA和4gB恰好完全反應(yīng)生成9gC的同時必然生成11gD，如果只有8gA參加反應(yīng)，那么D的質(zhì)量則為5.5g.

二、元素守恒

元素守恒指的是在參加化學發(fā)應(yīng)的物質(zhì)中的元素種類、原子個數(shù)，以及同一種元素的質(zhì)量總和在反應(yīng)前后均成為相等關(guān)系。

例題：若24.5gKClO3和2gMnO2混合物加熱到質(zhì)量不再減少的程度，剩余固體質(zhì)量為16.9g，則反應(yīng)中產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量為多少？同時生成氯化鉀的質(zhì)量為多少？解析：在該反應(yīng)中MnO2是催化劑，其質(zhì)量在反應(yīng)前后中不發(fā)生改變，所以可以根據(jù)題目將其關(guān)系表示為m（KCl）=16.9g-2g=14.9g，又根據(jù)質(zhì)量守恒定律列舉m（KClO3）=m（KCl）+m（O2），所以氧氣的質(zhì)量應(yīng)為24.5g-14.9g=9.6g，而氯化鈉的質(zhì)量則為14.9g.

三、電子守恒

電子守恒指的是在氧化還原反應(yīng)的過程中，氧化劑得的電子總數(shù)與還原劑失的電子總數(shù)相同。

例題：24ml濃度為0.05mol/L的Na2SO3溶液，恰好與20ml濃度為0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)，則元素Cr在被還原的產(chǎn)物中的化合價是？解析：用電子守恒法，則可由題知K2Cr2O7為氧化劑，則Na2SO3為還原劑，S元素化合價變化由+4到+6；Cr元素的化合價變化由+6到+n.由此可得：0.05mol/L×24ml×2=0.02mol/L×20ml×（6-n）×2，得n=3.

四、電荷守恒

在化學反應(yīng)中，反應(yīng)物的電荷總數(shù)等于生成物的電荷總數(shù)，即在電中性體系中，陽離子帶的正電荷總量等于陰離子帶的負電荷的總量。

例題：將一段已除去表面氧化膜的鎂條在空氣中充分燃燒，燃燒產(chǎn)物溶于50mL1.8mol/L的鹽酸中，再用20mL0.90mol/L的NaOH溶液中和過量鹽酸。然后繼續(xù)向此溶液中加入過量NaOH溶液，逸出的氨氣用足量鹽酸充分吸收，鹽酸增重0.102克，試計算該鎂條質(zhì)量。解析：鹽酸被中和后，所得為NH4Cl、NaCl和MgCl2的混合溶液，其中NH4+可由蒸發(fā)出氨氣的質(zhì)量即鹽酸增重的質(zhì)量為0.102g÷17g/mol=0.006mol，Na+、Cl-物質(zhì)的量分別為0.020L×0.90mol/L、0.050L×1.8mol/L.可設(shè)Mg物質(zhì)的量為X，由溶液中電荷守恒，得X×2+0.006mol+0.020L×0.90mol/L=0.05L×1.8mol/L，X=0.033mol.

五、化合價守恒

化合價守恒是指化合物或混合物中正負化合價的絕對值相同。

例題：氯元素有多種化合價，也能形成多種化合物，在KCIO4、KCIO3、KCIO2、KCIO、CI2、HCI中，氯元素的化合價由高到低的規(guī)律進行排列，為什么？請予以說明。解析：根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零為依據(jù)，KCIO4中氯元素顯+1價，氧元素顯-2價，設(shè)KCIO4中氯元素的化合價為W，可得（+1）+W+（-2）×4=0，則W=+7；KCIO3中鉀元素顯+1價，氧元素顯-2價，設(shè)KCIO3中氯元素的化合價為Z，可得（+1）+Z+（-2）×3=0，則Z=+5；KCIO2中鉀元素顯+1價，氧元素顯-2價，設(shè)KCIO2中氯元素的化合價為X，可得（+1）+X+（-2）×2=0，則X=+3；KCIO中鉀元素顯+1價，氧元素顯-2價，設(shè)KCIO中氯元素的化合價為Y，可得（+1）+Y+（-2）=0，則Y=+1；根據(jù)單質(zhì)中元素的化合價為0，CI2屬于單質(zhì)，故氯元素的化合價為0；HCI中氯元素顯+1價，氧元素顯-2價，設(shè)KCI中氯元素的化合價為Q，可得（+1）+Q=0，則Q=-1，故氯元素的化合價由高到低排列。

結(jié)語

守恒法雖然在化學教學中屬于較為基礎(chǔ)的解題方法，但是卻貫穿于整個化學課程中，尤其是在推理和計算化學題的過程中，只有讓學生熟練地掌握化學中的守恒法，才能促進學生的推理能力以及解題能力，同時還培養(yǎng)學生的獨立思考能力，促進學生學習質(zhì)量的有效提升。

[ 參 考 文 獻 ]

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