淺析守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

王天晴

(山西省太原市第四十八中 030006)

淺析守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

王天晴

(山西省太原市第四十八中 030006)

在高中化學(xué)的解題中，不能一味地按照固有的解題方法去思考問(wèn)題，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程趨于復(fù)雜化，還會(huì)影響到最后計(jì)算出的結(jié)果的準(zhǔn)確性.守恒法是高中化學(xué)的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，它有助于加強(qiáng)我們對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)也給化學(xué)解題提供了一種新的思路.對(duì)此，結(jié)合具體的例題，對(duì)守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供同學(xué)們相互交流、學(xué)習(xí).

守恒法；化學(xué)；解題；應(yīng)用

在化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)將守恒法運(yùn)用到解題過(guò)程中去.無(wú)論是何種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)物的總質(zhì)量、化合價(jià)升降總數(shù)等都符合守恒這一定律.而在具體的解題思路中，不要執(zhí)著于生成物與反應(yīng)物總質(zhì)量等細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，而是應(yīng)該將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，只需要考慮化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的一些化學(xué)、物理量的原始形態(tài)和最終形態(tài).這樣一來(lái)，就省略掉了許多不必要的計(jì)算步驟，能夠有效地提高我們的解題效率.

一、守恒法在解題當(dāng)中的應(yīng)用

1.質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒定律需要滿足一定的條件，即化學(xué)反應(yīng)必須在一個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)進(jìn)行.在這個(gè)過(guò)程中，不管化學(xué)過(guò)程出現(xiàn)什么樣的變化，化學(xué)反應(yīng)物與生成物的總質(zhì)量應(yīng)該是一致的.在解決具體的化學(xué)應(yīng)用題時(shí)，應(yīng)充分把握來(lái)這一基本規(guī)律，再進(jìn)行計(jì)算推理.

下面將用一個(gè)簡(jiǎn)單的例題來(lái)論述具體的推理過(guò)程.

例1 某種混合物是由a，b，c三種物質(zhì)構(gòu)成的，其中三者的質(zhì)量分別是25 g、10 g、5 g.過(guò)一段時(shí)間，把這個(gè)混合物放入一個(gè)密閉的容器內(nèi)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行加熱.在化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，物質(zhì)的質(zhì)量產(chǎn)生了明顯的變化，具體為：a為10 g，b為21 g.此外，還生產(chǎn)了一種新的物質(zhì)d.求這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，生成物與反應(yīng)物之間的質(zhì)量比.

按照常規(guī)的思維，應(yīng)先求出c物質(zhì)變化后的量，然后再一步一步對(duì)生成物和反應(yīng)物之間的質(zhì)量比進(jìn)行計(jì)算.由此可見，這個(gè)題目的求解過(guò)程會(huì)變得十分麻煩.但是仔細(xì)對(duì)已知的條件進(jìn)行分析，提取出其中的重要信息：對(duì)參與化學(xué)反應(yīng)的不同物質(zhì)質(zhì)量的總和進(jìn)行計(jì)算，問(wèn)題就會(huì)迎刃而解了.通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，此過(guò)程中，a，c的質(zhì)量都在減少，這兩者都屬于反應(yīng)物.利用反應(yīng)前后質(zhì)量相減的辦法，可以得出參與反應(yīng)的c質(zhì)量為5 g，a為15 g.相反，b，d的質(zhì)量都會(huì)增加，這兩者屬于生成物.顯而易見，b的生成物為11 g，再利用質(zhì)量守恒的方法，就可以計(jì)算出d的質(zhì)量為9 g.接著，各種物質(zhì)的質(zhì)量比就浮出水面了.

2.元素守恒

元素守恒定律指化學(xué)物質(zhì)在參與反應(yīng)后，元素的種類和原子個(gè)數(shù)將會(huì)與反應(yīng)前的數(shù)量相同，它們?cè)谖镔|(zhì)的量和質(zhì)量上的比例是一樣的.值得注意的是，元素守恒定律分為兩種情況，一種是離子守恒，還有一種是原子守恒.在化學(xué)反應(yīng)中，只需要明白反應(yīng)前后，離子(或原子)的數(shù)量是恒定的就可以了.在利用元素守恒定律解決問(wèn)題時(shí)，可以忽視化學(xué)方程式不計(jì)，直接找到反應(yīng)前后離子或者原子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，問(wèn)題就變得簡(jiǎn)單了.

這里以例題二為例，對(duì)元素守恒定律進(jìn)行探討.

例2 分別在1 L 1 mol/L的NaOH溶液中，通入0.8 mol二氧化碳，等到反應(yīng)完全后，求所獲得溶液中NaHCO3同Na2CO3兩者間的質(zhì)量比.

和質(zhì)量守恒定律是一樣的道理，在這一題中，假設(shè)我們?nèi)匀桓鶕?jù)一般的化學(xué)方程式求解，就需要先寫出參與反應(yīng)的所有化學(xué)方程式，這個(gè)過(guò)程相對(duì)繁瑣.為了更好地開發(fā)思維，應(yīng)利用已有的條件，轉(zhuǎn)換一種思考方式去解決問(wèn)題.根據(jù)元素守恒定律，在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，參與反應(yīng)的原子種類和數(shù)目都不會(huì)發(fā)生改變.在這道題中，參與反應(yīng)的鈉離子和碳原子滿足元素守恒定律.所以，將這兩者的物質(zhì)量用X和Y代替.參照鈉元素的守恒定律，寫出方程式：X+2Y=1 mol.同理，從碳原子守恒定律可以得出X+Y=0.8 mol.最后，求出X、Y的數(shù)值，就可以得知所獲得溶液中NaHCO3同Na2CO3兩者間的質(zhì)量比.

3.物質(zhì)量守恒

相比較前面兩種守恒方法，物質(zhì)量守恒相對(duì)特殊，這種守恒法是從微觀層面出發(fā).具體是指：在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的前后，保持原子總量的不變，以化學(xué)反應(yīng)中的某一種物質(zhì)量總量為基礎(chǔ)，對(duì)其物質(zhì)量的變化進(jìn)行計(jì)算與推理.在做題時(shí)，要考慮到方法的適用性，最好在簡(jiǎn)化的前提下，再進(jìn)一步減少計(jì)算的步驟.

例3 將KOH固體置于空氣中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，對(duì)其進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，K2CO3含量為37.3%，水含量為2.8%.接著，把1 g樣品投入到2 mol/L、25 mL的鹽酸當(dāng)中，并使用30.8 mL、1 mol/L的KOH溶液對(duì)多余鹽酸進(jìn)行處理，正好完全中和，求最后獲得的固體質(zhì)量.

不難發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)題目中，所涉及到的數(shù)據(jù)相對(duì)較多，而且涉及的數(shù)字也是比較復(fù)雜的.在做題中，采取以往的思路解題時(shí)，會(huì)遇到許多困難，并且浪費(fèi)不少時(shí)間.再進(jìn)一步讀題，容易得出一個(gè)結(jié)論：KOH與K2CO3同鹽酸發(fā)生反應(yīng)之后，都將獲得KCl.在使用1 mol/L KOH溶液處理并且發(fā)生恰好中和后，將會(huì)形成KCI固體.再參考學(xué)過(guò)的氯離子守恒定律，可以得知最后導(dǎo)致KCI產(chǎn)生的氯離子都是從鹽酸中獲得的.抓住這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)后，計(jì)算過(guò)程就變得簡(jiǎn)單明了了.

化學(xué)是高中課堂中的一門重要學(xué)科，是一門融合了數(shù)學(xué)計(jì)算的靈活性科目.在解決化學(xué)題目的過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常遇到一些復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，在對(duì)這類題目進(jìn)行計(jì)算時(shí)，如果還是以死板的方式對(duì)其進(jìn)行求解，不但會(huì)降低我們做題的速度，而且也無(wú)法保證所求出來(lái)的結(jié)果是正確的.針對(duì)此種現(xiàn)象，討論了守恒法在化學(xué)解題過(guò)程中的應(yīng)用，并且結(jié)合實(shí)際例題進(jìn)行了分析.最后可以得出一個(gè)結(jié)論：在具體的做題過(guò)程中，科學(xué)地應(yīng)用守恒法，就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題的簡(jiǎn)單化處理.為更進(jìn)一步地推廣這種做題方式，要先對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的守恒法的類型進(jìn)行區(qū)分，以便更加充分地了解化學(xué)物質(zhì)之間的守恒關(guān)系，促進(jìn)問(wèn)題的有效性解決.

[1] 文月明. 守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用探討[J]. 數(shù)理化解題研究， 2017(03)：31-32.

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G632

A

1008-0333(2017)33-0072-02

2017-07-01

王天晴(2000.08-)，女，山西陽(yáng)泉人，山西省太原市第四十八中，在校學(xué)生.

閆久毅]