守恒思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

章細(xì)宏

守恒是世界物質(zhì)存在的不變守則，無論化學(xué)物質(zhì)如何變化，其始終保持著內(nèi)在要素的守恒性.這是守恒思想的理論依據(jù).在高中化學(xué)解題中合理引入守恒思想，能為學(xué)生提供必要的解題條件，幫助學(xué)生快速找到解題的突破口，進(jìn)而提高學(xué)生的化學(xué)解題能力.

一、明確守恒思想應(yīng)用原則，更新解題理念

從理論上來講，物質(zhì)守恒定律是世界萬物存在的重要定律.而守恒思想在化學(xué)中的體現(xiàn)主要表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)前后可以依舊保持元素種類以及總質(zhì)量的守恒，以此為依據(jù)構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)等式.在傳統(tǒng)的化學(xué)問題求解過程中，大多數(shù)學(xué)生本能地根據(jù)題干信息挖掘可以構(gòu)成等式的參數(shù)關(guān)系，但是在某些復(fù)雜的化學(xué)問題中，所包含的重要化學(xué)信息都隱藏在題干信息中，所以單純地借助傳統(tǒng)的解題思想無法得到問題的答案.為了確保學(xué)生準(zhǔn)確地應(yīng)用守恒思想求解相應(yīng)的化學(xué)題目，教師要引導(dǎo)學(xué)生明確該種解題法的應(yīng)用步驟，以便借助守恒思想的合理應(yīng)用提高學(xué)生的解題效果.

二、巧用守恒思想，提高解題效果

守恒思想在化學(xué)解題中的應(yīng)用包含多種形式.除了質(zhì)量守恒之外，還包括元素守恒、電子守恒等，且不同守恒形式適合不同題目的求解需求.

1.質(zhì)量守恒思想的合理應(yīng)用

質(zhì)量守恒思想是指，在化學(xué)反應(yīng)前后的過程中反應(yīng)物的總質(zhì)量與剩余反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量總和保持一致.借助這種質(zhì)量關(guān)系構(gòu)建相應(yīng)的方程，能達(dá)到求解有關(guān)化學(xué)問題的目的.

例1已知某暴露在空氣中的氫氧化鉀固體經(jīng)檢測(cè)后得知，固體中的碳酸鉀和水所占比例分別為7.2%和2.8%.在50mL鹽酸溶液（3mol/L）中加入1g該實(shí)驗(yàn)樣品，并得知用了30.8mL的氫氧化鉀溶液（1.07mol/L）中和反應(yīng)剩余的鹽酸，則中和后溶液在蒸干后剩余固體的質(zhì)量為（）.

A.6gB.4.5gC.11.175gD.8.45g

解析：這是一道典型的化學(xué)反應(yīng)習(xí)題.如果按照題干信息所述的化學(xué)反應(yīng)流程分別進(jìn)行求解，那么不僅計(jì)算步驟煩瑣，而且可能會(huì)因中間的某步錯(cuò)誤求解而影響最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性.此時(shí)可以引入質(zhì)量守恒思想.借助題干信息可知，最終的固體產(chǎn)物為氯化鉀，且相應(yīng)的氯元素全部來自于鹽酸.根據(jù)氯元素質(zhì)量守恒，即可求得最終的固體產(chǎn)物質(zhì)量為：0.15mol×74.5g/mol=11.175g.答案為C.

2.電子守恒思想的合理應(yīng)用

電子守恒法主要適用于求解氧化還原反應(yīng)中得失電子的反應(yīng)題，其主要是指化學(xué)反應(yīng)物失去電子的總數(shù)與得到電子的總數(shù)保持一致，借此列出相應(yīng)關(guān)系的方程，進(jìn)而達(dá)到求解問題的目的.

例2在煮沸條件下進(jìn)行Fe2（SO4）3和50.0mL羥胺酸性溶液（mol/L）的全面反應(yīng)，得知反應(yīng)物中的二價(jià)鐵離子恰好與酸性高錳酸鉀溶液（0.04mol/L）50.0mL發(fā)生氧化反應(yīng)，則羥胺的氧化產(chǎn)物為（）.

A.NO2B.N2OC.NOD.N2

解析：羥胺同三價(jià)鐵離子發(fā)生氧化反應(yīng)，二價(jià)鐵離子和酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)，所以羥胺所失去的電子最終全部被高錳酸鉀所獲取.由此可知，羥胺酸的N為-1價(jià)，加入其相應(yīng)的氧化產(chǎn)物N為x價(jià)，那么由電子守恒可知：[x-（-1）]×50.00mL×0.10mol/L=（7-2）×50.00mL×0.04mol/L，求得x=1.答案為B.

3.元素守恒思想的合理應(yīng)用

元素守恒法是指，化學(xué)反應(yīng)物中的各種元素種類及數(shù)量在反應(yīng)前后的總量保持一致，只是元素的融合方式可能有所改變.借助元素守恒思想，可以根據(jù)元素反應(yīng)前后總量保持一致列出求解問題的方程.

例3將4.2g過氧化鈉和鋁的混合物放置于足量的水中，待反應(yīng)完全，且無多余固體時(shí)，再向其中加入100.00mL鹽酸（4mol/L）.求反應(yīng)沉淀物在恰好消失時(shí)，原混合物中過氧化鈉的質(zhì)量.

解析：此題涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)流程，所以按部就班地求解難度比較大，且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度無法保障.如果合理應(yīng)用元素守恒思想，就能簡化相應(yīng)的化學(xué)問題，尤其是確定反應(yīng)物的最終溶質(zhì)為氯化鈉和氯化鋁.假設(shè)原有混合物中鋁的物質(zhì)的量為xmol，過氧化鈉的物質(zhì)的量為ymol，那么由質(zhì)量守恒可知：27×x+78×y=4.2；由最終鋁元素和氯元素守恒可知：3x+2y=4×0.1.兩者聯(lián)立可得：鋁1.674g，過氧化鈉0.78g.

總之，守恒思想在高中化學(xué)解題教學(xué)中的合理應(yīng)用，有利于學(xué)生構(gòu)建有關(guān)化學(xué)問題的解題方程，能使學(xué)生快速明確解題的要點(diǎn)，從而提高學(xué)生的化學(xué)解題能力.同時(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.