論守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

袁銀麗

摘 要：守恒法是高中化學(xué)中最為常見的解題方法之一，熟練掌握守恒法的原理，既有利于提高學(xué)生化學(xué)解題能力，又能使學(xué)生透徹理解化學(xué)變化的特點(diǎn)。文章以電荷守恒、電子守恒、原子守恒為切入點(diǎn)，系統(tǒng)闡述守恒法的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：守恒法；化學(xué)教學(xué)；解題方法；解題能力

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2018）36-0083-01

守恒法在化學(xué)試題中的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了學(xué)生對(duì)試題的分析過程，是一種高效便捷的解題方法。然而，有些學(xué)生卻不能準(zhǔn)確運(yùn)用試題中的守恒，尋找已知和未知之間的關(guān)系，直擊問題的根本。本文系統(tǒng)闡述“守恒法”在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用，以期能夠幫助學(xué)生破解思維障礙，提高解題效率。

一、電荷守恒，直觀判斷

電荷守恒是指陽(yáng)離子所帶的電荷總數(shù)等于陰離子所帶的電荷總數(shù)。電荷守恒的應(yīng)用可以快捷地建立已知條件與未知條件之間的關(guān)系式，對(duì)問題進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和計(jì)算。這一方法常用來解決有關(guān)離子方程式的判斷、混合溶液中離子濃度計(jì)算、缺項(xiàng)方程式的補(bǔ)充配平等問題。下面舉例其在晶體計(jì)算中的應(yīng)用：將13.400g的氯化鈣與溴化鈣混合固體配制成500mL溶液，通入足量氯氣后將溶液蒸干，得到11.175g干燥固體。則原溶液中c（Ca2+）c（Cl-）c（Br-）為（ ）。A.321，B.123，C.132，D.231。這一問題考查了學(xué)生對(duì)電荷守恒的理解，然而，有些學(xué)生應(yīng)用時(shí)也會(huì)有所偏差，得出錯(cuò)誤分析：n（Ca2+）= n（Cl-）+ n（Br-）。看似學(xué)生忽略了1個(gè)Ca2+所帶的電荷數(shù)為2，其實(shí)質(zhì)是學(xué)生對(duì)“總電荷”理解不到位，教師應(yīng)進(jìn)行及時(shí)引導(dǎo)和糾正，讓學(xué)生能夠得出正確的關(guān)系式：2n（Ca2+）= n（Cl-）+n（Br-），從而代入數(shù)值得出正確答案。

不難看出，電荷守恒的運(yùn)用，使問題得到了快速解決。同時(shí)，學(xué)生也對(duì)電荷守恒的本質(zhì)有了全面透徹的理解，真正取得了“縱使外在如何變，唯有原理得人心”的教學(xué)效果。

二、電子守恒，建立橋梁

電子守恒是指某元素失去電子的總數(shù)等于另一元素（或自身）得到電子的總數(shù)。電子守恒的應(yīng)用可以直接反應(yīng)物質(zhì)存在的本質(zhì)，快速找到其中的等量關(guān)系。這一方法常用來解決氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)、晶體計(jì)算等方面的問題，其中電子守恒在氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)中的應(yīng)用最為廣泛，教師和學(xué)生的研究也比較深入透徹，下面舉例其在晶體計(jì)算中的應(yīng)用：如下圖所示，NiO晶體中存在缺陷：兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+代替，一個(gè)Ni2+空缺。雖然化合物中的Ni和O的比值發(fā)生了變化，但晶體仍然呈中性。此氧化鎳樣品的組成為Ni0.97O，試計(jì)算該樣品中Ni2+與Ni3+的離子數(shù)之比？在Ni0.97O中，鎳元素失去電子的總數(shù)等于氧元素得到電子的總數(shù)，可以利用電子守恒解題。設(shè)1molNi0.97O中Ni2+為xmol，則Ni3+為（0.97-x）mol，根據(jù)電子守恒可得：2x+3×（0.97-x）=1×2，解方程式可得：x=0.91。則n（Ni2+）n（Ni3+）=0.91（0.97-0.91）=916

不難看出，電子守恒的應(yīng)用，從物質(zhì)的本質(zhì)出發(fā)，建立了已知與未知之間的橋梁。學(xué)生利用其中的電子得失能很快找到解題的突破口，在解決問題的同時(shí)也極大增強(qiáng)了學(xué)習(xí)信心。

三、原子守恒，始終不變

原子是保持化學(xué)變化的最小微粒。原子守恒是指反應(yīng)前后，某原子（或原子團(tuán)）的個(gè)數(shù)、物質(zhì)的量不變。據(jù)此，在解題時(shí)，可以忽略物質(zhì)發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)，僅考慮物質(zhì)在始末下的存在，快速建立關(guān)系式以解決問題。例如，現(xiàn)有Fe、FeO、Al、Al2O3組成的混合物19.7g，使其與540mL 2.00mol/L的稀H2SO4溶液充分反應(yīng)，收集到8.96L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。已知混合物中Fe、FeO、Al、Al2O3的百分含量分別為28.4%、18.3%、27.4%和25.9%。試計(jì)算要使溶液中的陽(yáng)離子完全以氫氧化物的形式沉淀下來，需要加入2.70mol/L的NaOH溶液的體積為多少？在對(duì)這一問題進(jìn)行分析時(shí)，需要對(duì)其中涉及的反應(yīng)中每個(gè)物質(zhì)的來龍去脈了解清楚才可以進(jìn)行答題。這個(gè)問題涉及多個(gè)方程式、多個(gè)未知數(shù)，如果要用一般的方法解決，計(jì)算量會(huì)特別大，煩瑣的過程極易出錯(cuò)，也容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩感而降低學(xué)習(xí)的熱情。然而，利用原子守恒不難發(fā)現(xiàn)，與酸反應(yīng)后的金屬陽(yáng)離子在與NaOH溶液反應(yīng)后又形成了沉淀，最終剩余的是硫酸鈉溶液，SO42-和Na+原子守恒，根據(jù)SO42-和Na+的比例關(guān)系，可以輕松解決問題。設(shè)需要NaOH溶液的體積為xmL，可得540mL×2.00mol/L×2=2.70mol/L×x，解得x=800mL。

實(shí)踐出真知，空洞的講解會(huì)讓學(xué)生越聽越迷糊，對(duì)“守恒法”失去信心，具體試題中的實(shí)踐，會(huì)讓學(xué)生有更多的思考。因此，守恒法的講解應(yīng)該從試題開始，讓學(xué)生熟悉不同的守恒原理，并逐漸在解題中熟悉、反思、琢磨和提高，體會(huì)守恒法的妙用，真正掌握守恒法的解題技巧。

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