守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

莊自立

摘要：本文對(duì)守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進(jìn)行研究.

關(guān)鍵詞：守恒法 高中化學(xué) 解題

與其他學(xué)科相比，化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和實(shí)踐性特點(diǎn)更加明顯.化學(xué)學(xué)科對(duì)學(xué)生的探究能力以及邏輯思維能力方面的較高要求是影響教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的主要原因.對(duì)此，教師要利用守恒法提高學(xué)生的化學(xué)解題能力.

一、守恒法簡(jiǎn)介

1.守恒法的概念.守恒法是指，多種物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，其質(zhì)量、電子等因素的變化為守恒變化.守恒法要求學(xué)生應(yīng)該充分掌握不同物質(zhì)之間的內(nèi)在守恒定律，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量、電子等方面變化問題的計(jì)算.

2.守恒法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì).在高中化學(xué)解題中，傳統(tǒng)解題方法通常需要關(guān)注不同物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的相關(guān)細(xì)節(jié)變化.在通常情況下，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生會(huì)引發(fā)多方面因素的變化，因此學(xué)生所需的解題時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng).而守恒法的應(yīng)用則只需學(xué)生考慮以下兩個(gè)方面：第一，化學(xué)題目中涉及化學(xué)反應(yīng)某種元素存在形式的貫穿.第二，找出化學(xué)題目中存在的所有化學(xué)反應(yīng)之后，將這些化學(xué)反應(yīng)之間存在的內(nèi)在關(guān)系確定出來.

二、守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

1.電子守恒法的應(yīng)用.電子守恒法是指，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，所有物質(zhì)之間會(huì)發(fā)生電子得失，在整個(gè)過程中失去的電子數(shù)與得到的電子數(shù)相等.這種守恒法通常被應(yīng)用在包含氧化還原反應(yīng)的化學(xué)題目中.例如，將Cu與Mg的合金2.3g融入濃硝酸溶液中.假如該溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后，產(chǎn)生的NO2和N2O4分別為4000mL和300mL.現(xiàn)在向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，則再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量是多少？從題目中可以分析出，向溶液中加入NaOH之后，產(chǎn)生的沉淀分別為Cu（OH）2和Mg（OH）2.根據(jù)電子守恒法原理對(duì)該題目中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，可知?dú)溲醺x子為銅離子與鎂離子的二倍之和.此外，上述化學(xué)反應(yīng)中銅離子所帶正電荷與鎂離子所帶正電荷的物質(zhì)的量之和與銅、鎂合金失去電子的物質(zhì)的量相等.在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程中，發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子總物質(zhì)的量與NO2和N2O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，因此可以將OH-的物質(zhì)的量計(jì)算出來：2×0.3×22.4+1×4×22.4=0.46（mol）.因此，加入足量氫氧化鈉溶液之后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為2.3+0.46×17=10.12（g）.與原本的計(jì)算方法相比，電子守恒法的應(yīng)用顯著減少了學(xué)生的計(jì)算量，并在一定程度上保證了化學(xué)問題的解題質(zhì)量.

2.質(zhì)量守恒法的應(yīng)用.質(zhì)量守恒法是指，將質(zhì)量作為解題工具，按照發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化的原理，完成相應(yīng)化學(xué)題目的解答.例如，空氣環(huán)境中存在一定質(zhì)量的氫氧化鉀固體，該固體物質(zhì)中K2CO3和H2O的含量分別為14.4%和1.4mol.將1g該物質(zhì)置于3mol/L的HCl溶液中，且該溶液的體積為0.05L.利用體積為0.03L、密度為1.07mol/L的氫氧化鉀溶液將上述酸性溶液中的多余鹽酸中和，此時(shí)溶液中的固體質(zhì)量是多少？通過對(duì)題目包含的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，最終產(chǎn)生的固體為KCl，而該固體中的Cl全部來自鹽酸溶液，因此可以得出KCl的物質(zhì)的量為3×0.05=0.15（mol），從而可以計(jì)算出經(jīng)過上述化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生KCl固體的質(zhì)量約為5.589g.

3.元素守恒法的應(yīng)用.元素守恒法是指，在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生前后，所有物質(zhì)中包含的元素只是從形式上產(chǎn)生了一些變化，而這些元素的實(shí)際種類不會(huì)發(fā)生變化.在高中化學(xué)題目中，學(xué)生可以根據(jù)元素守恒法，只對(duì)化學(xué)反應(yīng)中元素整個(gè)反應(yīng)過程中的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析，并結(jié)合化學(xué)守恒定律得出最終的計(jì)算結(jié)果.例如，向體積為1L的1mol/L的NaOH溶液中通入0.8mol的CO2，求該溶液中NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比是多少？在這道題目中，如果學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式的方法進(jìn)行物質(zhì)的量之比的計(jì)算，計(jì)算步驟相對(duì)較多.學(xué)生可以利用元素守恒法進(jìn)行計(jì)算：所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后Na原子與C原子都符合元素守恒定律.這里分別將NaHCO3與Na2CO3的物質(zhì)的量設(shè)為x和y.從元素守恒法原理中可以得到Na原子的計(jì)算公式為x+2y=1（mol），而C原子的計(jì)算公式為x+y= 0.8（mol），將這兩個(gè)計(jì)算公式組合起來，可以求出x與y的值分別為0.6mol和0.2mol.因此，NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比為3∶1.

總之，守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用，能夠縮短學(xué)生的解題時(shí)間.通過學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒法、化合價(jià)守恒法等守恒方法應(yīng)用范圍及應(yīng)用步驟的理解水平的提高，促進(jìn)學(xué)生高效完成化學(xué)題目的解答.

參考文獻(xiàn)

陳曉彤.守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析[J].數(shù)理化解題研究，2015.