高中化學(xué)解題中的守恒法

劉思含 湖南省長(zhǎng)沙市明德中學(xué)

化學(xué)是高中非常重要的一門學(xué)科，化學(xué)知識(shí)非常多，各部分知識(shí)之間存在聯(lián)系，很多基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)均是為了解決實(shí)際問(wèn)題，也衍生出來(lái)很多解題方法與策略。其中，守恒法就是較長(zhǎng)應(yīng)用的解題方法，守恒法是基于問(wèn)題產(chǎn)生的，同時(shí)反過(guò)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，基于此，運(yùn)用守恒法處理復(fù)雜的問(wèn)題非常有效，通過(guò)找出已知條件中隱含的守恒關(guān)系是守恒法運(yùn)用的條件，需要學(xué)生具備良好的思維能力與扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)還要具備發(fā)散思維，這樣才能使守恒法運(yùn)用更加自如。下面將對(duì)守恒法的具體運(yùn)用進(jìn)行論述。

1 化學(xué)中的守恒法含義與步驟

1.1 守恒法的含義

守恒法就是指在化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)物質(zhì)在反應(yīng)前和反應(yīng)后是不變的，我們解題的時(shí)候就根據(jù)這個(gè)不變的量，用這個(gè)不變的量來(lái)解題，這種方法就叫守恒法。守恒法是解決化學(xué)題目中最常見(jiàn)也是最典型的解題方法。在瞬息萬(wàn)變的自然界中，物質(zhì)處于不斷變換當(dāng)中，但所有物質(zhì)時(shí)刻均遵守著守恒定律?；瘜W(xué)中的守恒法使用化學(xué)方法與原理對(duì)前后物質(zhì)總質(zhì)量守恒與元素種類無(wú)變化進(jìn)行反映，以此作為解析化學(xué)題的方法。常見(jiàn)的化學(xué)解題中常用的守恒法有：得失電子守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒、物料守恒。

1.2 守恒法的應(yīng)用步驟

準(zhǔn)確對(duì)各物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中的變化形式進(jìn)行分析是守恒法運(yùn)用的前提，也是最為重要的一步，通過(guò)這一步驟可以準(zhǔn)確分析各物質(zhì)間關(guān)系?？梢詮囊韵聝煞矫鎸?shí)現(xiàn)，一種是在整個(gè)問(wèn)題中貫穿一種元素的存在形式，一種是通過(guò)列出化學(xué)反應(yīng)關(guān)系式從中了解隱含的關(guān)系[1]。

2 化學(xué)計(jì)算題中應(yīng)用到的守恒法

2.1 質(zhì)量守恒法

認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)質(zhì)量永不發(fā)生改變，這就是質(zhì)量守恒法的原理，例如：有一定量的氫氧化鉀在空氣中，固體中含有2.8%的水，7.2%的碳酸鉀。稱取1g氫氧化鉀放置3moL的鹽酸中，總濃度為50mL，中和剩余鹽酸使用1.07mol/L的氫氧化鉀溶液30.8mL，最后蒸干中和的溶液，求剩余固體質(zhì)量[2]。有如下答案：A.6g、B.4.5g、C.11.75g、D.8.6g。

問(wèn)題解析：按照傳統(tǒng)計(jì)算方法過(guò)程復(fù)雜，可以從分析已知條件入手，最終可以得出氯化鉀是得到的固體，加入的鹽酸中存在氯元素。依據(jù)氯元素守恒可以得到：0.05mL*3mol/L=0.15mol，然后，0.15mol*74.5g/mol=11.175，最終固體質(zhì)量為11.175g。

2.2 電子守恒法

電子守恒法指的是在氧化還原反應(yīng)中氧化劑總共得到的電子數(shù)和還原劑失去的總的電子數(shù)是一樣多的，在總量上是相同的，利用這一規(guī)律就可以解決氧化還原反應(yīng)中的許多問(wèn)題了．

例如，將45mL的0.12mol/的羥氨酸性溶液與Fe(SO4)3同時(shí)煮沸，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，羥氨溶液與硫酸鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞鐵離子。將亞鐵離子與0.040mol/L約50.00mL酸性高錳酸鉀溶液混成在一起，最后羥氨產(chǎn)生的氧化物是什么？

問(wèn)題解析：這道題目看起來(lái)，非常復(fù)雜。NH2OH、KMnO4、Fe2(SO4)3好幾種溶液，但是在這道題目中，NH2OH只是作為還原劑，F(xiàn)e2+在其中不過(guò)是充當(dāng)了媒介物，開(kāi)始被NH2OH從Fe2(SO4)3中將Fe2+還原出來(lái)，最后又成了氧化產(chǎn)物。NH2OH中的失去的電子轉(zhuǎn)移到了KMnO4。羥氨電子流失后均被高錳酸鉀獲得，羥氨酸中N為-1價(jià)，如果羥氨氧化產(chǎn)物N為X價(jià)，則依據(jù)守恒定律：50mL*0.10mol/L=5*50mL*0.04mol/L，經(jīng)化解，X=1，由此，羥氨氧化產(chǎn)物為N2O。

2.3 元素守恒法的運(yùn)用

解題依據(jù)為整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，所有化學(xué)元素種類不發(fā)生改變，以不同形式存在為元素守恒發(fā)的依據(jù)。由此，可以依據(jù)此定律進(jìn)行化學(xué)題求解，確保計(jì)算更加準(zhǔn)確、快速。例如，將4.2g的鋁與氧化鈉混合物同時(shí)放置到水中，充分反應(yīng)后，未剩余固體后，加入鹽酸中合后，沉淀均消失不見(jiàn)，問(wèn)題為：混合物中鋁與過(guò)氧化鈉質(zhì)量？

問(wèn)題解析：該題目涉及到很多化學(xué)反應(yīng)，采用傳統(tǒng)方法解題存在一定難度，且解題過(guò)程麻煩。而使用元素守恒法解題，可以使題目變得簡(jiǎn)單。重點(diǎn)是明確鹽酸放入后溶液中氯化鋁與氯化鈉兩個(gè)基本條件。將物質(zhì)總量設(shè)為X，氧化鈉物質(zhì)量為Ymol，由此，可以依據(jù)以上問(wèn)題列出以下公式：27g/mol*X+78g/mol*Y=4.2g，鈉元素與鋁元素守恒得到的公式為：Al-AlCI3，Na2O2-2NaCI，3X+2Y=4mol/L。綜合以上兩個(gè)計(jì)算公式，最終得出鋁的質(zhì)量為1.674，過(guò)氧化鈉治療為0.78g。

2.4 原子守恒法化學(xué)解題中的運(yùn)用

在化學(xué)反應(yīng)中，元素種類與個(gè)數(shù)不變是原子守恒定律，這是從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)中引申出的一個(gè)結(jié)論，通過(guò)推理得出?；瘜W(xué)反應(yīng)本身就是一個(gè)由原子重新組合而形成的一種物質(zhì)變化過(guò)程，原子的個(gè)數(shù)與種類是永恒不變的，依據(jù)這種變化重新組合就形成的新微粒[4]。比如，有0.44g的硫、鐵組合物，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)后生成了硫酸，使用10mL的0.5mol的燒堿溶液可以對(duì)這些硫酸進(jìn)行中和，原有化合物中的硫質(zhì)量為多少？

問(wèn)題解析：Fe與S化合物化學(xué)式不定，首先需要列出不定的化學(xué)方程式，但是這種方法較為麻煩，雖然不需要考慮鐵，但是僅考慮S元素可以有四種反應(yīng)。依據(jù)四種反應(yīng)繼續(xù)推理，依據(jù)已知的NaOH量推理出H2SO4，然后在推理出SO3，最終推理出S元素，得出硫的質(zhì)量為0.15g。

守恒法解題關(guān)鍵要點(diǎn)是抓住化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，他們內(nèi)在關(guān)系的變化，然后利用守恒定律刪繁就簡(jiǎn)，簡(jiǎn)化解題思路，提高解題的效率。在計(jì)算過(guò)程中，我們要充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，以靈活多變的方式解決問(wèn)題。守恒法的使用一定程度上對(duì)于破解相關(guān)的化學(xué)試題起到了助推劑的作用，簡(jiǎn)化了解題思路和過(guò)程，大大提升了解題的正確率和速度，因此，在應(yīng)對(duì)一些化學(xué)試題時(shí)，一定要換個(gè)角度去思考，尋找適宜的解答方略。如果牢固掌握、熟練運(yùn)用守恒法，解題就可以變得更加簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確。

[1]王佩文.高中化學(xué)解題中守恒法的應(yīng)用與解題思路[J].課程教育研究，2016，27:247-248.

[2]陳鍵.中學(xué)化學(xué)解題的認(rèn)知任務(wù)分析及分析結(jié)果的應(yīng)用研究[D].福建師范大學(xué)，2014.

[3]謝曉楨.基于元認(rèn)知理論的高中化學(xué)審題與解題的應(yīng)用研究[D].福建師范大學(xué)，2014.

[4]周小秀.淺析解答高中化學(xué)試題中如何巧用守恒法[J].理科考試研究，2015，11:63.