守恒思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

李忠文

一、明確守恒原則，更新解決問(wèn)題的思路

化學(xué)守恒的思想主要體現(xiàn)在化學(xué)反應(yīng)前后能夠保持元素種類和原子的個(gè)數(shù)守恒，并在此基礎(chǔ)上建立化學(xué)反應(yīng)方程式。除了質(zhì)量守恒，在氧化還原反應(yīng)中它還包括得失電子的守恒。在傳統(tǒng)的化學(xué)解題過(guò)程中，大多數(shù)學(xué)生根據(jù)題目本能地進(jìn)行信息挖掘，可以構(gòu)成方程的參數(shù)，為了保證學(xué)生能夠準(zhǔn)確地運(yùn)用守恒思維解決相應(yīng)的化學(xué)問(wèn)題，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生闡明解題方法的應(yīng)用步驟，通過(guò)合理運(yùn)用守恒思想，提高學(xué)生解決問(wèn)題的效率。

二、氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒的應(yīng)用

氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子（化合價(jià)降低）總數(shù)等于還原劑失電子（化合價(jià)升高）總數(shù)，得失電子守恒（化合價(jià)升降相等）。氧化還原的本質(zhì)：氧化劑得電子，被還原，價(jià)降低；還原劑失電子，被氧化，價(jià)升高。

【例題】在一定條件下的硝酸銨受熱分解的未配平的化學(xué)方程式為NH4NO3＝HNO3+N2↑+H2O，在反應(yīng)中被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為（ ）

A.5：3 B.5：4 C.1：1 D.3：5

【解析】分析題意，根據(jù)化合價(jià)概念，被氧化與被還原的分別是NH4NO3中的NH4+中的N原子和NO3-中的N原子，設(shè)被氧化的N原子數(shù)為x，則失去電子為3x，設(shè)被還原的N原子數(shù)為y，則得到電子為5y，那么3x＝5y，x：y＝5：3所以選A。在解題中找到最終化合價(jià)升高的和降低的反應(yīng)物質(zhì)，列出等式求解，簡(jiǎn)化了解題過(guò)程。

三、溶液中守恒定律的應(yīng)用

溶液中的微觀粒子有許多相關(guān)的概念，如電離、離子反應(yīng)、水解、酸堿度計(jì)算和微觀粒子濃度的比較等。在溶液?jiǎn)栴}中，最重要的守恒思想是電荷守恒和物料守恒，電解質(zhì)溶液中所有陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)相等，某些特征性的原子反應(yīng)前后守恒。

【例題】NaHCO3溶液中C（Na+）的物料守恒關(guān)系式：C（Na+）＝C（HCO-）+C（CO32-）+C（H2CO3）。在高考例題中常溫下，將甲酸和氫氧化鈉溶液混合，所得溶液pH＝7，則此溶液中（ ）

A.c（HCOO-）＞c（Na+）B.c（HCOO-）＜c（Na+）C.c（HCOO-）＝c（Na+）D.無(wú)法確定

【解析】本題絕不能理解為恰好反應(yīng)，因完全反應(yīng)生成甲酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而現(xiàn)在pH＝7，故酸略為過(guò)量。根據(jù)溶液中電荷守恒：c（Na+）+c（H+）＝c（HCOO-）+c（OH-）因pH＝7，故c（H+）＝c（OH-），所以有c（Na+）＝c（HCOO-），答案為C。學(xué)生在做題當(dāng)中要準(zhǔn)確判斷溶液中的離子種類，弄清離子濃度與電荷的關(guān)系，即Rn+的電荷濃度nC（Rn+）在物料守恒中電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會(huì)發(fā)生變化，變成其它離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子總數(shù)是不會(huì)改變的。

四、能量守恒在高中化學(xué)考試中的應(yīng)用

在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)熱的計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)始終把握節(jié)能的重要思想，明確什么是能量守恒。它只是兩種或多種形式的相互轉(zhuǎn)變，或者物體之間的相互轉(zhuǎn)變，而對(duì)于總能量而言是保持不變的。能量守恒定律是自然的普遍基本規(guī)律之一。

【例題】（福建質(zhì)量檢查）單斜硫和正交硫是硫的兩種同素異形體。已知：①S（s，單斜）+02（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH1＝-297.16kJ·mol-1②S（s，正交）+O2（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH2＝-296.83kJ·mol-1下列說(shuō)法正確的是（ ）A.S（s，單斜）＝＝＝S（s，正交），ΔH3＝+0.33kJ·mol-1B.正交硫比單斜硫穩(wěn)定C.相同物質(zhì)的量的正交硫比單斜硫所含有的能量高D.①式表示斷裂1molO2中的共價(jià)鍵所吸收的能量比形成1molSO2中的共價(jià)鍵所放出的能量多297.16kJ

【解析】將題目給出的兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減知，單斜硫轉(zhuǎn)化為正交硫會(huì)釋放出能量，所以等物質(zhì)的量的單斜硫比正交硫所含能量高，正交硫比單斜硫穩(wěn)定；熱化學(xué)方程式表示的是破壞所有反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所需要的能量與生成所有產(chǎn)物中的化學(xué)鍵所釋放的能量之差，而D選項(xiàng)中忽視了單斜硫的存在，答案為B?？梢钥闯鲞m當(dāng)?shù)募訙p已知的熱化學(xué)方程式，得到要求解的反應(yīng)式，反應(yīng)熱也要進(jìn)行相應(yīng)的加減運(yùn)算，從而得到要求解的熱化學(xué)方程式。在運(yùn)用節(jié)能思想解決化學(xué)反應(yīng)和熱計(jì)算過(guò)程中，必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）質(zhì)量是什么、狀態(tài)是什么。（2）從已知反應(yīng)中找出這些物質(zhì)，并根據(jù)最終反應(yīng)物和產(chǎn)物的狀態(tài)和測(cè)量，轉(zhuǎn)換為已知方程。

結(jié)束語(yǔ)：在高中化學(xué)階段教學(xué)內(nèi)容中，在各類化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，最重要的是電子的守恒，電荷守恒，能量的守恒等等。守恒思想作為一種常用的高中化學(xué)問(wèn)題解決方法和思路，在高考化學(xué)試題中的守恒題型所占比分也越來(lái)越大，學(xué)生要勤加練習(xí)，牢牢掌握化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，善用守恒思想解決問(wèn)題中的各種變量建立關(guān)系，揭示各類守恒的特征和規(guī)律，高效率的簡(jiǎn)化解題，也同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

總而言之，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)教會(huì)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)的守恒定律，不糾纏過(guò)程細(xì)節(jié)，不考慮途徑變化，唯一關(guān)注反應(yīng)體系中某些組份相互作用前后某些物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)，從而達(dá)到速解、巧解化學(xué)試題的目的。在一切的化學(xué)反應(yīng)中始終都在遵循著一個(gè)守恒定律。