守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用探究

夏開棋

事實上，在化學(xué)領(lǐng)域當中，物質(zhì)每時每刻都在發(fā)生變化，然而守恒卻是化學(xué)領(lǐng)域一個永恒的主題.所以，在解決化學(xué)問題時，我們要充分應(yīng)用守恒法.而守恒法實質(zhì)是將參與化學(xué)反應(yīng)時各物質(zhì)之間的守恒作為依據(jù)，進而對一些復(fù)雜問題進行處理.如此一來，可以提高解題效率.

一、高中化學(xué)當中的守恒法

其實，在自然界中，守恒定律一直都在.而在化學(xué)中對守恒法加以運用，其主要依據(jù)是生成物與反應(yīng)物參與反應(yīng)期間的質(zhì)量守恒.同時元素種類并未發(fā)生變化.我們在通過守恒法進行實際解題時，準確分析反應(yīng)前后各物質(zhì)實際變化非常重要，這樣可以確定各物質(zhì)之間的具體聯(lián)系.而我們?nèi)粝雽ξ镔|(zhì)之間具體聯(lián)系進行準確分析，可從以下兩方面著手：其一，解題期間始終對一種元素進行分析;其二，通過把反應(yīng)式寫出來，確定其中一些隱含關(guān)系.

二、化學(xué)試題中守恒法的運用

1.質(zhì)量守恒

站在本質(zhì)角度來說，化學(xué)反應(yīng)其實就是原子重新進行結(jié)合的過程.所以，在化學(xué)反應(yīng)期間，不少化學(xué)量都具有守恒關(guān)系，如質(zhì)量守恒.其實，質(zhì)量守恒是指進行反應(yīng)前后物質(zhì)具有的總質(zhì)量并未發(fā)生變化.而在解答有關(guān)化學(xué)問題期間，我們借助反應(yīng)前后生成物和反應(yīng)物總體質(zhì)量并未發(fā)生變化，可以對相關(guān)問題進行求解.

例1 KOH固體之中，7.2%是K2CO3，7.2%是水，現(xiàn)在將1g樣品置于40ml的鹽酸當中，已知鹽酸溶液的濃度為4mol/L，同時將多余鹽酸與30.8ml，濃度是1.07mol/L 的KOH溶液加以中和，之后將中和以后所得溶液加熱蒸干，求蒸干后所得固體質(zhì)量.

分析：假設(shè)使用傳統(tǒng)的計算方法，計算過程以及計算結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜.實際上，在此題中，我們可通過對已知條件加以分析，最終得知蒸干后所得固體為KCl，其中Cl元素全部來自鹽酸.這時我們便可對質(zhì)量守恒加以運用，進而得到：n（HCl）=n（KCl）=4mol/L×0.04l=0.16mol.因此，m（KCl）=74.5g/mol×0.16mol=11.92g.

2.電子守恒

我們在對氧化還原反應(yīng)有關(guān)問題加以分析時，經(jīng)常會用到電子守恒的方法.這是因為在氧化還原反應(yīng)中，必然會伴隨電子得失現(xiàn)象.而且，得到的電子總數(shù)和失去的電子總數(shù)一定是相等的，從而能夠知道得失電子總數(shù)是滿足守恒定律的.

例2 在濃硝酸這一溶液之中放入4.6g的鎂銅合金，鎂銅合金可以完全溶解，如果硝酸在反應(yīng)期間生成了300ml的N2O和400ml的NO2，那么在反應(yīng)之后的溶液中放入足夠量的NaOH溶液，現(xiàn)求產(chǎn)生沉淀物的質(zhì)量.

分析：根據(jù)題設(shè)條件可知，最終所得沉淀物為氫氧化銅以及氫氧化鎂.通過電荷守恒可知：n（OH-）=2n（Mg2+）+2n（Cu2+），同時合金一共失去的電子數(shù)和Cu2+、Mg2+得到的正電荷數(shù)是相等的.而轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)量與N2O4及NO2轉(zhuǎn)移電子總量相等.在這之中，OH-物質(zhì)量為1×422.4+2×0.322.4=1.46，而沉淀質(zhì)量=合金質(zhì)量+OH-質(zhì)量=12.42g.

3.元素守恒

事實上，元素守恒是指在反應(yīng)前后化學(xué)元素具有的種類并未發(fā)生變化.元素守恒一般包含離子守恒及原子守恒.所謂的離子守恒，是指在反應(yīng)前后的離子數(shù)目是不變的.而原子守恒是指參與反應(yīng)前后的相同原子的個數(shù)保持不變.我們在解決化學(xué)問題時，通過元素守恒這種方法，不用計算具體反應(yīng)式，只需對電子最開始和最終反應(yīng)期間的關(guān)系加以了解，進而進行相應(yīng)計算即可.

例3 在濃度是1mol/L，容量是1L的NaOH溶液中加入0.6mol的CO2，求此時溶液中Na2CO3及NaHCO3的比值？

分析：我們在實際解題期間，假設(shè)借助化學(xué)式進行直接計算，必須要對反應(yīng)式進行分析，并且需要列方程加以求解，這樣一來，就使得解題過程變得非常復(fù)雜.此時，我們可以借助元素守恒.由題可知，實際反應(yīng)期間，Na+和C原子全都是遵循元素守恒這一定律的.假設(shè)將NaHCO3物質(zhì)的量設(shè)為x，將Na2CO3的物質(zhì)的量設(shè)為y，那么根據(jù)元素守恒可以得到：C原子的物質(zhì)的量是：x+y=0.6mol，而Na+的物質(zhì)的量為：2x+y=1mol，之后通過求解能夠得到：x=0.2mol，y=0.4mol，因此有x∶y=1∶2.

總而言之，我們在解答化學(xué)有關(guān)問題時，應(yīng)當善于運用守恒法.通過守恒法來解決問題，可以使求解過程得到一定簡化，從而提高我們的解題效率.具體解題時，我們應(yīng)當對題設(shè)條件進行深入挖掘.只要我們保持思維活躍，就能在解題時快速找到相應(yīng)的解題方法.