摭談守恒法在化學(xué)解題中的幾點應(yīng)用

唐步芹

摘要：化學(xué)相比于其他課程來說是一門比較簡單的學(xué)科，只要掌握了解題思想，就可以以不變應(yīng)萬變，自主解決各種各樣類型的化學(xué)題，化學(xué)中較為經(jīng)典的解題方法要數(shù)守恒法和平衡法了。本文就守恒法在高中化學(xué)解題中的幾點應(yīng)用略談粗淺的認知。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)? 守恒法? ?應(yīng)用

守恒法包括的內(nèi)容有很多，比如，元素守恒、物料守恒、電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒等等，它們的本質(zhì)在于抓住化學(xué)反應(yīng)前后不變的量，在不變的量中找到未知量之間的相互聯(lián)系。接下來，我將會從以下三點入手，簡述守恒法的具體應(yīng)用。

一、元素守恒法，種類不變

元素守恒，就是在化學(xué)反應(yīng)前后盡管物質(zhì)的種類會發(fā)生變化，狀態(tài)也有可能會發(fā)生變化，但是元素的種類和個數(shù)卻不會發(fā)生變化。在化學(xué)計算中，抓住反應(yīng)前后元素守恒，就可以找到做題的切入點，進而簡化做題思路，提高解題效率。

比如， 把2.1g的鋁和過氧化鈉的混合物投入水中，待二者反應(yīng)完全且溶液中沒有多余的固體時，加入濃度為2mol/L，體積為50.00ml的鹽酸，反應(yīng)一段時間后，恰好能將先前反應(yīng)的沉淀物溶解掉，試求解原混合物中鋁和過氧化鈉的質(zhì)量。在看到這道題時，學(xué)生第一反應(yīng)想到要把鋁和過氧化鈉的質(zhì)量設(shè)為未知數(shù)x和y，但是大部分同學(xué)會忽略掉前后反應(yīng)過程中，元素是守恒的，這一基本的化學(xué)常識，就會導(dǎo)致看到題卻不知道如何下手，繼續(xù)往下解題很困難等一些問題。我用守恒法帶領(lǐng)學(xué)生梳理題意，首先，仔細觀察題目可以找到兩個關(guān)鍵詞“反應(yīng)完全”和“恰好”，從這中間我們可以知道，整個反應(yīng)過程都是適量的，換句話說，也就是反應(yīng)是按照化學(xué)方程式中各物質(zhì)的配比進行的，并且加入鹽酸反應(yīng)后，溶質(zhì)變成了氯化鋁和氯化鈉，可以列出方程式：6HCl+2Al=2AlCl3+3H2↑，4HCl+2Na2O2=4NaCl+2H2O+O2↑，根據(jù)質(zhì)量守恒，可列式得：27g/mol×x+78g/mol×y=2.1g，根據(jù)Na、Al、Cl元素守恒，得知數(shù)量關(guān)系：Al-AlCl3，Na2O2-2NaCl，列式可得：3x+2y=2mol/L×0.05L。聯(lián)立，求解得x=0.02mol，y=0.02mol，所以Al和Na2O2的質(zhì)量分別為：0.54g和1.56g。

類似于這樣的題型，教師在講解時要注重思維的引導(dǎo)，重點不是要告訴學(xué)生習(xí)題的正確答案，而是要學(xué)會使用元素守恒法巧解化學(xué)題，抓住前后反應(yīng)元素種類不變，理解元素守恒法的內(nèi)涵以及適用范圍，使用起來會使計算更加簡單便捷。

二、電荷守恒法，總數(shù)不變

由于溶液呈電中性，所以溶液中的正負電荷總數(shù)相等，也就是溶液中的陰離子數(shù)等于陽離子數(shù)，并且不會因為發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致陰陽離子總數(shù)發(fā)生改變，這就是電荷守恒法。在一些溶液的題型中，使用電荷守恒會快速找到陰陽離子間的代數(shù)關(guān)系，化繁為簡。

比如，將鎂帶在空氣中燃燒所得到的產(chǎn)物投入到100mL、0.9mol/L的硝酸溶液中，加入40mL、1.8mol/L的氫氧化鈉溶液用來中和多余的硝酸，再加入足夠量的氫氧化鈉，使氨氣能夠完全蒸發(fā)。同時，使用足量的硝酸溶液來吸收蒸發(fā)的氨氣，已知氨的質(zhì)量為0.204g，求解鎂帶的質(zhì)量。這道題如果按照傳統(tǒng)的做法，需要寫出整個過程中的反應(yīng)方程式，找到Mg、HNO3和NH3之間的比例關(guān)系，聯(lián)系已知條件，在已知和未知之間建立橋梁，列出比例式，代入數(shù)據(jù)求解鎂帶的質(zhì)量。這樣計算會比較麻煩，需要寫出很多方程式找關(guān)系列式子;這時，教師可以引入電荷守恒，首先，找到溶液中的陰陽離子：Mg2+、NH4+、Na+、NO3-，用陽離子的帶電荷數(shù)與物質(zhì)的量的乘積恒等于陰離子帶電荷數(shù)與物質(zhì)的量的乘積，可列式：n（Mg2+）×2+n（NH4+）+n（Na+）=n（NO3-），由于NH3全部來源于NH4+，故n（NH4+）==0.012mol，代入數(shù)據(jù)得：2n（Mg2+）+0.012mol+0.04L×1.8mol/L=0.1L×0.9mol/L，n（Mg2+）=0.003mol，m=0.003mol×24g/mol=0.072g。

經(jīng)過兩種方法的對比，使學(xué)生能夠明顯地感覺出來電荷守恒解決化學(xué)題的巧妙之處，電荷守恒，只需找到溶液中的陰陽離子，并且根據(jù)陰陽離子總數(shù)相等列出等式，就可以直接求未知量，這樣不僅大大縮短了做題時間，而且還提高了學(xué)生的解題能力。

三、化合價守恒法，正負不變

化合價守恒，是指化合物整體化合價為0，也就其中各個元素化合價的代數(shù)和為0，通過這個可以算出化合物中未知元素的化合價，在計算題中，不需要寫出完整的化學(xué)方程式也可以進行計算，使得計算過程簡潔不易出錯。

比如，在氯化鈉和溴化鈉的混合溶液中加入400mL、0.2mol/L的硝酸銀溶液后，生成了9.5g的沉淀;經(jīng)過過濾，在濾液中加入足量的鹽酸后，生成了2.87g的沉淀。試求解：原來的溶液中Cl-和Br-的質(zhì)量。 這道題要求離子質(zhì)量，有些同學(xué)可能會先寫出反應(yīng)方程式，根據(jù)反應(yīng)方程式，通過元素守恒找到Cl元素、Br元素與已知元素之間的關(guān)系，列出比例式子，代入數(shù)據(jù)，解出兩個離子的質(zhì)量。這樣解題雖然是正確的，但是，經(jīng)過這一系列思考后，我們可以發(fā)現(xiàn)，這種方法其實是很麻煩的，并且步驟越多，就越容易出錯。當(dāng)我們使用化合價守恒去解題的時候，就只需要找到正化合價與負化合價的離子，并且使它們總數(shù)恒相等就可以了?；诒绢}，需要先設(shè)出物質(zhì)的質(zhì)量，即：設(shè)AgCl的質(zhì)量為x，那么AgBr的質(zhì)量為9.5-x，根據(jù)化合價守恒：×1+×1+×1=0.4×0.2×1，解得x=5.74，那么m（Cl-）=5.74g×=0.71g，m（AgBr）=9.5g-5.74g=3.76g，m（Br-）=3.76g×=1.6g。

通過對比，讓學(xué)生對化合價守恒理解的更加深刻了，在一些比較復(fù)雜的題目或者毫無頭緒的題中，巧用化合價守恒就可以減少很多思考以及計算的過程。教師一定要多讓學(xué)生練習(xí)化合價守恒，潛移默化地向?qū)W生灌輸守恒思想。

守恒法是高中化學(xué)的基礎(chǔ)，求解化學(xué)題時，不需要看中間過程，只需要找到開始與終止這兩個狀態(tài)，把握其中的不變的量，建立等式關(guān)系，高效求解化學(xué)計算題，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。