守恒思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
——探討守恒法解題技巧

包曉玥

(福建省長汀縣第一中學(xué) 366300)

守恒法不僅是高中化學(xué)解題中的重要技巧與方法，而且還是高考解題中常用的解題方法，其特點就是抓住相關(guān)變化的始態(tài)與終態(tài)，忽視其中間的過程，通過其中的不變量構(gòu)建關(guān)系式，以實現(xiàn)思路簡化與迅速解題.因此，高中化學(xué)的教學(xué)當(dāng)中，守恒思想是極其重要的，將守恒思想應(yīng)用到化學(xué)試題解題中，不僅能夠使解題速度得到顯著提升，而且還能使學(xué)生實現(xiàn)輕松學(xué)習(xí).基于此，化學(xué)教師需注重引導(dǎo)學(xué)生通過守恒思想構(gòu)建起相應(yīng)的關(guān)系式，將解題技巧提供給學(xué)生，從而使學(xué)生自身的解題效率得到顯著提升.

一、質(zhì)量守恒的應(yīng)用

高中化學(xué)的教學(xué)中，守恒思想當(dāng)中的質(zhì)量守恒通常是其關(guān)鍵，且在化學(xué)的解題教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用.質(zhì)量守恒的定律主要指直接參與到化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后各生成物質(zhì)的質(zhì)量總和.對于質(zhì)量守恒定律而言，其主要表現(xiàn)為：(1)反應(yīng)物的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成物質(zhì)量綜合；(2)溶液在稀釋或濃縮的過程中，原溶液中的物質(zhì)質(zhì)量和變化后溶液中的物質(zhì)質(zhì)量相等；(3)反應(yīng)物的減少總質(zhì)量與產(chǎn)物增加的總質(zhì)量是相等的.根據(jù)上述的相關(guān)關(guān)系式，就能構(gòu)建起試題已知條件與未知條件之間的關(guān)系，忽略化學(xué)反應(yīng)和變化過程，直接從質(zhì)量守恒角度進(jìn)行未知量的求解，有效解決過程復(fù)雜、混合物質(zhì)比例未知的問題.

例1有一包鋁粉和鐵粉組成的混合物，先將其倒入足量鹽酸中完全反應(yīng)，然后往反應(yīng)后的溶液中加入過量NaOH溶液，直至溶液中沉淀無變化為止，將沉淀進(jìn)行灼燒得到紅色粉末，干燥后，紅色粉末的質(zhì)量與原鋁粉和鐵粉組成混合物質(zhì)量一致，求原鋁粉和鐵粉組成混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)( ).

A.40% B.30% C.60% D.50%

解析鐵與鋁都能夠與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，通入氫氧化鈉以后，生成物都能夠與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，在氫氧化鈉過量的情況下，氫氧化鋁沉淀會再次反應(yīng)溶解，這樣對穩(wěn)定后的沉淀進(jìn)行灼燒處理，得到只還有鐵元素的三氧化二鐵.由于紅色粉末的質(zhì)量與原鋁粉和鐵粉組成混合物質(zhì)量一致，因此，元混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即是三氧化二鐵中的氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，經(jīng)過計算可得30%.

二、原子守恒的應(yīng)用

化學(xué)的本質(zhì)就是原子的重新排列組合，產(chǎn)生新物質(zhì)，但是不產(chǎn)生新原子，即抓住原始反應(yīng)物與最后的生成物當(dāng)中的某個原子的不變規(guī)律，找出其中的等量關(guān)系實施求解.

例2在適量的濃硝酸溶液中加入38.4mg的銅，當(dāng)反應(yīng)不再進(jìn)行的時候，得到22.4mL的氣體，那么，參與反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量最可能的是( ).

A.1.6×10-3mol B. 1.0×10-3mol

C.2.4×10-3mo1 D.2.2×10-3mol

解析銅與硝酸的反應(yīng)比較復(fù)雜，產(chǎn)物中的氣體可能是NO、NO2或是二者的混合物，如果運用化學(xué)方程式的方法，不僅繁瑣而且在不確定NO、NO2二者比例的情況下，也不易于計算，通過原子守恒，構(gòu)建N與HNO3之間的關(guān)系，即一個氮原子對應(yīng)一個硝酸分子，那么只要計算氣體的物質(zhì)的量，就能夠得到硝酸物質(zhì)的量，通過計算得出D選項，2.2×10-3mol.在對該題進(jìn)行解答時，就需注重審題，看其是消耗，還是被還原.

三、電荷守恒法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

電解質(zhì)的溶液或者離子化合物當(dāng)中，含有的陽離子、陰離子電荷數(shù)是相等的，也就是陽離子的物質(zhì)的量×陽離子的電荷數(shù)=陰離子的物質(zhì)的量×陰離子的電荷數(shù)，根據(jù)該點可知：(1)離子化合物當(dāng)中，陽、陰離子電荷數(shù)是相等的；(2)電解質(zhì)的溶液中，陽、陰離子電荷數(shù)是相等的.

A. 0.15mol B. 0.20mol

C. 0.25mol D. 0.40mol

四、電子守恒法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

電子守恒的思想主要表示為化學(xué)反應(yīng)物的電子失去的總數(shù)與得到的總數(shù)相一致，通常會運用在氧化還原反應(yīng)當(dāng)中的電子得失的反應(yīng)求解，根據(jù)有關(guān)的關(guān)系方程可對化學(xué)問題進(jìn)行有效解答.

例4Fe2(SO4)3和50.0mL羥胺酸性溶液(0.10mol/L)通過煮沸的條件進(jìn)行全面反應(yīng)，其反應(yīng)后所生成的二甲鐵離子和50.0mL酸性的高錳酸鉀溶液(0.04mol/L)產(chǎn)生發(fā)生氧化反應(yīng)，得出的羥胺氧化產(chǎn)物是( ).

A. NO2B. N2O C. NO D. N2

解析本題中，三價的鐵離子和羥胺及二價的鐵離子和酸性高錳酸鉀產(chǎn)生氧化反應(yīng)，因此，羥胺電子所失去的數(shù)目是通過高錳酸鉀所獲取的.這個時候，羥胺酸的N是-1價，因此，氧化后的產(chǎn)物N是x價，根據(jù)電子守恒得出[x-(-1)]×50.00mL×0.10mol/L=(7-2)×50.00mL×0.04mol/L，由此可得：x=1,因此，本題的答案為B.

五、能量守恒法的運用

化學(xué)反應(yīng)中，計算反應(yīng)熱的過程當(dāng)中，始終需注重節(jié)能的思想，明確何為能量守恒，其主要是兩種或者多種方式的互相轉(zhuǎn)變，或者物體間的互相轉(zhuǎn)變，而對總能量的保持卻是不變的.能量守恒的定律屬于普遍且基本的規(guī)律.

ΔH3=+0.33kJ·mol-1

B.正交硫相較于單斜硫更穩(wěn)定

C.相同物質(zhì)量正交硫相較于單斜硫含的能量更高

D.(1)式是表示斷裂的1mol O2當(dāng)中的共價鍵吸收的能量所形成的1mol SO2當(dāng)中共價鍵放出的能量要多297.16kJ.

解析本題所給的兩個熱化學(xué)的方程式是相減的，單斜硫就能轉(zhuǎn)化成正交硫所釋放的能量，因此，等物質(zhì)量的單斜硫相較于正交硫的含量更高，且正交硫相較于單斜硫更穩(wěn)定；熱化學(xué)的方程式所表示的破壞的反應(yīng)物當(dāng)中的化學(xué)鍵需要的能量和生成的產(chǎn)物中化學(xué)鍵釋放的能量差，D中忽略了單斜硫，因此答案是B.

綜上所述，高中化學(xué)的教學(xué)中，各種化學(xué)反應(yīng)中，守恒思想屬于較為常見的一種解決化學(xué)問題的思路與方法，且在高考化學(xué)的試題當(dāng)中，守恒類的習(xí)題占據(jù)愈來愈大，因此，學(xué)生在具體學(xué)習(xí)時，需勤奮練習(xí)，準(zhǔn)確掌握相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律，在解題時，能夠積極運用守恒思想，對問題當(dāng)中的相關(guān)變量關(guān)系進(jìn)行建立，并揭示出各種守恒的規(guī)律與特征，從而實現(xiàn)解題高效且簡化的同時，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣提高.