高中化學(xué)解題中守恒思想的應(yīng)用探索

摘 要：化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)前后總質(zhì)量不變、總原子數(shù)不變、化合價(jià)升降總數(shù)相等，體現(xiàn)出化學(xué)元素在反應(yīng)中的守恒本質(zhì).在進(jìn)行化學(xué)試題分析和解答的過(guò)程中，運(yùn)用化學(xué)守恒思想，往往能夠直擊試題核心，有效地解決問(wèn)題，避免了紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程，降低了試題的計(jì)算量，體現(xiàn)出化學(xué)變化過(guò)程中各種量的變化關(guān)系，提高試題解答的正確率.文章以具體的化學(xué)試題為例，對(duì)在高中化學(xué)試題中如何進(jìn)行守恒思想的應(yīng)用進(jìn)行探析，以期起到拋磚引玉的作用.

關(guān)鍵詞：守恒思想；高效解題；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）21-0119-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡(jiǎn)介：張世華（1969.5-），女，甘肅省張掖人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

新課程改革背景下，高中化學(xué)試題也越來(lái)越注重考查學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，要求學(xué)生能夠透過(guò)紛繁復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程看到化學(xué)本質(zhì).守恒思想是化學(xué)反應(yīng)的精髓，能夠避免一些無(wú)關(guān)信息和反應(yīng)過(guò)程的干擾，通過(guò)守恒思想有效解決化學(xué)問(wèn)題.化學(xué)守恒思想體現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，是化學(xué)學(xué)習(xí)和探究的基礎(chǔ)，依據(jù)化學(xué)試題的條件，合理地利用守恒思想，往往能夠化繁為簡(jiǎn)，減小運(yùn)算量，提高試題解決的準(zhǔn)確性，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)綜合能力.

1 利用質(zhì)量守恒解決問(wèn)題

化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是舊物質(zhì)生成新物質(zhì)的過(guò)程，雖然物質(zhì)發(fā)生變化但是其總質(zhì)量不變，在一些反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜或是反應(yīng)物比例不明的試題中，通過(guò)質(zhì)量守恒往往能夠迅速找到突破口，抓住問(wèn)題的關(guān)鍵所在，高效解決試題［1］.

例題1 在一次化學(xué)實(shí)驗(yàn)后，由于學(xué)生操作失誤，一瓶氫氧化鈉固體被敞口存放了一段時(shí)間，現(xiàn)在某小組為了測(cè)試其是否變質(zhì)，取13.5 g固體放到燒杯中，隨后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.9%的稀硫酸進(jìn)行滴定，當(dāng)用反應(yīng)完全后，測(cè)得稀硫酸用量為75 g.反應(yīng)后，燒杯中的溶液總質(zhì)量為86.3 g，試判斷這瓶氫氧化鈉是否變質(zhì)，如果變質(zhì)，計(jì)算出雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

解 反應(yīng)前質(zhì)量：13.5 g+75 g=88.5 g，反應(yīng)后質(zhì)量86.3 g，反應(yīng)前質(zhì)量大于反應(yīng)后質(zhì)量，說(shuō)明除了2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O反應(yīng)外，還有其它物質(zhì)參與反應(yīng)，因此氫氧化鈉已經(jīng)變質(zhì).

氫氧化鈉在空氣中與CO2反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉與稀硫酸生成二氧化碳?xì)怏w，根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)后減少的質(zhì)量即是二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x，由此可得：

評(píng)析 對(duì)于合金問(wèn)題或是混合物參與的氧化還原反應(yīng)，求出各個(gè)物質(zhì)的量會(huì)非常復(fù)雜，計(jì)算過(guò)程也多，涉及各個(gè)步驟的化學(xué)方程式，學(xué)生很容易出錯(cuò).通過(guò)反應(yīng)物和生成物之間的電子轉(zhuǎn)移平衡規(guī)律，能夠構(gòu)建反應(yīng)物與生成物之間物質(zhì)的量的關(guān)系，不需要計(jì)算其中的各個(gè)物質(zhì)的單個(gè)質(zhì)量，從整體上解決問(wèn)題，既提高了解題速度，也提高了解題正確率.

5 利用原子守恒解決問(wèn)題

在混合物或是多種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，往往不容易確定各種物質(zhì)之間的比例，通過(guò)化學(xué)方程式不容易發(fā)現(xiàn)解題思路的時(shí)候，通過(guò)原子守恒的應(yīng)用，能夠更好地梳理混合物質(zhì)之間的關(guān)系，明確解題思路.

例題5 在硫酸亞鐵和硫酸鐵組成的混合物中，某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得混合物中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為m%，那么混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？解 由于混合物中的硫酸亞鐵和硫酸鐵比例不確定，因此不能夠直接計(jì)算出其中鐵的物質(zhì)的量.對(duì)FeSO4和Fe2SO43的分子式進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)硫酸根具有相同的結(jié)構(gòu)，其中硫與氧氣的比例固定，通過(guò)原子守恒可以得出氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：16×432×m%=2m%，因此，混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1-m%-2m%=1-3m%.

評(píng)析 在化學(xué)反應(yīng)或是混合物質(zhì)中，依據(jù)化學(xué)中一些常見(jiàn)離子的結(jié)構(gòu)，能夠得到其中各個(gè)原子的比例，這樣通過(guò)原子守恒能夠得到離子中各個(gè)元素之間的關(guān)系，將復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的問(wèn)題.

總之，化學(xué)反應(yīng)和變化是物質(zhì)的變化，其本質(zhì)是原子的重新組合，因此滿足守恒定律，在解題過(guò)程中，依據(jù)試題的條件，合理地應(yīng)用守恒思想，通過(guò)質(zhì)量守恒、電荷守恒、元素守恒、電子守恒、原子守恒等構(gòu)建已知條件與所求問(wèn)題之間的關(guān)系，避開(kāi)紛繁復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和變化過(guò)程，直接體現(xiàn)化學(xué)本質(zhì)的規(guī)律，高效地解決問(wèn)題.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 章細(xì)宏.守恒思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用［J］.中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2017（6）：96.

［2］ 陳翠環(huán).電子守恒法配平氧化-還原反應(yīng)方程式方法探究［J］.理科考試研究（高中版），2017（4）：58-59.

［3］ 李忠文.守恒思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2019（20）：68.

［4］ 徐益文.守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析［J］.文理導(dǎo)航（中旬），2017（9）：82.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］