基于守恒思想的化學問題的解決策略

摘 要：守恒思想是認識化學、學習化學的基本思想觀念之一.同時，守恒思想還是一種非常重要的解題思想，將其應用到化學解題中，可開闊學生的思維、拓展解題思路，進而促使學生快速、準確地解答常見的化學問題.因此文章基于化學守恒思想的內(nèi)涵，圍繞其在日常解題中的具體應用展開了探究.

關鍵詞：守恒思想；問題解答；核心素養(yǎng)；初中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）29-0128-03

收稿日期：2023-07-15

作者簡介：成果（1983.3-），女，本科，中學一級教師，從事化學教學研究.

守恒思想是學生認識化學、學習化學時的基本觀念之一.顧名思義，守恒就是物質(zhì)在發(fā)生變化時，或者兩種物質(zhì)在發(fā)生作用時，某物理量保持不變.在化學學習中，守恒思想是化學變化過程中永恒的主題，主要包括：化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量的守恒現(xiàn)象、電解質(zhì)溶液中陰離子和陽離子帶電總數(shù)相平衡、氧化還原反應中得失電子的總量守恒等.守恒思想不僅僅是學生學好化學的重要思想，也是解決化學問題的重要思想.在解題實踐中，學生唯有深刻理解這一化學思想，才能輕松化解各種難題，不斷提升初中生的化學解題能力.

1 守恒思想在初中化學解題中的應用

1.1 質(zhì)量守恒與化學解題

質(zhì)量守恒是初中化學守恒思想中最為重要的組成，主要是指化學反應過程中，反應物和生成物之間的總體質(zhì)量不會發(fā)生改變，依然是相等的.在解答化學問題時，利用這一守恒思想可對某種物質(zhì)的組成元素、化學式進行推斷，還可以基于參與反應的化學元素種類，推斷其反應之后的物質(zhì)組成.

例1 將3.0 g的物質(zhì)放在氧氣中進行充分燃燒，經(jīng)實驗檢測得出生成二氧化碳8.8 g、水5.4 g，那么該物質(zhì)一共含有哪些元素？

解析 在解答本題目時，關鍵在通過守恒思想對化學反應前后元素守恒進行判斷.在本題目中，經(jīng)過化學反應之后生成了二氧化碳和水，即：化學反應之后生成的物質(zhì)元素主要有C、H、O三種.根據(jù)守恒思想得出，在化學反應之前，由于氧氣中含有氧元素，因此參與化學反應的物質(zhì)中必然含有C、H兩種元素，也可能含有O元素.

之后，基于守恒思想，運用計算的方式，得出二氧化碳中C元素的質(zhì)量為8.8 g×12/44×100 % =2.4 g，水中H元素的質(zhì)量為5.4 g×2/18×100 % =0.6 g.則C、H兩種元素質(zhì)量和為2.4 g+0.6 g=3.0 g.根據(jù)守恒思想得知，該物質(zhì)的質(zhì)量恰恰為3.0 g.由此可見，其中并不含有O元素，只有C與H兩種元素^[1].

例2 某學生取26 g的氯化鋇溶液，將其置于試管中，向其中滴加了未知量分數(shù)的稀硫酸溶液24.5 g，經(jīng)充分化學反應之后，共得到沉淀物23.3 g，則化學反應之后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為多少？

解析 在解答本題目時，學生常常會受到“未知質(zhì)量分數(shù)的稀硫酸溶液”的影響，導致其解題時思路受限.其實，只要運用質(zhì)量守恒思想，即可建立等量關系，進而完成題目的解答.

根據(jù)題目得知：

BaCl₂+H₂SO₄===BaSO₄↓+2HCl

假設生成物質(zhì)HCl的質(zhì)量為x，則有233∶73=23.3 g∶x，計算得出x=7.3 g.

根據(jù)質(zhì)量守恒思想得出，化學反應之后溶液的中質(zhì)量=化學反應前各個物質(zhì)的總質(zhì)量-沉淀質(zhì)量，即：26.5 g+24.5 g-23.3 g=27.7 g.

因此，所求的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為：

7.3 g/27.7 g×100%=26.4 %

1.2 原子守恒與化學解題

原子守恒是初中化學守恒思想的重要組成，主要是指化學變化前后，原子的數(shù)目、種類、質(zhì)量之間并未發(fā)生改變.同時，原子守恒還是解決化學問題的重要手段，通過這一守恒思想和定律，可對化學方程式進行配平，或者確定物質(zhì)化學式，也可基于化學反應前后原子個數(shù)不變的條件，對未知物質(zhì)的原子個數(shù)比將該物質(zhì)化學式推斷出來.

例3 完成下列化學方程式：

5KI+KIO₃+3H₂SO₄===3______+3K₂SO₄+3H₂O

解析 針對這一題目，只要利用原子守恒思想，即可根據(jù)化學反應前后元素種類守恒的定理，輕松將其推斷出來.在本題目中，由于反應之前含有5種元素，即：K、I、H、S、O，

化學反應之后則含有4種化學元素，即：K、H、S、O；同時，從化學反應前后原子的個數(shù)上來說，化學反應之前I的原子個數(shù)為6，反應后系數(shù)為3，因此化學反應中未知物質(zhì)為I₂，即：

5KI+KIO₃+3H₂SO₄===3I₂+3K₂SO₄+3H₂O^[2]

例4 在一個密封的容器中，盛有四種物質(zhì)，分別為甲、乙、丙、丁.這四種化學物質(zhì)在一定的條件下，經(jīng)過了充分地化學反應.化學反應前后，這四種物質(zhì)的質(zhì)量見表1.求：

（1）x為多少？

（2）如果物質(zhì)甲和物質(zhì)丙相對應的分子量比為8∶16，則物質(zhì)甲和物質(zhì)丙化學計量系數(shù)比為多少？

（3）已知該化學反應的化學方程式為：

甲+2丙===2丁

且甲的化學式為A₂，丙的化學式為B₂C₂，則丁的化學式為什么？

解析 （1）根據(jù)圖表分析得出，物質(zhì)丙在化學反應前后，質(zhì)量出現(xiàn)了減少的現(xiàn)象，則由此可判定該物質(zhì)為反應物；同理，可判定出物質(zhì)丁為生成物；在化學反應中，物質(zhì)乙的質(zhì)量并未發(fā)生改變，由此可斷定其為催化劑；而針對物質(zhì)甲來說，則可結(jié)合守恒思想中化學反應前后質(zhì)量不變的原則，判斷出：甲+丙===丁，即可得出x的值為6 g.

（2）在這一問題中，根據(jù)守恒思想，假設物質(zhì)甲、丙、丁的化學計量系數(shù)為x、y、z，則物質(zhì)甲、物質(zhì)丙的變化量分別為4、16 g，則有：

x甲+y丙===z丁

即：8x∶16y=4 g∶16 g，則x∶y=1∶2

（3）針對這一問題，可利用原子守恒的思想進行推斷.在化學反應之前，存在A、B、C三種元素，則化學反應之后也必然存在這三種元素.同時，化學反應之前，元素A中含有2個原子，元素B中含有4個原子，元素C中含有4個原子.根據(jù)原子守恒思想得知，化學反應之后原子數(shù)目應保持不變，因為元素丁之前的系數(shù)為2，則可推斷出物質(zhì)丁的化學式為AB₂C₂，或者A（BC）₂^[3].

1.3 電荷守恒與化學解題

電荷守恒也是初中化學守恒思想的重要組成，且這一類問題常常出現(xiàn)在溶液中.因為在各類化學溶液中，存在大量的肉眼不可見的離子，且這些離子絕大多數(shù)都屬于陰陽離子.在這些離子中，陰陽離子的數(shù)量不一定相等，但是陰陽離子所帶的正電荷、負電荷總數(shù)卻是相等的.鑒于此，通過電荷守恒思想可有效解答化學溶液離子比例類型的題目中.

例5 已知某化學溶液中，含有四種離子：Na+、Mg²⁺、Cl-、SO^2-₄，其中離子個數(shù)比例關系n（Na+）∶n（Mg²⁺）∶n（Cl-）=4∶5∶8，假設鈉離子的個數(shù)為4n，則SO^2-₄的個數(shù)為多少？

解析 本題只要結(jié)合電荷守恒思想，即可從“溶液中陽離子中所帶有正電荷的數(shù)量與陰離子中所帶負電荷總量相等”出發(fā)，假設SO^2-₄的個數(shù)為x個，根據(jù)電荷的守恒關系，即可得出：1×4n+2×5n=1×8n+2x，則x=3n^[4].

2 基于化學守恒思想解題教學啟示與解題注意事項

2.1 教學啟示

化學守恒思想雖然在教材上占據(jù)的篇幅比較少，但是該化學思想?yún)s在解題中發(fā)揮著十分重要的價值.鑒于此，初中化學教師在日常教學中，應立足于守恒思想的內(nèi)涵，優(yōu)化課堂教學方案，促使學生在日常學習中逐漸掌握這一解題技能.一方面，堅持循序漸進的原則，引導學生完成化學守恒思想的深度理解，并借助從簡到難的訓練中，逐漸掌握守恒思想解題的技巧；另一方面，還應精心挑選經(jīng)典的習題，為學生進行精講，使其在掌握守恒思想解題技能的同時，形成運用守恒思想解題的意識.同時，還應在教學中，有意識地帶領學生進行分類、歸納，使其真正掌握守恒思想的內(nèi)涵.

2.2 注意事項

守恒思想在初中化學解題中，雖然具備十分廣泛的應用，但也存在一定的應用范圍.學生在運用守恒思想解題時，還應注意以下三個問題.

第一，明確守恒思想的應用范圍和條件.化學守恒思想具備一定的適應條件，切忌忽視題目條件，隨意應用到任何題目中.甚至部分學生由于對其理解不夠深刻，隨意引申到分子數(shù)守恒、體積守恒等，進而錯誤運用到相關題目中.鑒于此，在日常教學中，應加深理論知識教學，使學生明確守恒思想的適用條件，避免學生出現(xiàn)錯用、亂用的現(xiàn)象.

第二，明確化學物質(zhì)反應前后變化，關注化學反應前提.在運用守恒思想解答問題之前，必須要對題目進行認真分析，結(jié)合化學反應前后物質(zhì)的變化和反應前提，思考是否可以運用這一思想進行解題.例如，氫氣和氧氣沒有完全反應的題目中，如果學生忽視前提條件，肆意運用質(zhì)量守恒思想，就會導致解題錯誤.

第三，注意化學反應中是否存在氣體逸出的現(xiàn)象.在一些化學反應中，不僅僅會產(chǎn)生新的物質(zhì)，還會產(chǎn)生一定的氣體.鑒于此，在運用守恒思想解題時，如果忽視了化學反應中所產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，也會產(chǎn)生錯誤.

第四，化學守恒思想存在于化學反應中，而在部分化學題目中，不僅僅包括化學反應，還存在一定的物理變化.因此，學生在應用該思想解答問題時，必須要展開系統(tǒng)化的分析，做出精準地判斷方可應用^[5].

綜上所述，守恒思想是化學學科的基本思想觀念，也是解答常見化學問題的重要途徑，通過質(zhì)量守恒、原子守恒和電荷守恒，可幫助學生打開相關題目的解題思路，輕松化解相關難題.鑒于此，化學教師在日常教學中，不僅僅要加強理論知識教學，還應傳授解題技能和方法，真正提升學生的化學解題能力.

參考文獻：

[1] 王慶越.守恒思想在初中化學解題中的應用[J].數(shù)理化解題研究，2022（23）：113-115.

[2] 楊恩聘.初中化學解題中質(zhì)量守恒定律的有效應用[J].課程教材教學研究（中教研究），2022（Z4）：82-83.

[3] 沈玲玲.初中化學解題中質(zhì)量守恒定律的有效應用[J].數(shù)理化解題研究，2020（17）：84-85.

[4] 陳桂娣.質(zhì)量守恒定律在初中化學解題中的運用[J].數(shù)理化解題研究，2020（08）：95，101.

[5] 林秋香.淺談守恒定律在初中化學解題中的運用[J].中小學教學研究，2016（12）：26-27，30.

[責任編輯：季春陽]