高中化學解題中守恒法的應用研究

何 強

(寧波市鄞州高級中學,浙江 寧波 315194)

守恒思想是化學非常重要的學科核心思想,同時也是解決化學問題的重要方法.充分利用某個物質(zhì)在化學變化過程中的特定量不變的特點來進行問題的分析,可以有效省略解題過程中較為復雜的問題,實現(xiàn)將問題的簡單化,提升解題的準確率和效率.化學中守恒法主要包括電荷守恒、電子守恒、質(zhì)量守恒以及能量守恒等類型,充分結(jié)合試題實際情況來采取對應的守恒類型就可以實現(xiàn)對問題進行準確的求解[1].所以教師在教學過程中需要注意對學生進行守恒思想的滲透,實現(xiàn)培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)提升學生化學解題能力[2].

1 質(zhì)量守恒

例1(2017年高考理綜新課標全國2卷26題(4))

常規(guī)解題思路:常規(guī)解題過程中,需要通過對上述的流程圖進行分析,來判斷每個步驟中發(fā)生的反應后存在的物質(zhì),得到如圖1所示的每個步驟所含物質(zhì)情況圖.

圖1 鈣含量測定流程中各個步驟反應后存在的物質(zhì)圖

然后再對每步流程中鈣元素參與的反應進行分析,得到對應的反應離子方程式:

第一步:水泥與鹽酸、硝酸、氯化銨反應

第二步:鈣離子與草酸反應

第三步:草酸鈣與硫酸反應

第四步:KMnO4標準溶液滴定反應

2Mn2++10CO2↑+8H2O

可以找出鈣離子和高錳酸根離子之間的關(guān)系為:

5 mol～2 mol

n(Ca2+)～0.050 0 mol/L×36×10-3L

計算出n(Ca2+)=4.5×10-3L,得到鈣元素的質(zhì)量為0.180 g,最后計算出樣品中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為45.0%.

質(zhì)量守恒法:然后根據(jù)鈣元素守恒就可以得到:

5 mol 2 mol

n(Ca2+)

0.500 mol/L×36.00×10-3L

就可以更加快速地計算出鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為45.0%.

2 電荷守恒

A.0.15 mol/L B.0.2 mol/L

C.0.3 mol/L D.0.4 mol/L

3 電子守恒

例3水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件,某課外小組采用碘量法測定學校周邊河水的溶解氧,實驗步驟如下:

(1)取樣、氧的固定:用溶解氧瓶采集水樣.記錄大氣壓和水體溫度,將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合,生成MnO(OH)2,實現(xiàn)氧的固定.

問題:取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后,用amol/L Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作為指示劑,最終現(xiàn)象為____;若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL,則水樣中溶解氧的含量為____mg/L.

常規(guī)解法:需要根據(jù)題意中的相關(guān)步驟來進行化學反應方程式的列出:

①水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合:

②固氧后水樣酸化:

③標準Na2S2O3溶液滴定:

32 g 4 mol/L

m(O2)amol/L×b×10-3L

這樣就可以計算出m(O2)=8abmg,從而得到水中溶解氧的含量為80abmg/L.

4 能量守恒

例4(2019年新課標全國3卷28題(2))Dcacon直接氧化法可以按下列催化過程進行

ΔH1=83 kJ/mol

ΔH2=-20 kJ/mol

ΔH3=-121 kJ/mol

本題主要考查的是學生對蓋斯定律的掌握情況,通過蓋斯定律就能夠?qū)@個問題進行解答,蓋斯定律的解題過程如下:

(1)建立聯(lián)系:通過已知的熱化學方程式來對目標熱化學方程式的反應物和生成物進行分析,建立相關(guān)聯(lián)系;

(2)調(diào)整劑量:首先需要根據(jù)“同側(cè)相減,異側(cè)相加”的規(guī)律來對調(diào)整好的熱化學方程式和ΔH進行加減運算,然后根據(jù)目標熱化學方程式來對相關(guān)的熱化學方程式進行調(diào)整;

(3)加減運算:根據(jù)求解的熱化學方程式來對調(diào)整后的熱化學方程式進行化簡處理或者擴大相應的倍數(shù);

(4)求的值:ΔH值需要根據(jù)熱化學方程式的調(diào)整來進行相應的加減乘除運算.

5 結(jié)束語

綜上所述,本文以相關(guān)例題來對質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子守恒以及能量守恒等守恒方式的應用進行了說明,并將守恒法與常規(guī)解題方式進行了對比,可以發(fā)現(xiàn),通過守恒法能夠有效將問題進行簡化處理,使問題能夠更加快速準確地解答.所以在高中化學解題教學過程中,教師需要加強守恒思想的滲透,讓學生能夠準確地掌握守恒法的應用[3],實現(xiàn)對學生化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng),全面提升學生的化學解題能力.