守恒法在高中化學(xué)的作用

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摘要：本文對(duì)守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進(jìn)行研究．

關(guān)鍵詞：守恒法;高中化學(xué);解題

與其他學(xué)科相比，化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和實(shí)踐性特點(diǎn)更加明顯．化學(xué)學(xué)科對(duì)學(xué)生的探究能力以及邏輯思維能力方面的較高要求是影響教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的主要原因．對(duì)此，教師要利用守恒法提高學(xué)生的化學(xué)解題能力．

一、守恒法簡(jiǎn)介

1．守恒法的概念．守恒法是指，多種物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，其質(zhì)量、電子等因素的變化為守恒變化．守恒法要求學(xué)生應(yīng)該充分掌握不同物質(zhì)之間的內(nèi)在守恒定律，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量、電子等方面變化問(wèn)題的計(jì)算．2．守恒法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)．在高中化學(xué)解題中，傳統(tǒng)解題方法通常需要關(guān)注不同物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的相關(guān)細(xì)節(jié)變化．在通常情況下，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生會(huì)引發(fā)多方面因素的變化，因此學(xué)生所需的解題時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)．而守恒法的應(yīng)用則只需學(xué)生考慮以下兩個(gè)方面：第一，化學(xué)題目中涉及化學(xué)反應(yīng)某種元素存在形式的貫穿．第二，找出化學(xué)題目中存在的所有化學(xué)反應(yīng)之后，將這些化學(xué)反應(yīng)之間存在的內(nèi)在關(guān)系確定出來(lái)．

二、守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

1．電子守恒法的應(yīng)用．電子守恒法是指，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，所有物質(zhì)之間會(huì)發(fā)生電子得失，在整個(gè)過(guò)程中失去的電子數(shù)與得到的電子數(shù)相等．這種守恒法通常被應(yīng)用在包含氧化還原反應(yīng)的化學(xué)題目中．例如，將Cu與Mg的合金2．3g融入濃硝酸溶液中．假如該溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后，產(chǎn)生的NO2和N2O4分別為4000mL和300mL．現(xiàn)在向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，則再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量是多少？從題目中可以分析出，向溶液中加入NaOH之后，產(chǎn)生的沉淀分別為Cu（OH）2和Mg（OH）2．根據(jù)電子守恒法原理對(duì)該題目中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，可知?dú)溲醺x子為銅離子與鎂離子的二倍之和．此外，上述化學(xué)反應(yīng)中銅離子所帶正電荷與鎂離子所帶正電荷的物質(zhì)的量之和與銅、鎂合金失去電子的物質(zhì)的量相等．在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子總物質(zhì)的量與NO2和N2O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，因此可以將OH－的物質(zhì)的量計(jì)算出來(lái)：2×0．3×22．4＋1×4×22．4＝0．46（mol）．因此，加入足量氫氧化鈉溶液之后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為2．3＋0．46×17＝10．12（g）．與原本的計(jì)算方法相比，電子守恒法的應(yīng)用顯著減少了學(xué)生的計(jì)算量，并在一定程度上保證了化學(xué)問(wèn)題的解題質(zhì)量．2．質(zhì)量守恒法的應(yīng)用．質(zhì)量守恒法是指，將質(zhì)量作為解題工具，按照發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化的原理，完成相應(yīng)化學(xué)題目的解答．例如，空氣環(huán)境中存在一定質(zhì)量的氫氧化鉀固體，該固體物質(zhì)中K2CO3和H2O的含量分別為14．4％和1．4mol．將1g該物質(zhì)置于3mol／L的HCl溶液中，且該溶液的體積為0．05L．利用體積為0．03L、密度為1．07mol／L的氫氧化鉀溶液將上述酸性溶液中的多余鹽酸中和，此時(shí)溶液中的固體質(zhì)量是多少？通過(guò)對(duì)題目包含的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，最終產(chǎn)生的固體為KCl，而該固體中的Cl全部來(lái)自鹽酸溶液，因此可以得出KCl的物質(zhì)的量為3×0．05＝0．15（mol），從而可以計(jì)算出經(jīng)過(guò)上述化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生KCl固體的質(zhì)量約為5．589g．3．元素守恒法的應(yīng)用．元素守恒法是指，在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生前后，所有物質(zhì)中包含的元素只是從形式上產(chǎn)生了一些變化，而這些元素的實(shí)際種類不會(huì)發(fā)生變化．在高中化學(xué)題目中，學(xué)生可以根據(jù)元素守恒法，只對(duì)化學(xué)反應(yīng)中元素整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析，并結(jié)合化學(xué)守恒定律得出最終的計(jì)算結(jié)果．例如，向體積為1L的1mol／L的NaOH溶液中通入0．8mol的CO2，求該溶液中NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比是多少？在這道題目中，如果學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式的方法進(jìn)行物質(zhì)的量之比的計(jì)算，計(jì)算步驟相對(duì)較多．學(xué)生可以利用元素守恒法進(jìn)行計(jì)算：所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后Na原子與C原子都符合元素守恒定律．這里分別將NaHCO3與Na2CO3的物質(zhì)的量設(shè)為x和y．從元素守恒法原理中可以得到Na原子的計(jì)算公式為x＋2y＝1（mol），而C原子的計(jì)算公式為x＋y＝0．8（mol），將這兩個(gè)計(jì)算公式組合起來(lái)，可以求出x與y的值分別為0．6mol和0．2mol．因此，NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比為3∶1．

總之，守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用，能夠縮短學(xué)生的解題時(shí)間．通過(guò)學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒法、化合價(jià)守恒法等守恒方法應(yīng)用范圍及應(yīng)用步驟的理解水平的提高，促進(jìn)學(xué)生高效完成化學(xué)題目的解答．

參考文獻(xiàn)

陳曉彤．守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析［J］．?dāng)?shù)理化解題研究，2015．

作者:莊自立 單位:黑龍江綏化市第一中學(xué)