化學(xué)解題中應(yīng)用守恒法的實(shí)踐分析

◇　福建　劉敏華

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化學(xué)解題中應(yīng)用守恒法的實(shí)踐分析

◇福建劉敏華

守恒法是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容,要求學(xué)生在充分了解的前提下要學(xué)會(huì)應(yīng)用,在通過守恒法來解決化學(xué)反應(yīng)中的問題,能夠準(zhǔn)確找到化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)之間存在的隱藏性守恒關(guān)系,通過這一切入點(diǎn),有助于學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)原理的同時(shí),還能拓展學(xué)生的思維能力,進(jìn)而起到幫助學(xué)生形成縝密思維的習(xí)慣,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展．

1　守恒法的主要體現(xiàn)

1.1質(zhì)量守恒定律

化學(xué)反應(yīng)有多種形態(tài),但是無論是哪種化學(xué)反應(yīng)均是反應(yīng)物的原子重新組合后形成新的物質(zhì)的過程．在化學(xué)反應(yīng)前后,反應(yīng)物與生成物之間的原子種類是不變的,數(shù)量上也沒有增加或者減少,說明物質(zhì)中的原子質(zhì)量也沒有發(fā)生變化,從宏觀角度上來看,化學(xué)反應(yīng)過程中均遵循了質(zhì)量守恒定律．

1.2能量守恒定律

物理學(xué)中的能量守恒定律告訴我們:能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中總量不變．化學(xué)反應(yīng)同樣遵循能量守恒定律．能量守恒在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面： 1) 不同能量之間的轉(zhuǎn)換,如化學(xué)能與電能,化學(xué)能與熱能; 2) 研究同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),當(dāng)物質(zhì)以不同形式存在時(shí)的能量變化,即對應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫和應(yīng)用．蓋斯定律就是能量守恒的具體應(yīng)用實(shí)例．

2　解題中應(yīng)用守恒法的實(shí)踐分析

2.1元素守恒法

在化學(xué)反應(yīng)前后,組成物質(zhì)的元素種類不變,且物質(zhì)的總質(zhì)量也無變化．化學(xué)反應(yīng)中遵循的質(zhì)量守恒,本質(zhì)上的體現(xiàn)是原子的重新組合,教師還需要注重強(qiáng)化學(xué)生的守恒意識(shí),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用化學(xué)知識(shí)過程中,能夠通過守恒觀來快速解決相關(guān)問題,將其應(yīng)用在化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算題中,具有明顯的促進(jìn)意義．

A1∶2;B2∶3;C3∶1;D5∶3

解題思路如果學(xué)生按照常規(guī)思路解題會(huì)比較復(fù)雜,但是運(yùn)用元素守恒法則可以很快算出結(jié)果,即設(shè)n(PCl3)=x,n(PCl5)=y,結(jié)合P元素守恒可以得出:x+y=0.25 g/31 g·mol-1≈0.008 mol;結(jié)合Cl元素守恒可以得出:3x+5y=(0.314 L×2)/22.4 L·mol-1≈0.028 mol;將2個(gè)式子聯(lián)合運(yùn)算后得出x=0.006 mol,y=0.002 mol．所以答案為C．

2.2得失電子守恒法

電子守恒對氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等知識(shí)是一個(gè)重要規(guī)律,無論是有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、電化學(xué)計(jì)算、原電池和電解池電極方程式的書寫等都離不開電子守恒．由于電子是微觀的,雖然學(xué)生知道電子守恒的存在,但很難熟練運(yùn)用．為了方便學(xué)生應(yīng)用此法,常將微觀的電子守恒演變?yōu)楹暧^的價(jià)態(tài)守恒,其恒等式為:n(氧化劑)×降價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)降低值=n(還原劑)×化合升價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)升高值．

A1∶4;B1∶2;C2∶1;D4∶1

2.3電荷守恒法

電荷守恒定律在化學(xué)反應(yīng)中主要表現(xiàn)為:根據(jù)電解質(zhì)溶液中陰離子和陽離子的濃度,以及其中包含的電荷關(guān)系能夠列出準(zhǔn)確的化學(xué)方程式．在高中化學(xué)的解題思路中,主要將電荷守恒法應(yīng)用在鹽類物質(zhì)的水解或者離子方程式的書寫中,其中需要學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握鹽類水解的相關(guān)內(nèi)容．在電解質(zhì)溶液中,陰離子中的負(fù)電荷數(shù)量等于陽離子的正電荷數(shù)量,進(jìn)而可以有效解決這一類的問題中的電荷關(guān)系.對于離子方程式的書寫,需要掌握反應(yīng)物中的電荷總數(shù)等于生成物的帶電荷總數(shù),其中前后物質(zhì)的電性也相同,通過這一方法還能夠快速完成離子方程式的配平．

A0.1(b-2a);B10(2a-b);

C10(b-a);D10(b-2a)

根據(jù)電荷守恒關(guān)系:

2n(Ba2+)+n(K+)+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-),

2.4質(zhì)量守恒法

質(zhì)量守恒法在化學(xué)反應(yīng)中的主要表現(xiàn)為:物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后的總質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化,即反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量．質(zhì)量守恒的內(nèi)容還包括反應(yīng)前后某種元素的質(zhì)量不變、某種物質(zhì)在結(jié)晶過程中的溶質(zhì)質(zhì)量保持不變及可逆反應(yīng)中的總質(zhì)量不變．化學(xué)反應(yīng)有多種形態(tài),但是無論是哪種化學(xué)反應(yīng)，均是反應(yīng)物的原子重新組合后形成新物質(zhì)的過程．而且在化學(xué)反應(yīng)前后,反應(yīng)物與生成物之間的原子種類是不變的,數(shù)量上也沒有增加或者減少,說明了物質(zhì)中的原子質(zhì)量也沒有發(fā)生變化,從宏觀角度上來看,化學(xué)反應(yīng)過程中均遵循了質(zhì)量守恒定律．

例如：2015年新課標(biāo)全國卷Ⅰ的試題中,題干給出烏洛托品的結(jié)構(gòu)式,并提出若將甲醛水溶液與氨水完全混合后完全蒸發(fā)可獲得烏洛托品,假設(shè)原料經(jīng)過完全反應(yīng),且全部生成了烏洛托品,求甲醛與氨的物質(zhì)的量比________．

解題思路首先需要列出該有機(jī)物的分子式,即C6H12N6,結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知,該有機(jī)物中的C元素均來自于甲醛,而N元素則來自于氨,由此可知,混合物中的甲醛與氨的物質(zhì)的量比為甲醛與氨的物質(zhì)的量的比,所以答案為3∶2．

要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成正確的守恒觀,需要一個(gè)漫長的探索過程,因此,教師需要引導(dǎo)學(xué)生深刻理解化學(xué)知識(shí)、掌握化學(xué)技能,并學(xué)會(huì)將化學(xué)知識(shí)熟練地應(yīng)用在解題上.教師要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)特點(diǎn)和水平,結(jié)合教材知識(shí)結(jié)構(gòu),有效應(yīng)用守恒定律開展教學(xué)活動(dòng),讓學(xué)生深刻地感受到守恒的魅力,并學(xué)會(huì)運(yùn)用守恒定律理解到學(xué)習(xí)過程中需堅(jiān)持的“守恒法”．

福建省寧化第一中學(xué))