守恒法在高中化學解題中的有效運用

伍思逸

在高中化學解題中，守恒法可以讓化學解題步驟變得更為簡單。本文首先對守恒法在高中化學解題中的作用進行分析，以明確守恒法的重要性，然后結合相關例題，對三種常見守恒法在高中化學解題中的運用方法以及運用流程進行分析，希望能對高中生化學解題有所幫助。

一、前言

物質(zhì)守恒定律普遍存在于自然界中，在化學領域，眾多的反應方程同樣包含了守恒定律。守恒法主要指的是在化學反應前后，元素的類別沒有發(fā)生變化，物質(zhì)的總質(zhì)量為守恒狀態(tài)，利用這一規(guī)律，可以對很多高中化學題予以解決。

二、守恒法在高中化學解題中的作用

在高中化學解題中，存在多種解題方法，守恒法可以讓一些題型的解題步驟更為簡單化。一般情況下，產(chǎn)生化學反應時，會有諸多因素發(fā)生變化，如果采用單一的傳統(tǒng)解題方法，就需要關注眾多化學反應細節(jié)變化，會在解題過程中花費很多時間，對解題效率造成不利影響。而利用守恒法，在解決一些題型時只需要找到題目中化學反應的內(nèi)在聯(lián)系，在保證解題準確性的前提下，更具解題效率。

三、守恒法在高中化學解題中的運用

（一）元素守恒法的運用

1.相關理論

在高中化學解題中，元素守恒法主要指的是在化學反應發(fā)生前和化學反應發(fā)生結束后的物質(zhì)元素知識發(fā)生了形式變化，實際的種類沒有發(fā)生也那個變化。在高中化學解題中，采用這種守恒法，可以分析出化學反應的元素反應對應關系，結合此守恒定律，可以計算出相應結果。

2.例題分析

現(xiàn)已知1mol/L的NaOH（氫氧化鈉）溶液體積為1L，將0.8mol的CO2加入到此溶液中，那么，在溶液中Na2CO3（碳酸鈉）和NaHCO3（碳酸氫鈉）物質(zhì)量比為？

對此題進行分析，如果我們采用化學反應方程式對其結果予以計算，那么就會產(chǎn)生很多的步驟，相對繁瑣。因此，我們可以選擇元素守恒法，C原子和Na原子在化學反應當中是符合元素守恒定律的，所以，將Na2CO3設為x，將NaHCO3設為y，那么可以依照元素守恒原理推導出C原子的對應公式，即：x+y=0.8mol，Na原子對應公式為：2x+y=1mol。將其進行組合計算，可以得到x和y的相應數(shù)值，即0.2mol與0.6mol。因此，Na2CO3和NaHCO3物質(zhì)量比0.2∶0.6，為1∶3。

如另一道題，題目為：將9.8g鋁與氧化鈉混合物添入水中，假設完全反應，沒有多余固體存在，那么將5mol/L鹽酸加入進去，加入量為180mL，在反應之后，發(fā)現(xiàn)沉淀物小時，那么請計算原混合物中鋁和氧化鈉的質(zhì)量。

對此進行計算時，也可以采用元素守恒定律，對題目進行分析，可以發(fā)現(xiàn)在鹽酸加入之后，溶液中的溶質(zhì)是氧化鋁與氧化鈉，這將是解決本題的關鍵。現(xiàn)可以提出假設，即：鋁物質(zhì)量為xmol，過氧化鈉物質(zhì)量為ymol，那么依照相關定律可以列出公式，即：x×27g/mol+y×78g/mol=9.8g。依照元素守恒，可以列出相應的計算公式：AL——ALCI3，NA2O2——2NACI，3x+2y=0.18L×5mol/L，進而求出鋁與氧化鈉相應的質(zhì)量。

（二）質(zhì)量守恒法的運用

1.相關理論

在高中化學解題中，質(zhì)量守恒法主要指的是在化學反應中的各個物質(zhì)質(zhì)量總和與反應生成之后的物質(zhì)質(zhì)量和相同，其解題主要突破口為質(zhì)量，借助質(zhì)量相等，可以列出公式，進而對很多高中化學問題予以解答。

2.例題分析

臭氧層對于地球上的生命具有重要作用，和氧氣相比，臭氧的氧化性要更強一些，在實驗室，利用高壓放電管可以完成臭氧的制取工作：3O2[放電]2O3。如果在此反應過程中，轉化成臭氧的氧氣為總氧氣的30%，那么混合氣平均摩爾質(zhì)量是多少？（保留小數(shù)點后一位數(shù)）

對此題進行分析，結合質(zhì)量守恒定律，可以明確無論是反應之前，還是反應結束之后，容器內(nèi)氣體質(zhì)量都是相等的，也就是說，反應之前的氧氣質(zhì)量和反應之后的混合氣體質(zhì)量是相同的，可以提出假設，即：氧氣物質(zhì)量在反應之前是1mol，那么可以列出公式：

3O2[放電]2O3

3mol 2mol

0.3mol 0.2mol

那么，混合平均摩爾質(zhì)量為32g/（1mol-0.3mol+0.2mol）mol=35.6g/mol。這種題型較為廣泛，還可舉例：

現(xiàn)有一定質(zhì)量、暴露在空氣中的氫氧化鉀固體，其中包含質(zhì)量分數(shù)為2.8%的水，質(zhì)量分數(shù)為7.2%的碳酸鉀，稱取此1g此樣品，將其添加到3mol/L的50mL鹽酸中，利用30.8mL濃度是1.07nol/L氫氧化鉀溶液可以對多余鹽酸予以中和，對中和后溶液進行加熱、蒸干，最后固體質(zhì)量為？

對此題進行分析，可以得知最后得到氯化鉀固體的氯元素主要來源于添加的鹽酸，以氯元素為突破口，可以列出質(zhì)量守恒定律，進而求出答案，即11.175g。

（三）電子守恒法的運用

1.相關理論

電子守恒法主要指的是還原劑失去電子總數(shù)和氧化劑得到電子的總數(shù)是相等的，在氧化還原反應中，這種方法應用較為廣泛。一般等式是：升價原子個數(shù)×價升高值×還原劑（n）=氧化劑（n）×價格降低×降價原子個數(shù)。

2.例題分析

現(xiàn)已知鋅和稀硝酸的物質(zhì)量比是2∶5，它們發(fā)生反應，如果硝酸（HNO3）被還原產(chǎn)物是N2O，而在反應過程結束之后，并沒有剩余的鋅元素存在，那么在反應過程中，沒有被還原的硝酸物質(zhì)量和被還原的硝酸物質(zhì)量比為（ ）。

A.4∶1 B.5∶1 C.3∶2 D.5∶2

對此題進行分析，可以提出假設，即：參與反應的Zn有2mol，那么生成Zn（NO3）的量為2mol。也就是說，含有4molNO3-，依照電子守恒定律，可以進行推算，即：2×n（Zn）=n（HNO3）×4，進而求出n（HNO3）的數(shù)值為1mol，也就是說，被還原的HNO3有1mol。因此，答案應該選擇A。

四、結論

綜上所述，利用元素守恒法、質(zhì)量守恒法和電子守恒法，可以讓一些化學題型在解題過程中變得更為簡單，對此，我們需要樹立守恒思維，時刻保有守恒定律的應用意識，進而使得化學解題更為高效，這樣有利于提高化學成績，并對日后的化學學習打好基礎。endprint