守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析

摘 要：在解高中化學(xué)有關(guān)習(xí)題之時(shí)，守恒法是最常用的一種方法，其是把參與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物以及生成物間的總質(zhì)量、某個(gè)元素質(zhì)量的守恒當(dāng)作基礎(chǔ)，進(jìn)而可以對(duì)所求物質(zhì)的量加以準(zhǔn)確計(jì)算。對(duì)守恒法加以熟練運(yùn)用，可以對(duì)解題步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化，使得解題效率有所提升，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的解題。本文以概述化學(xué)當(dāng)中的守恒法為基礎(chǔ)，對(duì)守恒法在高中化學(xué)之中的具體運(yùn)用加以探究。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；守恒法；解答問(wèn)題

一、 引言

在化學(xué)世界之中，物質(zhì)時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行著變化，但其中卻包含一永恒主題，那就是守恒定律，因此在解化學(xué)題時(shí)變產(chǎn)生了守恒法。事實(shí)上，守恒法具有的實(shí)質(zhì)就是把化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中物質(zhì)間的守恒當(dāng)作依據(jù)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題加以處理，這樣可以使得守恒定律加以提升。把已知條件當(dāng)中一些隱含的守恒關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確挖掘是借助守恒法進(jìn)行解題的基礎(chǔ)以及關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)多種類型題進(jìn)行研究，想要對(duì)各個(gè)量的守恒關(guān)系加以深層挖掘，不僅需要對(duì)教材中基礎(chǔ)知識(shí)加以熟練把握，同時(shí)還需具備創(chuàng)新思維。

二、 關(guān)于化學(xué)當(dāng)中守恒法的概述

在整個(gè)自然界當(dāng)中，每時(shí)每刻都存在著物質(zhì)的守恒定律。而守恒法在化學(xué)當(dāng)中加以運(yùn)用的依據(jù)就是反應(yīng)物和生成物在反應(yīng)前后的質(zhì)量守恒，并且元素種類也不發(fā)生變化。

在對(duì)守恒法進(jìn)行運(yùn)用之時(shí)，最重要的一個(gè)步驟就是可以在反應(yīng)前后對(duì)各個(gè)物質(zhì)的具體變化加以準(zhǔn)確分析，從而對(duì)各個(gè)量間的聯(lián)系進(jìn)行確定。而要想對(duì)已知條件當(dāng)中各個(gè)量間的練習(xí)加以正確分析，可從兩個(gè)方面著手。第一，整道題都由一種元素貫穿始終。第二，通過(guò)寫出反應(yīng)式找出其中的隱含關(guān)系。

三、 高中化學(xué)之中守恒法的具體運(yùn)用

（一） 質(zhì)量守恒

從本質(zhì)上來(lái)講，化學(xué)反應(yīng)就是原子間進(jìn)行的重新結(jié)合，因此在反應(yīng)當(dāng)中包含多種化學(xué)量的守恒關(guān)系，其中就包含質(zhì)量守恒。所謂質(zhì)量守恒，指的就是在反應(yīng)前后，物質(zhì)的總體質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化，而且溶液進(jìn)行稀釋以及配制期間，其質(zhì)量始終保持不變。解高中化學(xué)相關(guān)習(xí)題期間，通過(guò)在反應(yīng)前后，反應(yīng)物以及生成物的總質(zhì)量保持不變，進(jìn)而對(duì)問(wèn)題加以計(jì)算。

比如，在KOH固體當(dāng)中K2CO3的含量是7.2%，水的含量是2.8%，把1克樣品放到40毫升鹽酸之中，該鹽酸溶液濃度是4mol/L，并且把多余鹽酸和30.8毫升的1.07mol/LKOH溶液進(jìn)行中和，把中和之后溶液進(jìn)行加熱蒸干，對(duì)固體質(zhì)量進(jìn)行求解。

分析：若用傳統(tǒng)算法，會(huì)使得計(jì)算結(jié)果比較復(fù)雜。其實(shí)，在該題當(dāng)中，可從已知條件分析出最終所得固體是KCl，而Cl元素則來(lái)自鹽酸。此時(shí)借助質(zhì)量守恒能夠得出：

n（HCl）=n（KCl）=4mol/L×0.04L=0.16mol，因此m（KCl）=74.5g/mol×0.16mol=11.92g。

（二） 電子守恒

在解高中化學(xué)有關(guān)習(xí)題時(shí)，電子守恒這種方法通常多用于還原氧化反應(yīng)之中。主要是因?yàn)檠趸€原反應(yīng)當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)電子得失的情況。而所得電子總數(shù)一直等于所失電子總數(shù)，進(jìn)而可知得失電子的總數(shù)遵守守恒定律。

比如，把4.6g鎂銅合金完全融入濃硝酸當(dāng)中，若硝酸經(jīng)過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生N2O4300毫升和NO24000毫升（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在反應(yīng)后溶液當(dāng)中添加足量NaOH溶液，求產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量？

解析：據(jù)題設(shè)條件知，最終產(chǎn)生的沉淀物是氫氧化銅和氫氧化鎂。根據(jù)電荷守恒知，

n（OH-）=2n（Mg2+）+2n（Cu2+），并且合金所失電子總量和Cu2+、Mg2+具有的正電荷總量相等。轉(zhuǎn)移電子總物質(zhì)的量和N2O4及NO2轉(zhuǎn)移電子總量相等。

其中OH-物質(zhì)的量是1×422.4+2×0.322.4=0.205mol，沉淀質(zhì)量=合金質(zhì)量+OH-質(zhì)量=4.6g+0.205mol×17g/mol≈8.1g。

（三） 元素守恒

所謂元素守恒，指的就是反應(yīng)期間，化學(xué)元素具體種類不變。元素守恒含有原子守恒和離子守恒。離子守恒指的就是反應(yīng)前后離子數(shù)目不變。而原子守恒指的就是反應(yīng)前后同一原子個(gè)數(shù)不變。解化學(xué)問(wèn)題期間，借助元素守恒期間，要對(duì)反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算，僅需對(duì)電子開始以及最終反應(yīng)之時(shí)相應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了解，同時(shí)借助守恒定律進(jìn)行計(jì)算即可。

比如，在濃度為1mol/L的1升NaOH溶液當(dāng)中添加 0.6molCO2，問(wèn)此時(shí)溶液當(dāng)中Na2CO3與NaHCO3的比值？

解析：解化學(xué)題，如果通過(guò)化學(xué)式直接進(jìn)行計(jì)算，就必須對(duì)反應(yīng)式進(jìn)行板書，同時(shí)列方程進(jìn)行求解，如此一來(lái)就非常復(fù)雜。此時(shí)高中生就可借助質(zhì)量守恒這一定律，并且由題可知在具體反應(yīng)Na+與C原子都需要遵守元素守恒這一定律。如果把NaHCO3的物質(zhì)的量設(shè)成x，而Na2CO3的物質(zhì)的量是y，由元素守恒能夠可到C原子是x+y=0.6mol，而Na+則是2x+y=1mol，通過(guò)求解可以得到x=0.4mol，y=0.2mol，所以x∶y=2∶1。

（四） 化合價(jià)守恒

所謂化合價(jià)的守恒指的就是在某一化合物以及經(jīng)過(guò)反應(yīng)之后得到的化合物當(dāng)中，正負(fù)化合價(jià)總數(shù)相等這一守恒法則。

例如，現(xiàn)有20毫升的K2CO3溶液，用80毫升的濃度是1mol/L的鹽酸溶液加以中和，所得溶液呈現(xiàn)酸性，之后再用2mol/L的KOH溶液與酸加以中和，同時(shí)KOH滴加到4毫升之時(shí)溶液呈堿性。假設(shè)改用1mol/L硫酸和過(guò)量KOH加以中和，則容量是1毫升之時(shí)，溶液剛好得以中和，則此時(shí)K2CO3溶液具有的濃度是多少？

解析：先設(shè)K2CO3溶液具有的濃度為x，則由化合價(jià)的守恒可知K2CO3與KOH化合價(jià)總數(shù)與鹽酸溶液當(dāng)中HCl與硫酸化合價(jià)總數(shù)相等。

即x×0.02×2+0.004×2=1×0.08×1+1×0.001×2，此時(shí)很容易求出x值，即x=1.85。

四、 結(jié)論

綜上可知，對(duì)化學(xué)反應(yīng)具體變化加以分析是對(duì)守恒法進(jìn)行運(yùn)用的核心，借助守恒法解答問(wèn)題，能夠?qū)η蠼膺^(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，進(jìn)而提升具體解決效率。在開展化學(xué)教學(xué)時(shí)，教師需引導(dǎo)學(xué)生對(duì)題設(shè)之中的隱含條件進(jìn)行深入挖掘，對(duì)其創(chuàng)造性的思維加以培養(yǎng)，只有高中生的思維變得活躍，才可以在做題時(shí)靈活多變，快速找到正確的解題方法。

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作者簡(jiǎn)介：

劉洪義，福建省石獅市，廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校石獅分校。