質(zhì)量守恒定律在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

吳天良

(江蘇省蘇州市吳江區(qū)黎里中學(xué) 215200)

學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒定律的掌握程度決定他們的解題速度及效率，同時(shí)也可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)概念的理解，提升解題思維能力.雖說(shuō)教材中給出的質(zhì)量守恒定律的概念較為簡(jiǎn)單，即“參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和”，但在實(shí)際使用過(guò)程中存在很多的拓展定義，即本文提出的是三個(gè)核心守恒概念.實(shí)際解題中，不僅需要掌握概念的本身，更需要深刻理解質(zhì)量守恒定律的各項(xiàng)引申定義，從而實(shí)現(xiàn)巧妙求解.

一、元素種類守恒的應(yīng)用

質(zhì)量守恒定律表明化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物及生成物的總質(zhì)量守恒.相對(duì)應(yīng)的是，反應(yīng)物與生成物的元素種類也守恒，也就是說(shuō)反應(yīng)前后的元素種類不會(huì)發(fā)生增減，不會(huì)產(chǎn)生新元素.例如，電解水實(shí)驗(yàn)生成氫氣和氧氣，則表明水是由氫、氧兩類元素組成的.故“元素種類守恒”是對(duì)質(zhì)量守恒定律的宏觀反映，側(cè)面揭示了質(zhì)量守恒定律的本質(zhì).受到知識(shí)點(diǎn)的限制，在初中化學(xué)教學(xué)中，對(duì)該引申定義的考察只會(huì)是簡(jiǎn)單的題型.學(xué)生們?cè)谇蠼獾倪^(guò)程中圍繞元素種類在化學(xué)反應(yīng)前后不改變即可判斷.

例1 現(xiàn)有未知成分的辰砂，加熱辰砂與鐵的混合物，經(jīng)驗(yàn)證，得到的產(chǎn)物為FeS與Hg，試問(wèn)辰砂的主要成分是什么？

解析：欲得知辰砂的成分，可以采用逆向思維，由生成物中元素種類判斷反應(yīng)物中元素種類.現(xiàn)已知生成物元素類型有Fe、S和Hg，而Fe在反應(yīng)物中已經(jīng)有提供對(duì)象了，故多出的兩種元素一定是辰砂的主要成分.故可以得到結(jié)論，辰砂的主要成分是HgS.

二、原子種類及數(shù)目守恒的應(yīng)用

原子是化學(xué)反應(yīng)中的最小粒子，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是原分子的分解與新分子的結(jié)合，究其本質(zhì)，即是原子之間的重新組合.質(zhì)量守恒定律闡明化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量守恒，而原子種類及數(shù)目守恒則是質(zhì)量守恒最本質(zhì)、最微觀的屬性.相較元素種類守恒，原子種類及數(shù)目守恒類的題目難度會(huì)有所提高.因?yàn)榇藭r(shí)需要考慮到的不僅是元素種類，還包括其原子數(shù)目.

例2 根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定下述方程式3XY+Z2Y3=2Z+3M，則物質(zhì)M的化學(xué)式是( ).

A.X2Y3B.XY3C.X3Y2D.XY2

解析欲求物質(zhì)M的化學(xué)式，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子種類及數(shù)目守恒，反應(yīng)前化學(xué)方程式中元素X的原子個(gè)數(shù)為3，Y元素的原子個(gè)數(shù)為6，Z原子的個(gè)數(shù)為2，反應(yīng)后生成的Z原子個(gè)數(shù)為2，那么物質(zhì)M必定涵蓋了剩下的所有元素的原子，故可推斷出元素M的化學(xué)式為XY2，故選項(xiàng)D正確.

三、化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量守恒應(yīng)用

化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒是對(duì)質(zhì)量守恒定律的直接應(yīng)用，包含化學(xué)反應(yīng)前后各元素質(zhì)量的守恒及反應(yīng)前后各物質(zhì)質(zhì)量的總和守恒.對(duì)該應(yīng)用的考查往往以計(jì)算題的形式出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)包含對(duì)化學(xué)方程及其他化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的考察，難度自然也是質(zhì)量守恒定律應(yīng)用中最大的，值得重點(diǎn)去關(guān)注.針對(duì)此類質(zhì)量守恒計(jì)算題型，解題步驟分別按照審題、寫出化學(xué)方程式、尋找等量關(guān)系、計(jì)算求解這幾個(gè)步驟去完成.

例3 銅粉與氫氧化銅的混合物在空氣中加強(qiáng)熱，直至反應(yīng)完全，若反應(yīng)前后的固體質(zhì)量未曾發(fā)生變化，試求原混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

解析遇到此類綜合性質(zhì)量守恒求解題型，首先確定發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)，初步寫出化學(xué)方程式，尋找其中給出的等量關(guān)系.再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，確定所求數(shù)據(jù).

由于反應(yīng)前后固體的質(zhì)量相等，結(jié)合反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)前的銅及氫氧化銅的質(zhì)量和與反應(yīng)后氧化銅的總質(zhì)量相等.同時(shí)，結(jié)合減少的質(zhì)量可以推斷出氧氣的質(zhì)量等于生成水的質(zhì)量.故假設(shè)在最初的混合物中，銅的質(zhì)量為x，氫氧化銅的質(zhì)量為y，于是有：

128 32 98 18

xx/4y9y/49

四、質(zhì)量守恒定律引申應(yīng)用

由質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后的元素種類、原子數(shù)目、總質(zhì)量均不發(fā)生改變，那么就可以進(jìn)一步引申推廣到電解質(zhì)溶液中.同樣是化學(xué)反應(yīng)，類比質(zhì)量守恒定律的三核心守恒概念，可以推斷出電荷守恒，即是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù).

A.2nB.3nC.6nD.8n

總之，本文例舉出來(lái)的質(zhì)量守恒定律范例較為籠統(tǒng)，主要是針對(duì)質(zhì)量守恒定律的三個(gè)引申定理，并拓展到離子電荷守恒原理上，對(duì)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行詮釋說(shuō)明.各個(gè)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間并不是孤立存在的，在求解時(shí)也不會(huì)單一考察某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，更多是綜合性考查.在實(shí)際解題應(yīng)用時(shí)，綜合性的教學(xué)更能夠加深學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)之間相互關(guān)系的理解，加強(qiáng)學(xué)生解題時(shí)融會(huì)貫通的能力，從而進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率.

參考文獻(xiàn)：

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