守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

李茗萱

摘 要：我們生活在一個(gè)不可思議的自然環(huán)境中，周圍的一切都處于不斷地變化之中。人類在探索未知知識(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多不可思議的現(xiàn)象。通過探索物理知識(shí)，人們發(fā)現(xiàn)了我們地球處于不斷的運(yùn)動(dòng)之中，我們每天也在不斷運(yùn)動(dòng)，所有東西都在移動(dòng)。通過學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，我們了解到了在日常生活中有一些化學(xué)變化，這些變化有一個(gè)不變的規(guī)律，即守恒定律。在研究和解決化學(xué)問題時(shí)，我們經(jīng)常用守恒定律，這給我們帶來了方便。守恒法是解決高中化學(xué)問題最常用和最重要的方法。守恒法是基于對(duì)化學(xué)反應(yīng)和特定元素質(zhì)量的反應(yīng)物和生成物質(zhì)量的守恒，然后再去精確地計(jì)算物質(zhì)的數(shù)量。巧妙地在化學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用守恒法，可以簡(jiǎn)化問題求解的步驟，提高問題求解的效率，實(shí)現(xiàn)精確快速的求解。

關(guān)鍵詞：守恒法;高中化學(xué);解題;應(yīng)用研究

引言：在化學(xué)世界中，物質(zhì)一直在發(fā)生著不斷地變化，但它包含著一個(gè)永恒的主題，那就是守恒定律。守恒定律是在解決化學(xué)問題時(shí)形成的。事實(shí)上，守恒定律的本質(zhì)就是把化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的守恒作為處理復(fù)雜問題的基礎(chǔ)，從而使守恒定律得以存在和更新。在已知條件下去精確地挖掘隱含的守恒關(guān)系是用守恒法解決問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。研究各種各樣的問題，深入研究各種數(shù)量的守恒關(guān)系，不僅需要掌握教科書上的基本知識(shí)，還需要學(xué)生具有創(chuàng)新的思維。

一、守恒法的基本概述

在整個(gè)自然界中，始終存在著物質(zhì)守恒定律。保護(hù)方法是在化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上使用的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)之前和之后的產(chǎn)品質(zhì)量守恒的基礎(chǔ)上，元素的種類是不會(huì)改變的。

在守恒方法的應(yīng)用中，最重要的一步是精確地分析每一種物質(zhì)在反應(yīng)前后的特定變化，從而確定數(shù)量之間的關(guān)系。為了對(duì)已知條件下的各種量之間的提煉進(jìn)行正確的分析，我們可以從兩個(gè)方面開始。首先，整個(gè)問題貫穿一個(gè)要素。其次，寫出反應(yīng)方程式，找出隱含的關(guān)系。

二、守恒法基本類型的概述

（一）元素守恒法

化學(xué)反應(yīng)基本都伴隨著熱量的變化。一些化學(xué)反應(yīng)會(huì)吸收熱量，而有一些化學(xué)反應(yīng)則會(huì)放熱。但在這種化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)元素是不會(huì)發(fā)生改變的。元素在這個(gè)過程中是守恒的。哪些元素參與了反應(yīng)，哪些元素就包含在產(chǎn)物之中。在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物中的元素只是產(chǎn)物中的一種存在形式。在化學(xué)問題上，用化學(xué)守恒定律解決化學(xué)問題，可以有效提高解決問題的效率，并能夠給學(xué)生帶來極大的方便。元素守恒方法的應(yīng)用不需要寫出在這個(gè)過程中所有涉及到的化學(xué)方程。它的優(yōu)勢(shì)在于忽略中間的反應(yīng)過程。它只需要找到它們之間存在的某種關(guān)系。然后，根據(jù)它們之間的關(guān)系，使用元素守恒的方法來計(jì)算相應(yīng)的方程，這使得學(xué)生解決化學(xué)問題變得十分方便。在計(jì)算元素守恒的時(shí)候，未知的數(shù)量可以根據(jù)已知的量計(jì)算，或者反應(yīng)物的數(shù)量可以根據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量計(jì)算，或者相應(yīng)的量可以通過質(zhì)量和體積來計(jì)算。

（二）電荷守恒法

電荷守恒法是化學(xué)計(jì)算中最常用的守恒定律。電荷守恒是指在化學(xué)反應(yīng)中，或在化學(xué)變化中，電荷既不會(huì)從空間中產(chǎn)生也不會(huì)從空間中消失。也就是說，在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總電荷數(shù)量和產(chǎn)生的生成物的總電荷數(shù)量是守恒的。這些數(shù)字是相等的，應(yīng)滿足溶液中的化學(xué)反應(yīng)。陰離子所攜帶的負(fù)電荷數(shù)量等于陽離子所攜帶的正電荷的數(shù)量。電荷守恒主要應(yīng)用于溶液中的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)方程式的書寫和化學(xué)方程式的平衡。在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，化學(xué)方程的寫作不僅是難點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的關(guān)鍵。當(dāng)然，這也是一個(gè)讓學(xué)生感到頭疼的問題。要寫出化學(xué)方程，我們不僅要知道化學(xué)反應(yīng)的條件，還要根據(jù)反應(yīng)物來推斷生成物。在這個(gè)階段，化學(xué)方程式的書寫還沒有完成，只是完成了一半。更重要的是，化學(xué)方程式的平衡是其中最為關(guān)鍵的一步?；瘜W(xué)方程式的平衡是基于某些定律的。電荷守恒為化學(xué)方程式的平衡提供了極大的便利。根據(jù)化學(xué)電荷守恒定律，化學(xué)方程式可以很快的完成。

（三）質(zhì)量守恒法

質(zhì)量守恒也被廣泛用于化學(xué)問題，但質(zhì)量守恒和其他守恒的區(qū)別在于質(zhì)量守恒的應(yīng)用是受條件限制的。我們什么時(shí)候可以用質(zhì)量守恒來解決問題？只有確保了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)的數(shù)量不會(huì)在反應(yīng)發(fā)生前后發(fā)生變化時(shí)，我們才可以利用質(zhì)量守恒來計(jì)算其他量并計(jì)算化學(xué)測(cè)試的問題。我們可以通過使用質(zhì)量守恒來了解反應(yīng)物的質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)物的質(zhì)量，并計(jì)算電荷的數(shù)量。

（四）化合價(jià)守恒法

化學(xué)化合價(jià)的保護(hù)方法經(jīng)常用于解決化學(xué)問題。有助于學(xué)生和教師快速地計(jì)算化學(xué)問題中物質(zhì)的量。價(jià)的守恒意味著在化學(xué)反應(yīng)中，一種化合物的正和負(fù)作用是相等的。例如，在這樣一個(gè)化學(xué)問題中，當(dāng)在30ml的0.1molNa2SO3溶液中碰巧發(fā)生XO4離子的減少2X10-3mol時(shí)，采用保守價(jià)法計(jì)算還原產(chǎn)物中元素X的價(jià)。為了得到這樣一個(gè)化學(xué)問題，首先要根據(jù)條件分析問題中的量，分析哪些元素的價(jià)低哪些元素的價(jià)高。根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中獲得的增益和損失電子的守恒，我們計(jì)算出Na2SO3是還原劑，硫元素具有電子損失，失去電子的數(shù)目是0.1x0.03=0.006摩爾。XO4-是一種氧化劑，其中X元素的化合價(jià)降低，并且從+7價(jià)開始的保守電子的數(shù)量為0.006/0.002=3，即X的化合價(jià)為3?；瘜W(xué)價(jià)守恒法可以用于計(jì)算化合物中的元素的化合價(jià)，并且還可以根據(jù)已知量計(jì)算產(chǎn)物中的物質(zhì)的量。

結(jié)語：化學(xué)是每個(gè)學(xué)生都應(yīng)該接觸的一門學(xué)科，因?yàn)橹挥型ㄟ^學(xué)習(xí)化學(xué)，我們才能合理地解釋自然界的一些現(xiàn)象。化學(xué)知識(shí)在我們的日常生活中無處不在。分析化學(xué)反應(yīng)中的具體變化是守恒法應(yīng)用的核心。采用守恒法求解問題，簡(jiǎn)化了求解過程，提高了求解效率。在進(jìn)行化學(xué)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘問題的隱藏條件，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。只要當(dāng)高中生的思維活躍時(shí)，他們才能靈活多變地解決問題并迅速找到正確的解決方法。

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