守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用探究

王 振

(安徽省碭山中學(xué) 235300)

化學(xué)作為理科的重要課程，雖然只有較少的運(yùn)算量，卻更強(qiáng)調(diào)對(duì)于運(yùn)算方法方式的理解能力，尤其對(duì)實(shí)際高考化學(xué)考試進(jìn)行探究，其中大多數(shù)題目都可以通過熟練使用守恒法解決，而使用守恒法時(shí)就首先要明白已知與未知之間的關(guān)系，通過守恒這個(gè)根本對(duì)問題進(jìn)行有效解決，因此，對(duì)大量的例題進(jìn)行探究以幫助學(xué)生理解是較為重要的.

一、化學(xué)守恒法的應(yīng)用根本

在化學(xué)課程中，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后有這樣一個(gè)認(rèn)知，也就是化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和一些內(nèi)部組成是不會(huì)發(fā)生變化的，也就是所說(shuō)的守恒變化，就魯科版高中化學(xué)必修一教學(xué)方面來(lái)說(shuō)，一共有四點(diǎn)：質(zhì)量、元素、電子、電荷守恒.也就是質(zhì)量守恒：在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)反應(yīng)物前后質(zhì)量不變；元素守恒：在大量復(fù)雜的化學(xué)過程中，元素的種類和數(shù)量沒有發(fā)生變化；電子守恒：氧化劑在氧還反應(yīng)中與還原劑的得失電子數(shù)不變；電荷守恒：也就是任何溶液中正負(fù)離子電荷數(shù)相等.

二、守恒法應(yīng)用及其例題探究

1.質(zhì)量守恒的具體應(yīng)用探究

給出質(zhì)量守恒的幾個(gè)例題，比如在一個(gè)容器中進(jìn)行反應(yīng)的過程中，一些氣體的反應(yīng)可以根據(jù)其質(zhì)量不變，也就是質(zhì)量守恒進(jìn)行推算.

(1)以臭氧發(fā)生器這一容器為例，常考內(nèi)容多為氧氣和臭氧之間的轉(zhuǎn)換，如果三份氧氣會(huì)轉(zhuǎn)化為兩份臭氧，那么在發(fā)生器中裝入100mL氧氣，最后氣體體積變?yōu)?5mL，這一變化過程之后，所得到的混合氣體如何求密度？首先要提醒學(xué)生，該容器的反應(yīng)過程中，氧氣并沒有完全轉(zhuǎn)化，因此根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算，首先考慮在進(jìn)行密度計(jì)算時(shí)一定是質(zhì)量除以氣體體積，因此只需要算出混合氣體的質(zhì)量就可以，而根據(jù)質(zhì)量守恒，混合氣體質(zhì)量和原氣體質(zhì)量是等同的，那么此時(shí)只需要根據(jù)已知條件計(jì)算，氧氣在裝入過程中的原本空氣質(zhì)量即可，而原本的氧氣體積可以推導(dǎo)出氧的量，和氧氣摩爾質(zhì)量進(jìn)行相乘即可得出混合體積密度為1.5g/L.

(2)燃燒問題也是高中化學(xué)?？嫉膯栴}之一，那么0.1mol某烴和1mol過量的氧氣進(jìn)行混合，將兩者充分燃燒之后將氣體通過足量過氧化鈉，此時(shí)發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量15g，而經(jīng)過過氧化鈉之后，逸出氣體為16.8mL，那么由此如何進(jìn)行該烴的分子式推斷呢？這種題型通過常規(guī)解法會(huì)比較麻煩，首先需要注意的是，逸出氣體一定是氧氣，這是因?yàn)轭}目中給出了足量的過氧化鈉，而之所以困難的原因是因?yàn)槌Ｒ?guī)解法需要對(duì)剩余的逸出氣體進(jìn)行分析，而根據(jù)上文所述，是1mol過量的氧氣，這也就是說(shuō)明，最后的氣體之中，仍然包括著剩余的氧氣和大量化學(xué)反應(yīng)之后出現(xiàn)的氧氣，比如在燃燒產(chǎn)物二氧化碳和水進(jìn)一步通過過氧化鈉時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生出氧氣，如果由此入手，此題就會(huì)變成一個(gè)難點(diǎn)問題，那么如果通過質(zhì)量守恒方法進(jìn)行解決，就不用進(jìn)行較為麻煩的考慮，具體解決可以將題目中的0.1mol烴質(zhì)量設(shè)為x，而由題可知1mol氧氣質(zhì)量為32g，那么兩者相加就等于固體增加的質(zhì)量和最后逸出氣體的質(zhì)量，固體增加的質(zhì)量在題目中已經(jīng)直接給出而逸出氣體的質(zhì)量則可以通過，因?yàn)橹酪莩鰵怏w為氧氣，計(jì)算其物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量相乘即可得出逸出氣體質(zhì)量為24g.那么此時(shí)就可以得出x為7g，而相應(yīng)的，也就是烴相對(duì)分子質(zhì)量為70，也就是分子式為C5H10.

2.元素守恒的具體應(yīng)用探究

直接在空氣中進(jìn)行的反應(yīng)，一般是液體、固體的相關(guān)問題，尤其是大多數(shù)都是在溶液中進(jìn)行反應(yīng)，例如：

氫氧化鉀固體在空氣中暴露之后，由于空氣中有水分和各類氣體進(jìn)行參與反應(yīng)，所以在分析以后，發(fā)現(xiàn)其中含7.62%的水分、2.88%的碳酸鉀，而氫氧化鉀的質(zhì)量占90%，將1g該樣品加入到46mL的1mol/L鹽酸中，同時(shí)使用過量的酸與1.07mol/L氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，之后再次蒸發(fā)溶液，求固體的質(zhì)量.這道題對(duì)于大多數(shù)高中生來(lái)說(shuō)，已經(jīng)算是難點(diǎn)問題，而其實(shí)只需要經(jīng)過仔細(xì)分析，通過氯離子進(jìn)行計(jì)算就較為方便，這主要是首先分析蒸發(fā)后的溶液中所的固體為氯化鉀，而氯化鉀當(dāng)中的氯并不是空氣中暴露氫氧化鉀的固體成分，因此全部是來(lái)自于鹽酸，那么可以得知整個(gè)過程中氯離子是守恒的，那么所得固體氯化鉀的質(zhì)量也就是0.046L×1mol/L氯離子乘以其74.5g/mol的摩爾質(zhì)量，最終得出為3.427g，由此來(lái)看，只要掌握了元素守恒法，這其實(shí)是一道簡(jiǎn)單的問題.這樣的問題其實(shí)在高考中，只需要進(jìn)行分析，找出其守恒元素即可解決，因此在實(shí)際教學(xué)中不必過多探究.

3.電荷守恒法和電子守恒法的具體應(yīng)用探究

電荷守恒法在選擇題、填空題當(dāng)中較為常見，主要是針對(duì)溶液電荷守恒進(jìn)行計(jì)算，電子守恒在高中化學(xué)考試中應(yīng)用范圍較廣，從選擇填空題到大題之中都存在，因此對(duì)其理解較為困難，也需要進(jìn)行大量的探究，一般先選擇簡(jiǎn)單例題，以幫助學(xué)生進(jìn)行理解以防止學(xué)生出現(xiàn)畏難心理.而在此主要提及其5種類型，并根據(jù)5種類型進(jìn)行分析：簡(jiǎn)單反應(yīng)、電化學(xué)、多元素參與反應(yīng)、微粒先后反應(yīng)和多步反應(yīng)，鑒于其類型較多，應(yīng)該進(jìn)行專題探討，此處不再研究.

只進(jìn)行講解引導(dǎo)而不要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)際使用，會(huì)使學(xué)生在掌握化學(xué)解題方法時(shí)變得困難，尤其是對(duì)于像守恒法這一類強(qiáng)調(diào)理解，然后進(jìn)行預(yù)算的方式方法來(lái)說(shuō)，通過大量的試題讓學(xué)生熟悉并提高是有必要的，因此本文通過對(duì)守恒法使用質(zhì)量元素、電子電荷等四個(gè)方面大量的例題講解，保證了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的理解.