守恒法在高中化學(xué)解題中的運(yùn)用

梁琦

（甘肅省臨洮中學(xué)，甘肅 定西 730500）

我們都知道：高考是準(zhǔn)確率與速度的較量，在最終結(jié)果一致的前提下，誰掌握了方法與技巧，誰贏得了速度，才能成為最后的贏家！因此平時(shí)的教學(xué)中我們不但要加強(qiáng)計(jì)算題的訓(xùn)練，更重要的是教會(huì)學(xué)生選擇合適的方法、掌握解題的技巧、分析計(jì)算的過程。守恒法在技巧計(jì)算中尤為重要,化學(xué)問題中總是滲透守恒的思想，掌握一些必要的守恒的思想方法，對(duì)于解決化學(xué)問題是很有必要的。它的特點(diǎn)在于省去化學(xué)反應(yīng)或變化的中間過程，抓住總結(jié)果中某一待定量，根據(jù)守恒原理求解。通過學(xué)生對(duì)元素守恒法、電荷守恒法、電子守恒法等守恒方法應(yīng)用范圍及應(yīng)用步驟的理解水平的提升，促進(jìn)學(xué)生高效完成化學(xué)題的解答。

一、元素守恒法

這種守恒法是指，在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生前后，所有物質(zhì)中包含的元素只是從形式上產(chǎn)生了一些變化，而這些元素的實(shí)際種類不會(huì)發(fā)生變化。

例：向體積為1L 的1mol/L 的NaOH 溶液中加入0.8mol 的CO2，在這種情況下，該溶液中NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比是多少?

解析：在這道題目中，如果學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式的方法進(jìn)行物質(zhì)的量之比的計(jì)算，產(chǎn)生計(jì)算步驟相對(duì)較多。因此，學(xué)生可以利用元素守恒法進(jìn)行計(jì)算：就題目而言，所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后Na 原子與C 原子都符合元素守恒定律。這里分別將NaHCO3與Na2CO3的物質(zhì)的量設(shè)為x 和y。從元素守恒法原理中可以得到Na 原子的計(jì)算公式為x+2y=1mol，而C 原子的計(jì)算公式為x+y=0.8mol，將這兩個(gè)計(jì)算公式組合起來可以分別求出x 與y 的值分別為0.6mol 和0.2mol，因此，NaHCO3與Na2CO3之間物質(zhì)的量之比為3:1。結(jié)論與傳統(tǒng)的解題方法相比，守恒法的應(yīng)用能夠有效縮短學(xué)生的解題時(shí)間。因此，教師應(yīng)該將教學(xué)重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)守恒法的理解和應(yīng)用方面。

二、電荷守恒法

在溶液中,存在著陰、陽離子,由于整個(gè)溶液不顯電性,故所有陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。

例:27.2g 鐵粉和氧化鐵的混合物,放入500mL 的稀H2SO4中,發(fā)現(xiàn)固體完全溶解,并放出4.48LH2(標(biāo)況)。加入NH4SCN 溶液,無顏色變化。然后再向溶液中加入2mol/LNaOH 溶液,當(dāng)溶液呈中性時(shí),消耗NaOH 溶液的體積500mL,求原H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度。

解析：從題中敘述可知,至少涉及六個(gè)反應(yīng),用常規(guī)解題法非常麻煩;如果不考慮過程,而是抓住反應(yīng)結(jié)果,最后的溶液只是Na2SO4溶液,根據(jù)電荷守恒,Na+所帶正電荷數(shù)一定等于SO42-所帶負(fù)電荷數(shù)。又因?yàn)?Na+的物質(zhì)的量即NaOH 的物質(zhì)的量,SO4

2-的物質(zhì)的量即H2SO4的物質(zhì)的量,設(shè)H2SO4物質(zhì)的量濃度為c(H2SO4)。c(H2SO4)×0.5L×2=2mol/L×0.5L c(H2SO4)=1mol/L

三、電子守恒

在氧化還原反應(yīng)中，還原劑所失的電子等于氧化劑所得的電子。

例：將7.0g 的銅和銀合金全部溶解在一定量的濃硝酸中，放出的混合氣體和0.56L(標(biāo)準(zhǔn)狀況）的氧氣混合，通入水中恰好完全被吸收，則銅銀合金中Cu 的質(zhì)量是 多少？

解析：一定量的濃硝酸就不能確定還原產(chǎn)物是NO2還是NO,還是混合物，如果通過方程式來解決這個(gè)問題就非常復(fù)雜和繁瑣的。但如果通過下面的圖示就可以很快讓學(xué)生理解其中的關(guān)系：NOX所失電子，生成HNO3等于O2所得電子

Cu、Ag 失去的電子 等于HNO3所得電子，生成NOX

從電子得失知：

金屬失去的電子數(shù)=HNO3 得電子數(shù)=NOX 失電子數(shù)=O2 所得電子數(shù)

即金屬所失電子數(shù)=O2 所得電子數(shù)。

設(shè)Cu 為Xmol,Ag 為Ymol,則有

2X ＋Y=(0.56/22.4)×4 X=0.025

64X+108Y=7 解得 Y=0.05

合金中銅的質(zhì)量是 0.025mol×64g/mol=1.6g

守恒方法解題的核心在于對(duì)化學(xué)變化的縝密分析，在高中化學(xué)中采用守恒法通?？梢杂行П荛_復(fù)雜的解題過程，大大提高解題效率。因而教師在實(shí)際教學(xué)中可以通過培養(yǎng)學(xué)生不斷尋找題中隱含條件的能力，建立起題中某些物之間的守恒關(guān)系，從而更好地訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用守恒法解題的能力。同時(shí)還能夠有效培養(yǎng)同學(xué)們的辯證思維能力，在掌握化學(xué)知識(shí)的過程中不斷提升自身的化學(xué)素養(yǎng)。