1、守恒法在高中化学解题中的应用 庄自立 黑龙江绥化市第一中学 摘 要： 本文对守恒法在高中化学解题中的应用进行研究. 关键词： 守恒法; 高中化学; 解题; 与其他学科相比, 化学学科的应用性和实践性特点更加明显.化学学科对学生的 探究能力以及逻辑思维能力方面的较高要求是影响教学目标实现的主要原因.对 此, 教师要利用守恒法提高学生的化学解题能力. 一、守恒法简介 1.守恒法的概念.守恒法是指, 多种物质在发生化学反应前后, 其质量、电子等 因素的变化为守恒变化.守恒法要求学生应该充分掌握不同物质之间的内在守恒 定律, 进而根据实际物质进行质量、电子等方面变化问题的计算. 2.守恒法的应用优势.
2、在高中化学解题中, 传统解题方法通常需要关注不同物质 产生化学反应时的相关细节变化.在通常情况下, 化学反应的发生会引发多方面 因素的变化, 因此学生所需的解题时间相对较长.而守恒法的应用则只需学生考 虑以下两个方面:第一, 化学题目中涉及化学反应某种元素存在形式的贯穿.第 二, 找出化学题目中存在的所有化学反应之后, 将这些化学反应之间存在的内 在关系确定出来. 二、守恒法在高中化学解题中的应用 1.电子守恒法的应用.电子守恒法是指, 在发生化学反应前后, 所有物质之间会 发生电子得失, 在整个过程中失去的电子数与得到的电子数相等.这种守恒法通 常被应用在包含氧化还原反应的化学题目中.例如,
3、 将Cu与Mg的合金2.3g融入 浓硝酸溶液中.假如该溶液发生氧化还原反应之后, 产生的NO2和N2O4分别为 4000mL和300mL.现在向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液, 则再次发生化学 反应后产生沉淀的质量是多少?从题目中可以分析出, 向溶液中加入 NaOH之后, 产生的沉淀分别为 Cu (OH) 2和Mg (OH) 2.根据电子守恒法原理对该题目中发生 的化学反应进行分析, 可知氢氧根离子为铜离子与镁离子的二倍之和.此外, 上 述化学反应中铜离子所带正电荷与镁离子所带正电荷的物质的量之和与铜、 镁合金失去电子的物质的量相等.在整个化学反应过程中, 发生转移的电子总物质的 量与N
4、O2和N2O4转移电子的物质的量相等, 因此可以将 OH的物质的量计算出 来:20.322.4+1422.4=0.46 (mol) .因此, 加入足量氢氧化钠溶液之后, 产生沉淀的质量为 2.3+0.4617=10.12 (g) .与原本的计算方法相比, 电子守 恒法的应用显著减少了学生的计算量, 并在一定程度上保证了化学问题的解题 质量. 2.质量守恒法的应用.质量守恒法是指, 将质量作为解题工具, 按照发生化学反 应前后物质的质量不会发生变化的原理, 完成相应化学题目的解答.例如, 空气 环境中存在一定质量的氢氧化钾固体, 该固体物质中 K2CO3和H2O的含量分别为 14.4%和 1.4
5、mol.将 1g该物质置于3mol/L的 HCl溶液中, 且该溶液的体积为 0.05L.利用体积为 0.03L、密度为1.07mol/L 的氢氧化钾溶液将上述酸性溶液中 的多余盐酸中和, 此时溶液中的固体质量是多少?通过对题目包含的化学反应进 行分析发现, 最终产生的固体为 KCl, 而该固体中的 Cl全部来自盐酸溶液, 因 此可以得出KCl的物质的量为 30.05=0.15 (mol) , 从而可以计算出经过上述 化学反应后所产生 KCl固体的质量约为5.589g. 3.元素守恒法的应用.元素守恒法是指, 在化学反应发生前后, 所有物质中包含 的元素只是从形式上产生了一些变化, 而这些元素的
6、实际种类不会发生变化.在 高中化学题目中, 学生可以根据元素守恒法, 只对化学反应中元素整个反应过 程中的对应关系进行分析, 并结合化学守恒定律得出最终的计算结果.例如, 向 体积为1L的1mol/L 的NaOH溶液中通入0.8mol 的CO2, 求该溶液中 NaHCO3与 Na2CO3之间物质的量之比是多少?在这道题目中, 如果学生利用化学反应方程式 的方法进行物质的量之比的计算, 计算步骤相对较多.学生可以利用元素守恒法 进行计算:所发生化学反应前后 Na原子与C 原子都符合元素守恒定律.这里分别 将NaHCO3与Na2CO3的物质的量设为x和y.从元素守恒法原理中可以得到Na原子 的计算公式为x+2y=1 (mol) , 而C原子的计算公式为 x+y=0.8 (mol) , 将这两 个计算公式组合起来, 可以求出x与y的值分别为 0.6mol和0.2mol.因此, NaHCO3与Na2CO3之间物质的量之比为 31. 总之, 守恒法在高中化学解题中的应用, 能够缩短学生的解题时间.通过学生对 质量守恒法、化合价守恒法等守恒方法应用范围及应用步骤的理解水平的提高, 促进学生高效完成化学题目的解答. 参考文献 陈晓彤.守恒法在高中化学解题中的应用分析J.数理化解题研究, 2015.
