守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

羅煚

【摘 要】高中化學(xué)題中涉及的因素種類較多，學(xué)生不合理解題方法的使用不僅可能造成解題時間的增加，甚至還可能帶來誤解。對于學(xué)生而言，守恒法的應(yīng)用可以有效避免上述問題。本文從守恒法的概念入手，對守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進行研究。

【關(guān)鍵詞】守恒法；高中化學(xué)；解題；應(yīng)用

前言

與高中教育中的其他學(xué)科相比，化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和實踐性特點更加明顯。新課改對高中化學(xué)的要求為提升該學(xué)科教學(xué)的實效性?；瘜W(xué)學(xué)科對學(xué)生探究能力以及邏輯思維能力方面的較高要求是影響教訓(xùn)目標(biāo)實現(xiàn)的主要原因。對此，教師需要通過守恒法的加強提升學(xué)生的化學(xué)解題能力。

一、守恒法

（一）守恒法的概念

這種方法是指，多種物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，其質(zhì)量、電子等因素的變化為守恒變化。守恒法應(yīng)用對學(xué)生的要求是，學(xué)生首先應(yīng)該充分掌握不同物質(zhì)之間的內(nèi)在守恒定律，進而根據(jù)實際物質(zhì)進行質(zhì)量、電子等方面變化問題的計算。

（二）守恒法的應(yīng)用優(yōu)勢

在高中化學(xué)題的解題過程中，傳統(tǒng)解題方法通常需要關(guān)注不同物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時的相關(guān)細節(jié)變化。通常情況下，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生會引發(fā)多方面因素的變化，因此學(xué)生所需的解題時間相對較長。而守恒法的應(yīng)用則只需要學(xué)生考慮以下兩方面：第一，化學(xué)題目中涉及化學(xué)反應(yīng)某種元素存在形式的貫穿。第二，找出化學(xué)題目中存在的所有化學(xué)反應(yīng)之后，將這些化學(xué)反應(yīng)之間存在的內(nèi)在關(guān)系確定出來。守恒法的應(yīng)用能夠有效提升學(xué)生的解題效率。

二、守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

這里主要從以下幾個方面入手，對守恒法在高中化學(xué)解題過程中的應(yīng)用進行分析和研究：

（一）電子守恒法的應(yīng)用分析

電子守恒法是指，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后，所有物質(zhì)之間會發(fā)生電子得失，整個過程中失去的電子數(shù)與得到的電子數(shù)相等。這種守恒法通常被應(yīng)用在包含氧化還原反應(yīng)的化學(xué)題目中。這里以某化學(xué)題為例對電子守恒法在解題中的應(yīng)用進行分析：

將Cu與Mg的合金2.3g融入濃硝酸溶液中。假如該溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后，產(chǎn)生的NO2和N2O4分別為4000ml和300ml?，F(xiàn)在需要向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，則再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量是多少？

從題目中可以分析出，對發(fā)生氧化還原反應(yīng)后的溶液加入NaOH之后，產(chǎn)生的沉淀分別為Cu（OH）2和Mg（OH）2。根據(jù)電子守恒法原理對該題目中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進行分析，可知氫氧根離子為銅離子與鎂離子的二倍之和。除此之外，上述化學(xué)反應(yīng)中銅離子所帶正電荷與鎂離子所帶正電荷的物質(zhì)的量之和與銅、鎂合金失去電子的物質(zhì)的量相等。在整個化學(xué)反應(yīng)發(fā)生過程中，發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子總物質(zhì)的量與NO2和N2O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，因此可以將OH-的無質(zhì)量的量計算出來：2×0.3×22.4+1×4×22.4=0.46mol。因此，可以將加入足量氫氧化鈉溶液之后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量計算為：2.3+0.46×17=10.12g。與原本的計算方法相比，電子守恒法的應(yīng)用顯著減少了學(xué)生的計算量，并從一定程度上保證了化學(xué)問題的解題質(zhì)量。

（二）質(zhì)量守恒法的應(yīng)用分析

這種守恒法是指，將質(zhì)量作為解題工具，按照發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的的化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生變化的原理，完成相應(yīng)化學(xué)題目的解答。這里以某化學(xué)題為例，對質(zhì)量守恒法在解題過程中的應(yīng)用進行分析：

空氣環(huán)境中存在一定固定質(zhì)量的氫氧化鉀固體，該固體物質(zhì)中K2CO3和H2O的含量分別為14.4%和1.4mol。在這種情況下，將1g該物質(zhì)置于3mol/L的HCl溶液中，且該溶液的體積為0.05L。利用體積為0.03L、密度為1.07mol/L的氫氧化鉀溶液將上述酸性溶液中的多余鹽酸中和，此時溶液中的固體質(zhì)量是多少？

通過對整個題目包含化學(xué)反應(yīng)的分析可以發(fā)現(xiàn)，最終產(chǎn)生固體為KCl，而該固體中的Cl全部來自鹽酸溶液，因此可以得出KCl的物質(zhì)的量為3×0.05=0.15mol。在這種情況下，可以計算出經(jīng)過上述化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生KCl固體的質(zhì)量約為5.589g。

（三）元素守恒法的應(yīng)用分析

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，而這些元素的實際種類不會發(fā)生變化。在實際的高中化學(xué)題目中，學(xué)生可以根據(jù)這種守恒法，只對化學(xué)反應(yīng)中元素整個反應(yīng)過程中的對應(yīng)關(guān)系進行分析，并結(jié)合化學(xué)守恒定律得出最終的計算結(jié)果。這里以某化學(xué)題為例對元素守恒法的應(yīng)用進行分析：

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？

在這道題目中，如果學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式的方法進行物質(zhì)的量之比的計算，產(chǎn)生計算步驟相對較多。因此，學(xué)生可以利用元素守恒法進行計算：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原子的計算公式為x+2y=1mol，而C原子的計算公式為x+y=0.8mol，將這兩個計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)生的解題時間。因此，教師應(yīng)該將教學(xué)重點放在學(xué)生對守恒法的理解和應(yīng)用方面。通過學(xué)生對質(zhì)量守恒法、化合價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，促進學(xué)生高效完成化學(xué)題的解答。

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