守恒法在高中化學解題中的應用分析

鐘淮真

(福建省廈門海滄實驗中學 361026)

在高中化學教學過程中，涉及許多化學實驗，物質在一定條件下生成新物質的過程即為化學反應.在化學反應過程中分子分裂成若干原子，并重新組合生成新物質，期間會產生化學量，這些化學量在反應前后總量不變，稱之為化學反應守恒.依據化學量之間守恒關系，可解決化學反應相關問題，為此在高中化學教學過程中，需向學生講述守恒法有效應用方略，為學生有效解決化學反應問題奠定基礎.

一、守恒法定義

守恒現象在自然界中普遍存在.在化學反應過程中，可運用守恒法對化學反應前后原子變化情況進行分析，介于原子數量在反應前后不變，借助守恒法可分析化學反應中物質質量關系.高中化學教師在指導學生運用守恒法解決化學反應問題時，無需思考化學反應條件、操作方法等客觀因素，只需從化學反應物質本身著手，思考其反應前后的狀態，便可達成解答化學問題的目的.守恒法由能量守恒、電子守恒、化合價守恒、質量守恒、原子守恒等形式構成，適用于任何化學反應的分析與計算，教師在指導學生善用守恒法同時，需引導學生掌握各類守恒法應用方略，提升守恒法綜合應用效率，達到提高學生化學能力的目的.

二、守恒法在高中化學解題過程中的應用分析

通過對守恒法定義進行分析可知，該方法可用于分析解決與化學反應相關的一些問題，為此教師應從化學教育實況出發，以學生為教育主體，幫助學習分析其在化學解題過程中存在的問題與困難，引導學生善于使用守恒法解決不同的化學問題，以提高學生的解題效率并由此提升高中化學教育質量.下面筆者淺析各種守恒法在解題中的具體應用.

1. 質量守恒法

在化學反應前后，化學物質質量總和不變，呈現出質量守恒結果.基于該原理，教師指導學生學會對化學反應關系式中的物質進行推斷與計算，使化學問題得以有效解決

解析這是一道較為經典化學例題，旨在考查學生質量守恒法靈活運用能力，基于C2H8N2化學反應前后原子個數相等，由此可知燃燒反應后有2個碳原子，6個氮原子，8個氧原子，8個氫原子，運用質量守恒法，可得出2X中有氮原子4個，氧原子8個，每個X分子中，有氧原子4個，氮原子2個，繼而得出X化學式為N2O4.

2. 能量守恒法

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失.在任何化學反應中也一樣，不管經歷什么樣的能量形式轉化，總能量一定守恒.教師應以此為依據引導學生充分應用能量守恒法，簡化解題思路，提高化學問題解題成效.如在講解如何利用反應物具有的總能量與生成物具有的總能量的相對大小來分析化學反應的熱效應時，教師就可以利用能量守恒法幫助學生理解判斷：如圖所示，當反應物具有的總能量高于生成物具有的總能量時，為了遵循能量守恒，高出來的一部分能量去哪里了？以熱量的形式釋放出去了，所以反應為放熱反應；反之當反應物具有的總能量低于生成物具有的總能量時，生成物高出來的部分能量哪里來？從外界獲取即吸收熱量，故反應為吸熱反應.這樣一分析即強化了能量守恒的觀念，同時也幫助同學們在理解中記憶了知識，得到事半功倍的效果.

3.原子守恒法

在化學反應前后原子種類及數量不會發生變化，基于此可有效解決化學反應相關問題，簡化化學計算及推導的步驟，同時提高解題的正確率.教師在利用原子守恒法指導解題的教學過程中，應著重培養學生探究化學反應式前后元素的轉化關系，繼而得出結論.

例2 濃HNO3與38.4 mg銅進行化學反應，待銅完全反應后，收集22.4 mL氣體，請學生分析在化學反應過程中HNO3消耗量是多少？

解析在該例題中銅與濃HNO3反應生成Cu(NO3)2、NOx，其中濃HNO3起兩部分作用：作氧化劑和酸的作用，其中起到氧化劑作用的濃HNO3被還原成22.4 mL NOx；起酸作用的濃HNO3反應后生成Cu(NO3)2.經分析可得出原子守恒關系式n(HNO3消耗)=n(NOx)+2×n(Cu(NO3)2)，得出化學反應過程中共消耗HNO3：1×10-3mol +1.2×10-3mol=2.2×10-3mol，故得出結論，HNO3共消耗2.2×10-3mol.

教師在引導學生應用原子守恒法解決化學問題特別是相關計算問題時，應引導其關注化學關系中式中的反應元素，依據化學反應前后元素種類及數目不變的觀念掌握其去向及量的變化情況，繼而得出化學問題結論.

4. 電荷守恒法

電荷守恒法產生與應用基礎在于電荷不會因化學反應而改變或消滅，反應前后化學物質電荷總數不變.應用該方法，學生可有效解決化學反應問題，提升化學解題速度.電荷守恒原理經常用于解決電解質溶液的常見問題.

例3 在常溫下將甲酸(HCOOH)與NaOH溶液進行混合，所得溶液pH>7，試析該化學溶液中c(HCOO-)和c(Na+)的關系.

解析在分析這道化學問題時，需用電荷守恒法，經分析得出關系式：c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH+),基于問題中說明溶液pH>7，繼而得出c(H+)c(HCOO-).教師應秉持循序漸進原則，逐漸增大習題難度，使學生有效掌握電荷守恒法應用方法，提高化學問題解答成效.

5.得失電子守恒法

氧化還原反應知識是高中化學學習中的重點也是一大難點，其中氧化還原反應的配平更是重中之重.氧化還原反應配平方法有很多：順配法、逆配法、雙向配平法等等，但不管用什么配平方法，利用得失電子守恒法指導學生進行氧化還原反應配平是教學中的基本手段.