高中化學解題中的守恒法

劉思含 湖南省長沙市明德中學

化學是高中非常重要的一門學科，化學知識非常多，各部分知識之間存在聯系，很多基礎知識的學習均是為了解決實際問題，也衍生出來很多解題方法與策略。其中，守恒法就是較長應用的解題方法，守恒法是基于問題產生的，同時反過來解決實際問題，基于此，運用守恒法處理復雜的問題非常有效，通過找出已知條件中隱含的守恒關系是守恒法運用的條件，需要學生具備良好的思維能力與扎實的基礎知識，同時還要具備發散思維，這樣才能使守恒法運用更加自如。下面將對守恒法的具體運用進行論述。

1 化學中的守恒法含義與步驟

1.1 守恒法的含義

守恒法就是指在化學反應中，化學物質在反應前和反應后是不變的，我們解題的時候就根據這個不變的量，用這個不變的量來解題，這種方法就叫守恒法。守恒法是解決化學題目中最常見也是最典型的解題方法。在瞬息萬變的自然界中，物質處于不斷變換當中，但所有物質時刻均遵守著守恒定律。化學中的守恒法使用化學方法與原理對前后物質總質量守恒與元素種類無變化進行反映，以此作為解析化學題的方法。常見的化學解題中常用的守恒法有：得失電子守恒、質量守恒、電荷守恒、物料守恒。

1.2 守恒法的應用步驟

準確對各物質在化學反應中的變化形式進行分析是守恒法運用的前提，也是最為重要的一步，通過這一步驟可以準確分析各物質間關系。可以從以下兩方面實現，一種是在整個問題中貫穿一種元素的存在形式，一種是通過列出化學反應關系式從中了解隱含的關系[1]。

2 化學計算題中應用到的守恒法

2.1 質量守恒法

認為化學反應中各物質質量永不發生改變，這就是質量守恒法的原理，例如：有一定量的氫氧化鉀在空氣中，固體中含有2.8%的水，7.2%的碳酸鉀。稱取1g氫氧化鉀放置3moL的鹽酸中，總濃度為50mL，中和剩余鹽酸使用1.07mol/L的氫氧化鉀溶液30.8mL，最后蒸干中和的溶液，求剩余固體質量[2]。有如下答案：A.6g、B.4.5g、C.11.75g、D.8.6g。

問題解析：按照傳統計算方法過程復雜，可以從分析已知條件入手，最終可以得出氯化鉀是得到的固體，加入的鹽酸中存在氯元素。依據氯元素守恒可以得到：0.05mL*3mol/L=0.15mol，然后，0.15mol*74.5g/mol=11.175，最終固體質量為11.175g。

2.2 電子守恒法

電子守恒法指的是在氧化還原反應中氧化劑總共得到的電子數和還原劑失去的總的電子數是一樣多的，在總量上是相同的，利用這一規律就可以解決氧化還原反應中的許多問題了．

例如，將45mL的0.12mol/的羥氨酸性溶液與Fe(SO4)3同時煮沸，當達到一定溫度時，羥氨溶液與硫酸鐵發生化學反應，生成亞鐵離子。將亞鐵離子與0.040mol/L約50.00mL酸性高錳酸鉀溶液混成在一起，最后羥氨產生的氧化物是什么？

問題解析：這道題目看起來，非常復雜。NH2OH、KMnO4、Fe2(SO4)3好幾種溶液，但是在這道題目中，NH2OH只是作為還原劑，Fe2+在其中不過是充當了媒介物，開始被NH2OH從Fe2(SO4)3中將Fe2+還原出來，最后又成了氧化產物。NH2OH中的失去的電子轉移到了KMnO4。羥氨電子流失后均被高錳酸鉀獲得，羥氨酸中N為-1價，如果羥氨氧化產物N為X價，則依據守恒定律：50mL*0.10mol/L=5*50mL*0.04mol/L，經化解，X=1，由此，羥氨氧化產物為N2O。

2.3 元素守恒法的運用

解題依據為整個化學反應過程，所有化學元素種類不發生改變，以不同形式存在為元素守恒發的依據。由此，可以依據此定律進行化學題求解，確保計算更加準確、快速。例如，將4.2g的鋁與氧化鈉混合物同時放置到水中，充分反應后，未剩余固體后，加入鹽酸中合后，沉淀均消失不見，問題為：混合物中鋁與過氧化鈉質量？

問題解析：該題目涉及到很多化學反應，采用傳統方法解題存在一定難度，且解題過程麻煩。而使用元素守恒法解題，可以使題目變得簡單。重點是明確鹽酸放入后溶液中氯化鋁與氯化鈉兩個基本條件。將物質總量設為X，氧化鈉物質量為Ymol，由此，可以依據以上問題列出以下公式：27g/mol*X+78g/mol*Y=4.2g，鈉元素與鋁元素守恒得到的公式為：Al-AlCI3，Na2O2-2NaCI，3X+2Y=4mol/L。綜合以上兩個計算公式，最終得出鋁的質量為1.674，過氧化鈉治療為0.78g。

2.4 原子守恒法化學解題中的運用

在化學反應中，元素種類與個數不變是原子守恒定律，這是從化學反應的本質中引申出的一個結論，通過推理得出。化學反應本身就是一個由原子重新組合而形成的一種物質變化過程，原子的個數與種類是永恒不變的，依據這種變化重新組合就形成的新微粒[4]。比如，有0.44g的硫、鐵組合物，經過一系列的反應后生成了硫酸，使用10mL的0.5mol的燒堿溶液可以對這些硫酸進行中和，原有化合物中的硫質量為多少？

問題解析：Fe與S化合物化學式不定，首先需要列出不定的化學方程式，但是這種方法較為麻煩，雖然不需要考慮鐵，但是僅考慮S元素可以有四種反應。依據四種反應繼續推理，依據已知的NaOH量推理出H2SO4，然后在推理出SO3，最終推理出S元素，得出硫的質量為0.15g。

守恒法解題關鍵要點是抓住化學反應過程中，他們內在關系的變化，然后利用守恒定律刪繁就簡，簡化解題思路，提高解題的效率。在計算過程中，我們要充分發揮創造性思維，以靈活多變的方式解決問題。守恒法的使用一定程度上對于破解相關的化學試題起到了助推劑的作用，簡化了解題思路和過程，大大提升了解題的正確率和速度，因此，在應對一些化學試題時，一定要換個角度去思考，尋找適宜的解答方略。如果牢固掌握、熟練運用守恒法，解題就可以變得更加簡單、快速、準確。

[1]王佩文.高中化學解題中守恒法的應用與解題思路[J].課程教育研究，2016，27:247-248.

[2]陳鍵.中學化學解題的認知任務分析及分析結果的應用研究[D].福建師范大學，2014.

[3]謝曉楨.基于元認知理論的高中化學審題與解題的應用研究[D].福建師范大學，2014.

[4]周小秀.淺析解答高中化學試題中如何巧用守恒法[J].理科考試研究，2015，11:63.