守恒法在高中化學解題中的應用管窺

摘 要：高中階段的教學中，化學作為一門重要的學科，在學生的考試和升學中占著重要地位。高中化學知識內容學習時，學生會遇到各種類型的問題，在解題的過程中，如何引導學生進行問題的歸類，獲取更加簡捷、高效的解題方式，對于學生來講有著重要意義。守恒法是高中化學解題中常見的方式，主要是利用化學反應前后，反應物和生成物之間總質量守恒或者某一元素質量守恒的原理，進一步計算各物質的量。文章中結合高中教學化學解題，提出幾點守恒法的應用策略。

關鍵詞：高中化學；解題；守恒法；應用

在化學世界中，物質無時無刻不在發生著變化，但在變化的過程中遵守著一個永恒的規律，就是守恒定律。因此，高中化學解題的過程中，出現了守恒法的解題方式。在解題的過程中，運用守恒定律，不需要過分追究過程和細節。考慮反應體系中相互作用前后的變化，能夠減少復雜的計算，優化解題的過程，保證解題的效率和質量。高中化學解題中，借助守恒法，快速構建數量關系，實現問題的有效解答。

一、 借助質量守恒，解答化學問題

質量守恒主要是指在和周圍隔絕的物質系統中，發生怎樣的化學反應和變化，其總質量始終保持不變。根據化學反應前的反應物和反應后的生成物的總質量相等的規律，進行化學計算和推斷，實現化學問題的有效解答。

例題：某烴0.1 mol，與在標準狀況下為20 L的氧氣（過量）充分反應之后，迅速將混合氣體通入足量的Na2O2粉末中，在一定設備條件下，使得氣體完全反應，此時粉末的重量增加15 g。經過處理之后得到的氣體是14.4 L（標準狀況）。該烴可以是溴水褪色，通過計算求解該烴的分子式，并且寫出可能的結構簡式。

分析：此題有多種解題方式，如果按照常規的解題方式，求解最后的結果，求解的過程中就會變得比較煩瑣復雜。通過分析題目中的已知條件，尋找本題目解題的關鍵點，根據反應前后的質量守恒定律解題，了解反應物和生成物都有哪些，了解反應物和生成物的質量以及其數量關系是怎樣的。

解：假設該烴的質量為M，經過分析可以推斷出14.4 L氣體均是氧氣。根據質量守恒可以得出，烴和氧氣質量的減少量就是Na2O2粉末增加量。計算求解得出M=70。所以得出該烴的化學式是C5H10。因為該烴可以使溴水褪色，所以其為烯烴。該烴的結構簡式可能是CH2CH—CH2—CH2—CH3、CH3—CHCH—CH2—CH3。

二、 利用元素守恒，解決化學問題

元素守恒主要是指在化學反應的前后，各元素的種類沒有發生變化，元素的原子個數保持不變。元素守恒主要有原子守恒和離子守恒。在化學解題的過程中，使用元素守恒的方式，只需要尋找反應結束時，離子的對應關系，根據其守恒關系，計算出相應的結果。

例題：有一些在空氣中放置一段時間的KOH固體，經過分析測量得知其含水2.8%、含K2CO337%，取1 g該樣品，投入到25 mL 2 mol/L的鹽酸中之后，多余的鹽酸使用1.0 mol/L的KOH溶液30.8 mL恰好能夠完全中和，求解蒸發中和后的溶液可以得到的固體質量是多少。

分析：通過分析確定最后的固體產物是KCl，根據氯元素守恒，通過鹽酸物質的量濃度計算出KCl的物質的量，進一步計算出固體的質量。

解：K2CO3和KOH和鹽酸發生反應的產物均是KCl，鹽酸過量，并且使用相應的KOH溶液剛好中和，最后生成KCl。因此蒸發后所得到的固體是KCl，根據反應開始和反應結束時Cl元素守恒可以得出：n（KCl）=n（HCl）=0.05 mol，經過計算得出KCl的質量是3.725 g。

本題主要考查混合物的計算，難度并不大，主要是利用元素守恒，實現計算步驟的優化，運用相應的守恒思想。

三、 利用電荷守恒，解決化學問題

電荷守恒主要是針對任意電中性的體系，例如化合物、混合物等，其電荷的代數和是零，也就是正電荷總數等于負電荷總數。利用化學反應前后電荷總量不變的定理，開展相應的計算和推導。通常情況下，在溶液離子濃度關系推斷中使用，在反應中，某些量的計算中也會使用此種方式。

例題：將aL由（NH42SO4和NH4NO3組成的混合溶液分成兩等份，一份加入bmol燒堿，并且進行加熱處理，剛好將NH3趕出；另一份中使用cmol BaCl2溶液，沉淀剛好完全，那么原溶液中c（NO-3）為。

分析：在解題的過程中，化學反應非常的復雜，數量關系處理比較煩瑣，如果根據化學反應進行量的計算，非常的復雜。因此，根據電荷守恒的原理，可以輕松地進行計算、解題。

解：根據題目中的已知可以得出，aL的混合溶液中含有2bmol的NH+4和2cmol的SO2-4，根據電荷守恒可以列出相應的計算式，通過計算可以得出答案是2b-4camol/L。

本題主要是考查水的離子積常數、水電離的影響因素以及水的電離平衡等知識點，巧妙地應用電荷守恒。

四、 根據電子得失守恒，解答化學問題

高中化學解題中，電子得失守恒主要是在氧化還原反應中，氧化劑得到一定數量的電子數，和還原劑失去的電子數量相同。在氧化還原反應、原電池和電解池中，都是同樣的。例題：將純鐵絲5.21 g溶于過量的稀鹽酸中，在加熱的條件下，使用2.53 g KNO3去氧化溶液中的亞鐵離子，等到反應后，剩余的Fe2+需要12 mL0.3 mol/L的KMnO4溶液才能夠完全氧化，寫出硝酸鉀和氯化亞鐵完全反應的方程式。

分析：鐵和鹽酸發生完成反應會生成Fe2+，根據題目中可以得知Fe2+分別和KMnO4溶液和KNO3溶液發生氧化還原反應，KMnO4被還原生成Mn2+，那么KNO3被還原的產物是什么呢？根據電子得失守恒進行相應的分析和計算得出其還原的產物是NO。因此，硝酸鉀和氯化亞鐵完全反應的方程式是：3FeCl2+KNO3+4HCl3FeCl3+KCl+NO↑+2H2O。

五、 結語

高中化學作為高中階段的重要學科，其解題教學中，應當注重學生解題方式的培養。運用守恒法，對化學反應的過程開展相應的分析，了解化學反應中的數量關系，科學合理地利用守恒法，開展化學問題解題，優化解題過程，減少不必要的計算，做到事半功倍。在實際解題中，可以根據質量守恒、電荷守恒、元素守恒、電子得失守恒等原理，尋找題目中的隱藏條件，注重學生創造性思維的培養，靈活地應用守恒法，實現問題的有效解答。

參考文獻：

[1]楊洋.守恒法在高中化學解題中的應用分析[J].數理化解題研究，2016（25）：76.

[2]劉霞.守恒法在高中化學解題中的應用分析[J].中學化學教學參考，2016（18）.

作者簡介：

趙虎，甘肅省臨夏回族自治州，甘肅省臨夏中學新校區。