高中化學解題中守恒思想的運用探究

郭樹茜

(甘肅省會寧縣第二中學 730799)

守恒思想不僅是學習化學知識的重要方法，同時也是一種高效的解題思維方式.根據化學變化的本質規律，從質量、元素、電子、電荷守恒方面對化學反應前后的物質轉化進行分析和思考，往往可以起到事半功倍的作用，有效地提高解題效率，促進學生自主學習能力的提升.

一、在高中化學解題中運用質量守恒法

質量守恒法就是根據化學反應前后反應物的質量總和與生成物質量總和相等的原理，避開化學反應過程中的復雜步驟，通過質量守恒原理來進行問題的分析和解答，有效提高解題效率.

例1在標準狀況下，往1 mol O2中通入0.1 mol 的某種烴，已知氧氣過量，混合充分后進行完全燃燒，并將燃燒后的產物通入過氧化鈉固體，已知過氧化鈉固體的質量增加15g，另外有16.8 L的氣體(標準狀況)從過氧化鈉中逸出，那么，求參與反應的某種烴分子式.

本題中涉及到了大量的化學方程式，如果設某種烴為CxHy，不僅過程麻煩，同時也需要大量的計算，費時費力.如果運用質量守恒的方法，設參與反應的某種烴的質量為x，則得：

很容易解得x=7 g，則根據已知條件可以得到某種烴的相對分子質量為70，隨后除以“CH2”的式量14即可以得出某種烴的分子式C5H10.

由此可見，在實際的解題過程中，靈活科學地運用質量守恒法既快又準，提高了解題速度，提升了學生的化學學習效率.

二、在高中化學解題中運用元素守恒法

化學反應的實質是原子重新組合，因此反應前后的各個元素的原子數目不會改變，始終保持一定，這就是元素守恒法的原理.在一些生成物不確定的情況下，方程法就不能進行實際的運用，由此可以通過元素守恒法來進行問題的分析和探究，以更好地解決問題.

例2在一定濃度的硝酸溶液中加入1.92 g 銅粉，標準狀況下，銅粉完全反應可以得到1.12L氣體，那么，參與反應的硝酸的物質的量為( ).

A.0.20 mol B.0.10 mol

C.0.11 mol D.0.22 mol

在本題中，硝酸的濃度沒有給出，產生的氣體可以是一氧化氮和二氧化氮中的一種或兩種，通過方程法只能算出一個范圍，并不能準確地計算出參與反應的硝酸的物質的量，從而容易造成誤選.通過觀察發現，生成物中的硝酸銅，一氧化氮和二氧化氮都還有氮元素，因此，可以通過氮元素守恒來得出所消耗硝酸的量，即：參與反應的硝酸的物質的量為2倍硝酸銅物質的量加上產生氣體的物質的量，通過計算得出C正確.通過元素守恒，巧妙地避開生成一氧化氮、二氧化氮的不確定性，通過氣體的體積直接與消耗硝酸的物質的量建立其聯系，從而有效地解決問題.

三、在高中化學解題中運用電子守恒法

氧化還原反應是高中化學教學中的重點內容，伴隨著氧化還原反應的還有原子的電子得失和化合價變化，通過電子守恒法在解題中的應用，可以化繁為簡，化難為易，高效地解決問題.

例3在一定量的濃硝酸中加入過量的銅粉，生成氮氧化物氣體(NO、N2O4、NO2)和硝酸銅，將生成的氣體與1.68 L 氧氣(標準狀況)混合后，通入到水中生成硝酸，沒有任何氣體逸出.現在往反應后的硝酸銅溶液中滴加5 mol·L-1的氫氧化鈉溶液，直到所有的銅離子恰好完全反應，那么，需要 5 mol·L-1的氫氧化鈉溶液多少毫升？

本題也是一個生成物物質的量不確定的問題，通過正常的化學方程式進行求解非常復雜，還不一定能夠得出結果，而在試題中，銅和濃硝酸發生氧化還原反應，失去和得到的電子是守恒的，即銅轉化為銅離子失去的電子與生成物NO、N2O4、NO2得到的電子數目一致，而隨后這些生成物NO、N2O4、NO2又和氧氣混合溶于水發生反應，重新生成硝酸，這樣，根據電子守恒法，將問題的中間轉化過程省略，即構建起銅和氧氣之間的關系，因此參與反應的銅所失去電子的數目與1.68 L 氧氣得到電子數目相等，從而可以得到銅的物質的量，隨后在進行消耗氫氧化鈉的量的計算就是水到渠成的事情了.

四、在高中化學解題中運用電荷守恒法

電荷守恒法與電子守恒法比較類似，一般是在離子化合物或是電解質溶液中，所含有的陽離子和陰離子的電荷數相等，即陽離子的物質的量與陽離子電荷數的積等于陰離子的物質的量與陰離子電荷數的積.

綜上所述，在高中化學解題中進行守恒思想的運用，不僅能夠提高學生的解題速度，增強學生解題的正確率，同時也能幫助學生理解化學的本質，培養學生的化學素養.因此，高中化學教師在教學過程中要注重對學生進行化學守恒思想的滲透，讓學生能夠理解和掌握化學質量守恒、元素守恒、電子守恒和電荷守恒的本質原理，在實際問題分析和解決的過程中進行靈活的應用，從而有效地提高學生的解題能力.