高中化學守恒法的內涵及應用

李梅

在高中化學教學中，對守恒法的指導比較常見.雖然化學學科不斷演變，然而守恒法卻建立于不變的定律之上，以守恒法指導高中生的化學解題過程，可以讓學生的解題效率變得更高.因此，我們基于守恒法內涵的分析，舉出能量守恒、原子守恒等方面的應用實例，對其加以詳細說明.

一、對守恒法內涵的認知

守恒法有兩方面內涵值得注意：一是質量守恒，二是能量守恒.對于質量守恒定律來說，高中階段的化學課程側重于對物質組成和結構、性質等方面的分析，要求學生意識到對物質守恒定律的遵守，可以表現出物質所具有的普遍變化和規律，明確化學反應過程之中不會有新物質的無端生成和舊物質的無端消除，改變的只是物質既有形態及結構.因為有了質量守恒定律的認知，可以給學習自然科學的知識與能力奠定堅實基礎，且保證學生哲學理論的發展.而在能量守恒定律的認知方面，側重于強調對物質變化的研究，把能量守恒定律和化學學科教學相結合.它可以表現出物質所具有的運動不變特點，明確物質在轉化和守恒方面的基本定律，它構建于哲學基礎之上，強調了物質在實質上的變與不變相協調的觀念.總的說來，守恒定律對于促進學生對化學本質的認知極有幫助.

二、高中化學守恒法的應用舉例

1.能量守恒.對于化學物質來說，基本的能量守恒研究將關注于微觀層變，明確物質在進行化學反應之前及之后，原子不會出現總質量的改變.物質的能量守恒定律能夠有效應用于化學學科的多步解題過程之中.教師指導學生借助此方法進行問題的分析，可以讓學生的計算步驟變得更加簡便，避免運算時間的浪費.

例1?在空氣中放置KOH固體，在一段時間以后，利用分析可以知道該固體的含水量是2.8%，另外K2CO3含量是37.3%.如果我們在其中取出1g樣品與25mL 2mol/L的鹽酸中和，再把多余鹽酸用1.0mol/L的KOH溶液30.8mL恰好完全中和，待其蒸發之后，會得到多少固體？對于這個問題，本身解題過程相對繁復，若是學生以一般方法進行解決，則容易產生錯誤答案.而如果學生能夠對能量守恒定律進行熟練應用，那么解題過程便容易得多.K2CO3和KOH與鹽酸進行反應的產物都是KCl，鹽酸過量，用1.0mol/L的KOH溶液剛好中和，最后全部生成KCl即蒸發得到的固體為KCl，根據Cl元素守恒可得： n（KCl）=n（HCl）=0.025mL×2，mol/L=0.05mol所以m（KCl）=0.05mol×74.5g/mol=3.725g.

2.原子守恒.原子屬于化學變化進行維持的最小微粒，我們強調的原子守恒，意為當處在化學反應之前或者之后，某原子個數保持不變.根據這一原理，當教師在指導學生解題時，可以使學生避免過于關注物質發生的各類化學反應，只關注物質初始及結束狀態下的存在，構建必要的關系式用以處理問題.

例2?現在有Fe、Al、FeO、Al2O3所共同組成的一種混合物共計19.7g，將這些混合物和540mL 2.00mol/L稀H2SO4溶液進行充分的反應，共得到8.96L氣體.現在已經知道混合物里面Fe、Al、FeO、Al2O3所占百分比含量分別是28.4%、27.4%、18.3%、25.9%，那么請問若想讓溶液里面陽離子完全以氫氧化物形式進行沉淀，則應當加入的2.70mol/LNaOH溶液體積量是多少？在對該問題進行探索時，學生應當明確與反應相關各物質的情況，因此本問題所牽涉的范圍非常廣，方程式較多、未知數也較多，若采取常規方法進行處理，會因計算量過大而發生錯誤，同樣會使學生產生對于化學問題的厭倦情緒.可是借助原子守恒原理能夠了解到：和酸進行反應之后，金屬陽離子同NaOH 溶液反應又會出現沉淀，剩余的為硫酸鈉溶液，再者，因為能夠意識到SO2-4同Na+原子守恒，按照SO2-4同Na+所具有的一定比例關系，能夠比較容易處理這個問題，最終得到800mL的結果.

3.電荷守恒.當對化學問題進行研究，在遇到溶液或者物質表現為電中性的情況時，便會牽涉到溶液或者物質內部電荷守恒的問題，也就是陰離子帶電量之和同陽離子帶電量之和相一致.借助這種電子守恒的規律，能夠讓很多化學問題得到有效處理，只要引導學生弄清反應之前及之后形成的物質，而不必過多思考反應中間的過程，便會讓解題效率得到大幅度提升.

總之，守恒法在現代化學的發展與應用過程中具有無可取代的作用.把守恒法和化學解題教學相結合，可以促進學生更快更優的完成解題任務，使其化學應用能力與唯物主義思想得到同步發展.