守恒法在高中化學解題中的應用探究

王 振

(安徽省碭山中學 235300)

化學作為理科的重要課程，雖然只有較少的運算量，卻更強調對于運算方法方式的理解能力，尤其對實際高考化學考試進行探究，其中大多數題目都可以通過熟練使用守恒法解決，而使用守恒法時就首先要明白已知與未知之間的關系，通過守恒這個根本對問題進行有效解決，因此，對大量的例題進行探究以幫助學生理解是較為重要的.

一、化學守恒法的應用根本

在化學課程中，對于化學反應前后有這樣一個認知，也就是化學物質的性質和一些內部組成是不會發生變化的，也就是所說的守恒變化，就魯科版高中化學必修一教學方面來說，一共有四點：質量、元素、電子、電荷守恒.也就是質量守恒：在化學反應中，參加反應反應物前后質量不變；元素守恒：在大量復雜的化學過程中，元素的種類和數量沒有發生變化；電子守恒：氧化劑在氧還反應中與還原劑的得失電子數不變；電荷守恒：也就是任何溶液中正負離子電荷數相等.

二、守恒法應用及其例題探究

1.質量守恒的具體應用探究

給出質量守恒的幾個例題，比如在一個容器中進行反應的過程中，一些氣體的反應可以根據其質量不變，也就是質量守恒進行推算.

(1)以臭氧發生器這一容器為例，常考內容多為氧氣和臭氧之間的轉換，如果三份氧氣會轉化為兩份臭氧，那么在發生器中裝入100mL氧氣，最后氣體體積變為95mL，這一變化過程之后，所得到的混合氣體如何求密度？首先要提醒學生，該容器的反應過程中，氧氣并沒有完全轉化，因此根據質量守恒定律進行計算，首先考慮在進行密度計算時一定是質量除以氣體體積，因此只需要算出混合氣體的質量就可以，而根據質量守恒，混合氣體質量和原氣體質量是等同的，那么此時只需要根據已知條件計算，氧氣在裝入過程中的原本空氣質量即可，而原本的氧氣體積可以推導出氧的量，和氧氣摩爾質量進行相乘即可得出混合體積密度為1.5g/L.

(2)燃燒問題也是高中化學常考的問題之一，那么0.1mol某烴和1mol過量的氧氣進行混合，將兩者充分燃燒之后將氣體通過足量過氧化鈉，此時發現固體質量15g，而經過過氧化鈉之后，逸出氣體為16.8mL，那么由此如何進行該烴的分子式推斷呢？這種題型通過常規解法會比較麻煩，首先需要注意的是，逸出氣體一定是氧氣，這是因為題目中給出了足量的過氧化鈉，而之所以困難的原因是因為常規解法需要對剩余的逸出氣體進行分析，而根據上文所述，是1mol過量的氧氣，這也就是說明，最后的氣體之中，仍然包括著剩余的氧氣和大量化學反應之后出現的氧氣，比如在燃燒產物二氧化碳和水進一步通過過氧化鈉時，也會產生出氧氣，如果由此入手，此題就會變成一個難點問題，那么如果通過質量守恒方法進行解決，就不用進行較為麻煩的考慮，具體解決可以將題目中的0.1mol烴質量設為x，而由題可知1mol氧氣質量為32g，那么兩者相加就等于固體增加的質量和最后逸出氣體的質量，固體增加的質量在題目中已經直接給出而逸出氣體的質量則可以通過，因為知道逸出氣體為氧氣，計算其物質的量與摩爾質量相乘即可得出逸出氣體質量為24g.那么此時就可以得出x為7g，而相應的，也就是烴相對分子質量為70，也就是分子式為C5H10.

2.元素守恒的具體應用探究

直接在空氣中進行的反應，一般是液體、固體的相關問題，尤其是大多數都是在溶液中進行反應，例如：

氫氧化鉀固體在空氣中暴露之后，由于空氣中有水分和各類氣體進行參與反應，所以在分析以后，發現其中含7.62%的水分、2.88%的碳酸鉀，而氫氧化鉀的質量占90%，將1g該樣品加入到46mL的1mol/L鹽酸中，同時使用過量的酸與1.07mol/L氫氧化鈉溶液進行中和，之后再次蒸發溶液，求固體的質量.這道題對于大多數高中生來說，已經算是難點問題，而其實只需要經過仔細分析，通過氯離子進行計算就較為方便，這主要是首先分析蒸發后的溶液中所的固體為氯化鉀，而氯化鉀當中的氯并不是空氣中暴露氫氧化鉀的固體成分，因此全部是來自于鹽酸，那么可以得知整個過程中氯離子是守恒的，那么所得固體氯化鉀的質量也就是0.046L×1mol/L氯離子乘以其74.5g/mol的摩爾質量，最終得出為3.427g，由此來看，只要掌握了元素守恒法，這其實是一道簡單的問題.這樣的問題其實在高考中，只需要進行分析，找出其守恒元素即可解決，因此在實際教學中不必過多探究.

3.電荷守恒法和電子守恒法的具體應用探究

電荷守恒法在選擇題、填空題當中較為常見，主要是針對溶液電荷守恒進行計算，電子守恒在高中化學考試中應用范圍較廣，從選擇填空題到大題之中都存在，因此對其理解較為困難，也需要進行大量的探究，一般先選擇簡單例題，以幫助學生進行理解以防止學生出現畏難心理.而在此主要提及其5種類型，并根據5種類型進行分析：簡單反應、電化學、多元素參與反應、微粒先后反應和多步反應，鑒于其類型較多，應該進行專題探討，此處不再研究.

只進行講解引導而不要求學生進行實際使用，會使學生在掌握化學解題方法時變得困難，尤其是對于像守恒法這一類強調理解，然后進行預算的方式方法來說，通過大量的試題讓學生熟悉并提高是有必要的，因此本文通過對守恒法使用質量元素、電子電荷等四個方面大量的例題講解，保證了教學質量和學生的理解.