巧借“守恒法”解決高中化學計算難題

摘 要：守恒法是高中化學經(jīng)常采用的用于解決計算題的一種方法.它包括質(zhì)量守恒、元素原子守恒、得失電子守恒和電荷守恒四個方向.在高中化學計算題的解題過程中，學生要根據(jù)題設(shè)條件，靈活變通，找準守恒關(guān)系，進而根據(jù)守恒關(guān)系準確列式求解，節(jié)約解題時間，提高解題效率.

關(guān)鍵詞：守恒法;計算題;高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2022）22-0131-03

“守恒法”是高中化學階段常見的一種技巧性解題方法之一，也是高考中常用的解題方法和解題技巧.化學反應(yīng)通常包括“變化”及“不變”的守恒思想，在實際解題過程中，可以通過學習把握化學中的“不變”思想，優(yōu)化解題思路，提高解題效率.在高中化學階段常接觸到的守恒思想包括：質(zhì)量守恒、元素原子守恒、得失電子守恒，以及電荷守恒四個方向.

1 質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒是指在宏觀意義上，各個元素質(zhì)量反應(yīng)前后相等.這一守恒關(guān)系常見與題目中給予質(zhì)量關(guān)系較多，可以使用質(zhì)量守恒定律去尋求守恒關(guān)系的題目.學生在實際解題過程中，首先需要明確求解量，其次根據(jù)提示條件找出守恒關(guān)系，進而列式求解.

例1 向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量的變化如圖1所示（已知硝酸只被還原為NO氣體）.下列分析正確的是（）.

A.OA段、BC段產(chǎn)生的氣體都是NO

B.A點溶液中的溶質(zhì)為Fe（NO3）2和H2SO4

C.原混合酸中H2SO4的物質(zhì)的量濃度為1 mol·L-1

D.向C點溶液中再加入足量的稀硝酸，仍然能生成NO

分析 D正確.A選項，已知氧化能力：NO-3（H+）>Fe3+>H+，OA段發(fā)生反應(yīng)：

點溶液中NO-3恰好完全反應(yīng)，硫酸有剩余，A點溶液中溶質(zhì)為H2SO4、Fe2（SO4）3，故B錯誤;C選項，最終消耗22.4 g Fe，此時溶液中溶質(zhì)為FeSO4，根據(jù).4 mol0.2 L=2 mol/L，故C錯誤;D選項，C點溶液中溶質(zhì)為FeSO4，加入足量的稀硝酸，酸性條件下硝酸根離子與亞鐵離子反應(yīng)，有NO生成，D正確.

題后反思 本題是質(zhì)量守恒的圖像題.通過分析題目中的所給條件可以快速判斷出可以通過質(zhì)量守恒關(guān)系，列出等式，進而求解.通過分析圖像所給出的條件，可以判斷出在各個階段會發(fā)生的化學反應(yīng)，再根據(jù)酸和金屬的化學反應(yīng)特征找準等量關(guān)系，進而求解.在利用質(zhì)量守恒關(guān)系有關(guān)的題目時，要把握質(zhì)量不變和質(zhì)量相等的守恒關(guān)系，理清m（A）=m（B），進而列式求解.

2 元素原子守恒

元素原子守恒是指微觀粒子個數(shù)，比如原子、離子等，在反應(yīng)前后是相等的.在利用元素原子守恒求解的過程中，要把握反應(yīng)前后，哪些微粒存在相等關(guān)系或個數(shù)不變的規(guī)律，進而找出對應(yīng)關(guān)系式，求解原題.

例2 將一定量銅粉與一定量的濃硫酸反應(yīng)，當銅粉完全反應(yīng)時，收集到3.36 L氣體（標準狀況），則消耗硫酸的物質(zhì)的量是（）.

后反思 本題重點在于利用化學方程式和原子守恒定律求解所消耗硫酸的物質(zhì)的量.本題除了利用硫原子反應(yīng)前后守恒之外，還使用了電子轉(zhuǎn)移守恒定律，需要學生靈活判斷.提高自己的解題效率.

3 得失電子守恒

得失電子數(shù)守恒主要應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)，它是針對氧化還原反應(yīng)中氧化劑得電子的總數(shù)等于還原劑失電子的總數(shù).這一等量關(guān)系僅能用于氧化還原反應(yīng)中，也是解決氧化還原反應(yīng)問題的最佳思路，學生在面對此類型的化學反應(yīng)時，要注意觀察，著重使用，節(jié)約解題時間.

再根據(jù)化合價變化規(guī)律：化合價下降的總數(shù)：反應(yīng)前FeS2中的化合價為-1價，其中有7個變?yōu)?2價;反應(yīng)前Cu為+2價，反應(yīng)后為+1價，所以下降總數(shù)為21.化合價上升的總數(shù)：反應(yīng)前FeS2中的化合價為-1價，其中有3個變?yōu)?6價，所以上升總數(shù)也為21.從化學方程式可以看出當反應(yīng)有12 mol H2O參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移21 mol電子，所以當反應(yīng)6 mol H2O時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為10.5 mol，即10.5NA.

題后反思 本題中的關(guān)鍵信息在于把握題設(shè)中的已知條件.通過常見元素的化合價以及氧化還原反應(yīng)過程中的配平關(guān)系，以及氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒判斷得出等量關(guān)系式，進而求解.學生在利用得失電子守恒關(guān)系求解氧化反應(yīng)類型的題目時，首先需要把握氧化劑的得電子總數(shù)以及還原劑的失電子總數(shù)，進而列出得電子數(shù)等于失電子數(shù)的關(guān)系式，最后求解.在解決這類問題時，學生要明確求解量，方便找準關(guān)系式，提高解題正確率.

4 電荷守恒

電荷關(guān)系守恒也是守恒關(guān)系中應(yīng)用較廣的一種，它主要是指在電解質(zhì)溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)與陰離子所帶的負電荷總數(shù)相等，這是根據(jù)溶液始終呈電中性所得出來的等量關(guān)系.這一守恒關(guān)系常見于求解溶液中，學生可以靈活把握.

題后反思 本題是電荷守恒的基礎(chǔ)題，展示的守恒關(guān)系較為明顯.根據(jù)混合溶液呈電中性的原則，我們可以較快地列出溶液中正電荷數(shù)量等于溶液中負電荷數(shù)量這一等量關(guān)系式，進而列式求解，難度較低，屬于基礎(chǔ)題型，學生需要重點掌握.

例5 把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成兩等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂;另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇.則原混合溶液中鉀離子的物質(zhì)的量濃度為（）.

分析 A正確.分析題意可知，混合溶液分成兩等份時，每份溶液濃度與原溶液濃度相同，一份加氫氧化鈉溶液時發(fā)生反應(yīng)：

題后反思 本題主要考查離子反應(yīng)中的混合溶液計算，需要根據(jù)電荷守恒計算出鉀離子的物質(zhì)的量.首先在分析題目時可以發(fā)現(xiàn)，兩等份溶液中的濃度是相等的，并且根據(jù)反應(yīng)物的不同、離子方程式的不同，所得出的生成物的物質(zhì)的量也是不同的，但可以通過電荷守恒判斷得出每份溶液中鉀離子的物質(zhì)的量，進而根據(jù)濃度等于物質(zhì)的量除以體積計算得出鉀離子的濃度.本題屬于中檔題，需要學生根據(jù)不同的化學反應(yīng)靈活計算，學生要重點掌握.

參考文獻：

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[3] 張正民.淺析守恒法在高中化學解題中的應(yīng)用[J].中學生數(shù)理化（高考理化），2014（12）：1.

[責任編輯：季春陽]

收稿日期：2022-05-05

作者簡介：謝國芳（1985.12-），女，江蘇省鹽城人，研究生，中學一級教師，從事高中化學教學研究.