守恒思想在初中化學解題中的應用探討

摘要：守恒思想是一種重要的化學解題方法，在初中化學解題中具有廣泛的應用．本文通過對守恒思想的概述，分別探討了質量守恒、元素守恒和電荷守恒在初中化學解題中的應用，系統地梳理了運用守恒思想解題的策略，體現了它在初中化學解題中的重要性，供讀者參考．

關鍵詞：守恒思想；解題；初中化學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）26-0118-03

所謂“守恒”就是指物質在發生化學變化時，其組成和數量保持不變的原理.在初中化學中，守恒思想的應用主要體現在質量守恒、元素守恒、電荷守恒等方面.通過守恒思想的運用，可以幫助學生更好地理解化學反應的本質，提高解題的準確性和效率［1］.

1質量守恒的應用

質量守恒定律是初中化學中的重要定律之一，是指在化學反應中，反應前后的物質的總質量不變.在初中化學解題中，可以通過質量守恒定律來找到化學反應中物質的質量關系，從而解決相關問題.例如，在計算化學方程式的配平、計算反應產物的質量等方面，都可以運用質量守恒定律來解決問題［2］.

例1氯氣和氫氧化鈉都是非常重要的化工原料，氯堿工業是可以同時獲取它們的常用化工方法，其反應原理為：2NaCl+2H2O通電2NaOH+H2↑+Cl2↑.現有117 g質量分數為20%的食鹽水，將其中的氯化鈉完全電解，試計算：

（1）生成的H2和Cl2質量比為 （填最簡整數比）；

（2）電解后，溶液中氫氧化鈉的質量分數是多少？

（3）把117 g質量分數為20%的食鹽水稀釋成8%的食鹽水，需要加水多少克？

解析（1）根據化學方程式可知，生成一個H2分子的同時會生成一個Cl2分子，所以生成的H2和Cl2質量比為2∶71.

（2）參加反應的氯化鈉的質量=117 g×20%=23.4 g

設反應后生成的氫氧化鈉的質量為x，生成氫氣的質量為y，生成氯氣的質量為z

2NaCl+2H2O通電2NaOH+H2↑+Cl2↑

11780271

23.4 gxyz

11780=23.4 gxx=16 g

1172=23.4 gyy=0.4 g

11771=23.4 gzz=14.2 g

反應后溶液的質量=117 g-0.4 g-14.2 g=102.4 g

電解后溶液中氫氧化鈉的質量分數=16 g102.4 g×100%≈15.6%.

（3）設加入水的質量為x

117 g×20% =（117 g+x）×8%

x=175.5 g

所以，加入水的質量為175.5 g.

點評：本題第（1）問中，根據化學方程式，結合質量守恒可計算出該化學反應中氣體的質量，進而確定了反應后溶液的質量.第（2）問中，考查了溶液的稀釋問題，運用了稀釋前后溶質質量保持不變的原理，質量守恒思想在解決本題中發揮了很重要的作用.需要特別注意的是：質量守恒定律只適用于質量守恒，而不是體積守恒，也不是分子總數守恒；質量守恒強調“參加反應的”和“反應生成的”，對于未參加反應的物質無須關注；在化學反應前后，分子的種類會發生改變，分子的個數不一定相等.

2元素守恒的應用

元素守恒是指化學反應中元素的種類和質量都不變.在初中化學解題中，可以通過元素守恒來驗證化學方程式的正確性，以及解決與原子種類和質量有關的問題.例如，在計算物質的純度、確定物質的組成等方面，都可以運用元素守恒來解決問題［3］.

例2某課外化學興趣小組發現木炭與濃硫酸加熱后產生了氣體，小組同學在老師的指導下探究該氣體性質時發現該氣體具有刺激性氣味，且能使澄清的石灰水變渾濁.

［提出問題］氣體的成分是什么？

［猜想與假設］

（1）小亮：該氣體只含CO2

小秋：該氣體只含SO2

小青：該氣體含，

其中小亮的猜想遭到了其他同學的反對，理由是：.

［查閱資料］

①SO2能與酸性高錳酸鉀溶液反應，使其褪色，

②SO2+Ca（OH）2CaSO3↓+H2O（即SO2也能使澄清石灰水變渾濁）

［實驗設計］如圖1所示

［現象與分析］

（2）裝置B中酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺，裝置C中澄清石灰水變渾濁，裝置B的作用是，裝置C中反應的化學方程式為.

［實驗結論］小青的猜想成立.

［反思交流］

（3）有同學認為，木炭與濃硫酸加熱后生成的產物中，除上述已驗證的物質外，至少還有一種產物，原因是：.

解析（1）①該氣體具有刺激性氣味，根據元素角度可推測是含有硫元素的二氧化硫，且能使澄清的石灰水變渾濁，說明氣體中有二氧化碳，故填：CO2和SO2；②二氧化碳是無色無味的氣體，沒有刺激性氣味，不符合生成氣體的特征，故填：CO2不具有刺激性氣味.

（2）①根據資料可知二氧化硫能使高錳酸鉀褪色且也可和石灰水反應生成沉淀，干擾二氧化碳的檢驗，所以裝置B的作用就是為了檢驗并除去二氧化硫；②二氧化碳與澄清石灰水反應產生碳酸鈣和水，故化學方程式為：Ca（OH）2+CO2CaCO3↓+H2O.

（3）從元素守恒角度看，反應物碳和硫酸中含有碳、氫、硫、氧四種元素，生成的氣體二氧化碳和二氧化硫中只含有碳、硫、氧元素，混合氣體中沒有氫元素，那么至少還有別的產物含有氫元素，故填：根據質量守恒定律，反應前后元素種類不變，反應物中有氫元素，反應產物中一定有氫元素，故至少還有一種產物.

3電荷守恒的應用

電荷守恒是指化學反應中陰陽離子所帶的電荷總數不變.在初中化學解題中，可以通過電荷守恒來驗證化學方程式的書寫是否正確，以及解決與電荷有關的問題.例如，在計算電解水的產物質量、確定溶液中的離子濃度等方面，都可以運用電荷守恒來解決問題.

例3宏觀和微觀相結合是認識物質結構與性質的重要方法.

（1）下表1為三種元素原子的結構示意圖.

①上表中x=.氟原子在反應中易（選填“得到”或“失去”）電子.

②鎂原子失去2個電子所形成離子的符號為.

③已知這三種原子的核外電子層數越多，原子半徑越大；核外電子層數相等時，核電荷數越多，原子半徑越小.這三種原子中半徑最小的是.

（2）守恒思想是化學中重要的學科思想，電荷守恒便是其中之一，電荷守恒是指溶液中所有的陽離子所帶正電荷之和等于所有陰離子所帶負電荷之和.例如：某K2CO3溶液中含有x個K+，y個CO2-3，則該溶液電荷守恒可表示為x=2y.現有一混合溶液，組成如表2所示.

則該混合液的電荷守恒可表示為（用a、b、c、d表示）

解析（1）表中為三種元素原子的結構示意圖，質子數=核外電子數，故x=7-2=5；

氟原子最外層電子數7個，大于4，容易得到電子；

根據離子符號的書寫，將數字和正負號標在元素符號的右上角，先寫數字，后標正負號，鎂原子失去2個電子所形成離子的符號為：Mg2+；

已知這三種原子的核外電子層數越多，原子半徑越大，氮、氟原子都只有2個電子層，鎂原子有3個電子層，故半徑最大，核外電子層數相等時，核電荷數越多，原子半徑越小，氮原子與氟原子都有2個電子層，氟原子的核電荷數多，故氟原子的原子半徑最?。?/p>

（2）a個Na+帶a個單位正電荷，b個Al3+帶3b個單位正電荷，c個NO-3帶c個單位負電荷，d個SO2-4帶2d個單位負電荷，根據電荷守恒即溶液中所有的陽離子所帶正電荷之和等于所有陰離子所帶負電荷之和，則該混合液的電荷守恒可表示為：a+3b=c+2d.

4運用守恒思想解題的思路

在初中化學中，運用守恒思想解題是一種重要的解題策略和方法，它可以幫助學生在解題過程中快速找到解題思路.

4.1理解守恒思想

在解題前，學生一定要深入理解守恒思想的基本原理，掌握守恒思想的表達形式和應用范圍，掌握各類守恒思想解題的方法要領，學會知識和方法的遷移.

4.2善于觀察和分析

在解題過程中，學生要善于觀察和分析題目中給定的信息，反復挖掘和開發這些信息，找出其中的守恒關系，如質量守恒、元素守恒或電荷守恒等，結合不同守恒思想的具體表達形式快速找到解題的突破口.

4.3靈活選用多種守恒關系

在解題過程中，在吃透各類守恒形式的情況下，要根據題目的具體情況，靈活選用這些守恒關系，做到不生搬硬套，以提高解題效率和質量.在得出答案后，要進行驗證，確保答案的科學性和可靠性［4］.

5結束語

守恒思想在初中化學解題中的應用，可以幫助學生更好地理解化學反應的本質，提高解題的準確性和效率.同時，守恒思想的運用也可以促進學生對化學知識的深入理解和掌握，為后續的化學學習打下堅實的基礎.此外，守恒思想的運用還可以培養學生的思維能力和創新能力，促進學生綜合素質的提高.

參考文獻：［1］ 趙鑫.巧用守恒思想解答初中化學試題［J］.試題與研究，2023（36）：27-29.

［2］萬金漢.守恒思想在初中化學解題中的應用［J］.數理化學習（初中版），2014（11）：38.

［3］王慶越.守恒思想在初中化學解題中的應用［J］.數理化解題研究，2022（23）：113-115.

［4］王祖英.守恒思想在初中化學中的應用研究［J］.化學教學， 2017（2）： 25-29.

［責任編輯：季春陽］