守恒法在高中化学解题中的应用

黄震

摘 要：在高中化学计算中，许多题都蕴藏着某一方面或多个方面的“守恒”因素，据此用守恒法求解可使解题过程简单化，从而提高化学解题速度和准确度，同时也能加深对知识的理解和运用。本文就对守恒法在高中化学解题中的应用进行深入分析和探讨。

关键词：高中化学 守恒法 解题 应用

高中化学是一门实践性和应用性很强的学科，对学生的逻辑能力以及探究能力具有较高的要求。随着新课程改革的不断深入，它对高中化学教学提出了更高的要求，教师要想提高化学教学的实效性，促进学生解题能力的提升，在实际的解题过程中必须合理运用守恒法，将复杂抽象的化学知识加以分解，使其更为简单直观，减少运算量，提高运算结果的准确性，提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，促进化学教学实效性的提升，实现教学的可持续发展。

一、高中化学解题中守恒法概述

自然界中的物质处于不停运动的状态，但却遵守着物质守恒定律。一般而言，守恒法是高中化学解题中的重要方式，它主要是指物质发生反应之后，能够利用物质之间的内在守恒定律，对生成物以及反应物的质量进行计算，能有效处理较为复杂的化学难题，提高解题的效率。在高中化学解题过程中，采用守恒法不需要对过程细节与途径变化加以考虑，只需了解反应物之间的联系，简化解题过程，提高解题的准确性。在应用守恒法时，对于各种物质发生化学反应时的变化形式，必须进行准确分析和掌握，从而对各量之间的内在联系加以确定。值得注意的是，在对物质间的内在联系加以分析时，可以从两个方面加以考虑：一是对多个化学反应关系式加以板书，并找出其中的内在联系；二是在解题过程中，有效贯穿某一种元素的存在形式。

二、守恒法在高中化学解题中的具体应用分析

化学反应一般遵循守恒定律，在高中化学解题中经常会运用到各种不同的守恒法，如质量守恒法、电子守恒法、元素守恒法、原子守恒法等，从而有效建立等量关系，提高解题的效率。

1.质量守恒法在高中化学解题中的应用

化学反应的实质是原子间的重新组合，所以在化学反应中存在着各种各样的化学量“守恒”关系。质量守恒主要是指物质发生化学反应前后，其质量总和不发生任何变化，同时溶液在稀释和配制过程中，溶液的质量保持不变。在高中化学解题过程中，通过物质发生化学反应前后，其反应物与生成物总量不变原则，可对相关问题进行计算。

例如，某氢氧化钾固体中含有7.2%的碳酸钾以及2.8%的水，将1g的该样品放入到40ml的盐酸中，并且盐酸的浓度为4mol/L，同时将多余的盐酸中和到30.8ml的氢氧化钾溶液中，并且氢氧化钾溶液浓度为1.07mol/L ，将中和后的溶液加热蒸干，求出固体的质量。

解析：如果采用传统的计算方式，将会导致计算结果较为复杂。在该题中可以利用已知条件了解到最终固体为氯化钾，其中氯元素来自盐酸。通过质量守恒定律可以得出n（HCL）= n（KCL）=4 mol/L×0.04 L=0.16 mol，所以m（KCl）= 74.5g/mol×0.16 mol=11.92g。

2.电子守恒法在高中化学解题中的应用

一般电子守恒法在高中化学知识中的应用，多在氧化还原反应中广泛应用。其主要原因是在氧化还原反应中，电子会出现得失情况，得到的电子总数总是与失去的电子总数相等，得失电子总数遵循守恒定律。

例如，在浓硝酸中完全溶入镁和铜的合金4.6g，如果硝酸发生还原反应产生300ml四氧化二氮以及4000ml的二氧化氮气体，那么在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，则生成沉淀的质量是多少？

解析：由已知条件可以了解到，最终生成的沉淀物为氢氧化镁以及氢氧化铜。结合电荷守恒法可知，n（OH-）=2 n（Mg+）+2 n（Cu2+），同时合金失去电子总物质的量与镁离子和铜离子所带正电荷总物质的量相等。电子转移的总物质量等于四氧化二氮以及二氧化氮所转移电子的物质量，其中氢氧根物质的量为1×4L/22.4L/mol+2×0.3L/22.4L/mol=0.46mol，沉淀的质量=氢氧根质量+合金质量=0.46mol×17 g/mol+4.6g=12.42g。

3.元素守恒法在高中化学解题中的应用

元素守恒法主要是指物质在发生化学反应过程中，其所有的化学元素种类不发生变化，仅仅只是其形式发生了变化。一般元素守恒包括离子守恒以及原子守恒，其中离子守恒是离子反应前后，其数目不变的原理加以计算。原子守恒是结合反应前后原子个数和种类不变的原理进行计算。在化学解题中采用元素守恒法时，不用对化学反应式加以计算，只用对离子起始和终止反应时的对应关系加以了解，并通过守恒定律加以计算即可。

例如：在1L1mol/L的氢氧化钠溶液中加入0.6mol的二氧化碳，其溶液中碳酸钠和碳酸氢钠物质的量之比为多少？

解析：在对该化学题进行计算时，如果采用化学反应方程式加以计算，则需要对两个化学反应方程式加以板书，并列方程式加以求解，这样过于繁杂。可以采用质量守恒定律，由题可知反应过程中碳原子和钠离子遵循元素守恒定律。假设碳酸氢钠的物质的量为X，碳酸钠的物质的量为Y，根据元素守恒法可知碳原子为X+Y=0.6mol，钠原子为X+2Y=1 mol，解之得X=0.2 mol，Y=0.4 mol，因此X？誜Y=1？誜2。

4.原子守恒法在高中化学解题中的应用

原子守恒法主要是指物质在发生化学反应前后，其各个元素之间的原子个数保持不变，并且物质的量也不变。

例如：在一定量的水中放入过氧化钠和1.05g铝的混合物，使其进行充分反应，反应之后没有剩余的固体，然后在该液体中加入50ml1mol·L-1的盐酸，这可使反应过程中产生的沉淀消失。请分别求出原混合物中铝的质量和过氧化钠的质量。

解析：由已知条件可知，题目涉及的相关化学反应式为：2H2O+2Na2O2=O2+4NaOH，2H2O+2NaOH+2Al=3H3+2NaAlO2，H2O+HCl+NaAlO2=NaCl+Al（OH）3，3HCl +Al（OH）3=3H2O+AlCl3。最终溶液中包含有AlCl3以及NaCl，假设NaCl的物质的量为X mol ，AlCl3的物质的量为Y mol，则Al物质的量为y mol，Na2O2物质的量为x/2 mol。所以1/2×78+27y=1.05，x+3y=0.05，解之得x=0.02mol，y=0.01mol，所以氧化钠的质量为0.27g，铝的质量为0.78g。

综上所述，在高中化学解题中充分应用守恒法，能够将复杂抽象的化学知识变得更为直观简单，简化求解过程，提高化学教学的实效性。一般将守恒法应用在高中化学解题中，能够激发学生的学习兴趣，调动学生主观能动性，培养学生分析问题和解题的能力，促进高中化学教学的高效。◆（作者单位：江西省赣县中学北校区）

□责任编辑：潘中原