化学解题中应用守恒法的实践分析

◇　福建　刘敏华



化学解题中应用守恒法的实践分析

◇福建刘敏华

守恒法是重要的学习内容,要求学生在充分了解的前提下要学会应用,在通过守恒法来解决化学反应中的问题,能够准确找到化学反应前后物质之间存在的隐藏性守恒关系,通过这一切入点,有助于学生理解化学反应原理的同时,还能拓展学生的思维能力,进而起到帮助学生形成缜密思维的习惯,促进学生的全面发展．

1　守恒法的主要体现

1.1质量守恒定律

化学反应有多种形态,但是无论是哪种化学反应均是反应物的原子重新组合后形成新的物质的过程．在化学反应前后,反应物与生成物之间的原子种类是不变的,数量上也没有增加或者减少,说明物质中的原子质量也没有发生变化,从宏观角度上来看,化学反应过程中均遵循了质量守恒定律．

1.2能量守恒定律

物理学中的能量守恒定律告诉我们:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中总量不变．化学反应同样遵循能量守恒定律．能量守恒在化学计算中的应用主要体现在2个方面： 1) 不同能量之间的转换,如化学能与电能,化学能与热能; 2) 研究同一个化学反应,当物质以不同形式存在时的能量变化,即对应的热化学反应方程式的书写和应用．盖斯定律就是能量守恒的具体应用实例．

2　解题中应用守恒法的实践分析

2.1元素守恒法

在化学反应前后,组成物质的元素种类不变,且物质的总质量也无变化．化学反应中遵循的质量守恒,本质上的体现是原子的重新组合,教师还需要注重强化学生的守恒意识,让学生在学习和应用化学知识过程中,能够通过守恒观来快速解决相关问题,将其应用在化学反应的相关计算题中,具有明显的促进意义．

A1∶2;B2∶3;C3∶1;D5∶3

解题思路如果学生按照常规思路解题会比较复杂,但是运用元素守恒法则可以很快算出结果,即设n(PCl3)=x,n(PCl5)=y,结合P元素守恒可以得出:x+y=0.25 g/31 g·mol-1≈0.008 mol;结合Cl元素守恒可以得出:3x+5y=(0.314 L×2)/22.4 L·mol-1≈0.028 mol;将2个式子联合运算后得出x=0.006 mol,y=0.002 mol．所以答案为C．

2.2得失电子守恒法

电子守恒对氧化还原反应、电化学等知识是一个重要规律,无论是有关氧化还原反应的计算、氧化还原反应方程式的配平、电化学计算、原电池和电解池电极方程式的书写等都离不开电子守恒．由于电子是微观的,虽然学生知道电子守恒的存在,但很难熟练运用．为了方便学生应用此法,常将微观的电子守恒演变为宏观的价态守恒,其恒等式为:n(氧化剂)×降价原子个数×化合价降低值=n(还原剂)×化合升价原子个数×化合价升高值．

A1∶4;B1∶2;C2∶1;D4∶1

2.3电荷守恒法

电荷守恒定律在化学反应中主要表现为:根据电解质溶液中阴离子和阳离子的浓度,以及其中包含的电荷关系能够列出准确的化学方程式．在高中化学的解题思路中,主要将电荷守恒法应用在盐类物质的水解或者离子方程式的书写中,其中需要学生重点理解和掌握盐类水解的相关内容．在电解质溶液中,阴离子中的负电荷数量等于阳离子的正电荷数量,进而可以有效解决这一类的问题中的电荷关系.对于离子方程式的书写,需要掌握反应物中的电荷总数等于生成物的带电荷总数,其中前后物质的电性也相同,通过这一方法还能够快速完成离子方程式的配平．

A0.1(b-2a);B10(2a-b);

C10(b-a);D10(b-2a)

根据电荷守恒关系:

2n(Ba2+)+n(K+)+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-),

2.4质量守恒法

质量守恒法在化学反应中的主要表现为:物质在化学反应前后的总质量不会发生变化,即反应物的总质量等于生成物的总质量．质量守恒的内容还包括反应前后某种元素的质量不变、某种物质在结晶过程中的溶质质量保持不变及可逆反应中的总质量不变．化学反应有多种形态,但是无论是哪种化学反应，均是反应物的原子重新组合后形成新物质的过程．而且在化学反应前后,反应物与生成物之间的原子种类是不变的,数量上也没有增加或者减少,说明了物质中的原子质量也没有发生变化,从宏观角度上来看,化学反应过程中均遵循了质量守恒定律．

例如：2015年新课标全国卷Ⅰ的试题中,题干给出乌洛托品的结构式,并提出若将甲醛水溶液与氨水完全混合后完全蒸发可获得乌洛托品,假设原料经过完全反应,且全部生成了乌洛托品,求甲醛与氨的物质的量比________．

解题思路首先需要列出该有机物的分子式,即C6H12N6,结合质量守恒定律可知,该有机物中的C元素均来自于甲醛,而N元素则来自于氨,由此可知,混合物中的甲醛与氨的物质的量比为甲醛与氨的物质的量的比,所以答案为3∶2．

要让学生在学习过程中形成正确的守恒观,需要一个漫长的探索过程,因此,教师需要引导学生深刻理解化学知识、掌握化学技能,并学会将化学知识熟练地应用在解题上.教师要根据学生的实际学习特点和水平,结合教材知识结构,有效应用守恒定律开展教学活动,让学生深刻地感受到守恒的魅力,并学会运用守恒定律理解到学习过程中需坚持的“守恒法”．

福建省宁化第一中学)