守恒思想在高中化学解题中的应用

章细宏

守恒是世界物质存在的不变守则，无论化学物质如何变化，其始终保持着内在要素的守恒性.这是守恒思想的理论依据.在高中化学解题中合理引入守恒思想，能为学生提供必要的解题条件，帮助学生快速找到解题的突破口，进而提高学生的化学解题能力.

一、明确守恒思想应用原则，更新解题理念

从理论上来讲，物质守恒定律是世界万物存在的重要定律.而守恒思想在化学中的体现主要表现为化学反应物在化学反应前后可以依旧保持元素种类以及总质量的守恒，以此为依据构建化学反应等式.在传统的化学问题求解过程中，大多数学生本能地根据题干信息挖掘可以构成等式的参数关系，但是在某些复杂的化学问题中，所包含的重要化学信息都隐藏在题干信息中，所以单纯地借助传统的解题思想无法得到问题的答案.为了确保学生准确地应用守恒思想求解相应的化学题目，教师要引导学生明确该种解题法的应用步骤，以便借助守恒思想的合理应用提高学生的解题效果.

二、巧用守恒思想，提高解题效果

守恒思想在化学解题中的应用包含多种形式.除了质量守恒之外，还包括元素守恒、电子守恒等，且不同守恒形式适合不同题目的求解需求.

1.质量守恒思想的合理应用

质量守恒思想是指，在化学反应前后的过程中反应物的总质量与剩余反应物和生成物的质量总和保持一致.借助这种质量关系构建相应的方程，能达到求解有关化学问题的目的.

例1已知某暴露在空气中的氢氧化钾固体经检测后得知，固体中的碳酸钾和水所占比例分别为7.2%和2.8%.在50mL盐酸溶液（3mol/L）中加入1g该实验样品，并得知用了30.8mL的氢氧化钾溶液（1.07mol/L）中和反应剩余的盐酸，则中和后溶液在蒸干后剩余固体的质量为（）.

A.6gB.4.5gC.11.175gD.8.45g

解析：这是一道典型的化学反应习题.如果按照题干信息所述的化学反应流程分别进行求解，那么不仅计算步骤烦琐，而且可能会因中间的某步错误求解而影响最终计算结果的准确性.此时可以引入质量守恒思想.借助题干信息可知，最终的固体产物为氯化钾，且相应的氯元素全部来自于盐酸.根据氯元素质量守恒，即可求得最终的固体产物质量为：0.15mol×74.5g/mol=11.175g.答案为C.

2.电子守恒思想的合理应用

电子守恒法主要适用于求解氧化还原反应中得失电子的反应题，其主要是指化学反应物失去电子的总数与得到电子的总数保持一致，借此列出相应关系的方程，进而达到求解问题的目的.

例2在煮沸条件下进行Fe2（SO4）3和50.0mL羟胺酸性溶液（mol/L）的全面反应，得知反应物中的二价铁离子恰好与酸性高锰酸钾溶液（0.04mol/L）50.0mL发生氧化反应，则羟胺的氧化产物为（）.

A.NO2B.N2OC.NOD.N2

解析：羟胺同三价铁离子发生氧化反应，二价铁离子和酸性高锰酸钾发生氧化反应，所以羟胺所失去的电子最终全部被高锰酸钾所获取.由此可知，羟胺酸的N为-1价，加入其相应的氧化产物N为x价，那么由电子守恒可知：[x-（-1）]×50.00mL×0.10mol/L=（7-2）×50.00mL×0.04mol/L，求得x=1.答案为B.

3.元素守恒思想的合理應用

元素守恒法是指，化学反应物中的各种元素种类及数量在反应前后的总量保持一致，只是元素的融合方式可能有所改变.借助元素守恒思想，可以根据元素反应前后总量保持一致列出求解问题的方程.

例3将4.2g过氧化钠和铝的混合物放置于足量的水中，待反应完全，且无多余固体时，再向其中加入100.00mL盐酸（4mol/L）.求反应沉淀物在恰好消失时，原混合物中过氧化钠的质量.

解析：此题涉及复杂的化学反应流程，所以按部就班地求解难度比较大，且计算结果准确度无法保障.如果合理应用元素守恒思想，就能简化相应的化学问题，尤其是确定反应物的最终溶质为氯化钠和氯化铝.假设原有混合物中铝的物质的量为xmol，过氧化钠的物质的量为ymol，那么由质量守恒可知：27×x+78×y=4.2；由最终铝元素和氯元素守恒可知：3x+2y=4×0.1.两者联立可得：铝1.674g，过氧化钠0.78g.

总之，守恒思想在高中化学解题教学中的合理应用，有利于学生构建有关化学问题的解题方程，能使学生快速明确解题的要点，从而提高学生的化学解题能力.同时，有助于培养学生的思维能力.