质量守恒定律在初中化学解题中的应用

徐斌

摘要：质量守恒定律是重要的自然规律，也是化学反应遵循的基本定律。本文围绕质量守恒定律的定义，结合化学解题实例，阐述其在化学求解中的应用。围绕质量守恒定律的三个核心守恒，即是元素守恒、原子种类及数目守恒、化学反应前后质量守恒，初中化学中很多类型的题目均可实现巧妙求解，起到化繁为简、化难为易的效果。同时，还进一步将其引申到电解质溶液中电荷守恒判断上，实现转移应用。

关键词：质量守恒定律;解题应用;初中化学

学生对质量守恒定律的掌握程度决定他们的解题速度及效率，同时也可以促进学生对化学概念的理解，提升解题思维能力。虽说教材中给出的质量守恒定律的概念较为简单，即“参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和”，但在实际使用过程中存在很多的拓展定义，即本文提出的是三个核心守恒概念。实际解题中，不仅需要掌握概念的本身，更需要深刻理解质量守恒定律的各项引申定义，从而实现巧妙求解。

一、元素种类守恒的应用

质量守恒定律表明化学反应前后反应物及生成物的总质量守恒。相对应的是，反应物与生成物的元素种类也守恒，也就是说反应前后的元素种类不会发生增减，不会产生新元素。例如，电解水实验生成氢气和氧气，则表明水是由氢、氧两类元素组成的。故“元素种类守恒”是对质量守恒定律的宏观反映，侧面揭示了质量守恒定律的本质。受到知识点的限制，在初中化学教学中，对该引申定义的考察只会是简单的题型。学生们在求解的过程中围绕元素种类在化学反应前后不改变即可判断。例1现有未知成分的辰砂，加热辰砂与铁的混合物，经验证，得到的产物为FeS与Hg，试问辰砂的主要成分是什么？解析：欲得知辰砂的成分，可以采用逆向思维，由生成物中元素种类判断反应物中元素种类。现已知生成物元素类型有Fe、S和Hg，而Fe在反应物中已经有提供对象了，故多出的两种元素一定是辰砂的主要成分。故可以得到结论，辰砂的主要成分是HgS。

二、原子种类及数目守恒的应用

原子是化学反应中的最小粒子，化学反应的实质就是原分子的分解与新分子的结合，究其本质，即是原子之间的重新组合。质量守恒定律阐明化学反应前后的质量守恒，而原子种类及数目守恒则是质量守恒最本质、最微观的属性。相较元素种类守恒，原子种类及数目守恒类的题目难度会有所提高。因为此时需要考虑到的不仅是元素种类，还包括其原子数目。例2根据质量守恒定律确定下述方程式3XY+Z2Y3=2Z+3M，则物质M的化学式是（）.A.X2Y3B.XY3C.X3Y2D.XY2解析欲求物质M的化学式，根据化学反应前后原子种类及数目守恒，反应前化学方程式中元素X的原子个数为3，Y元素的原子个数为6，Z原子的个数为2，反应后生成的Z原子个数为2，那么物质M必定涵盖了剩下的所有元素的原子，故可推断出元素M的化学式为XY2，故选项D正确。

三、化学反应前后物质的总质量守恒应用

化学反应前后质量守恒是对质量守恒定律的直接应用，包含化学反应前后各元素质量的守恒及反应前后各物质质量的总和守恒。对该应用的考查往往以计算题的形式出现，同时也会包含对化学方程及其他化学知识点的考察，难度自然也是质量守恒定律应用中最大的，值得重点去关注。针对此类质量守恒计算题型，解题步骤分别按照审题、写出化学方程式、寻找等量关系、计算求解这几个步骤去完成。

四、应用质量守恒定律对化学知识深化理解

在对初中的化学知识进行学习的过程中，会涉及到化学反应式和化学计算的问题，这些都离不开质量守恒定律的合理运用。质量守恒定律是初中化学中的重要规律，不仅可以帮助学生对化学知识深化理解，而且还可以使得所掌握的知识内容得以扩展，对学生深入地掌握化学知识是非常有帮助的。比如，在初中的化学实验中，有将细铁丝暴露在氧气中进行燃烧的实验，这个实验就是铁氧化反应实验，产生四氧化三铁，这种生成物质要比细铁丝的质量大。对于这一点，采用质量守恒定律就可以明确了，而且很容易理解，在化学反应的生成物中，所多出来的质量就是氧气的质量，这也就意味着空气中的氧气质量有所降低。再如，下面的两道化学题。第一道化学题：化学反应方程式为，A+B=C+D，其中的agA与bgB之间进行完全化学反应之后，就有Ccg生成，经过化学反应之后所生成的D的质量为，d=ag+bg-cg。第二道化学题：化学反应方程式为，A+B=C+2D，其中的agA与bgB之间进行完全化学反应之后，就有Ccg生成，经过化学反应之后所生成的D的质量为，d=ag+bg-cg。在这两道化学式中，第一道化学题的生成物D系数为“1”;第二道化学题的生成物D系数为“2”。所获得的结果，D的质量是相同的。在这里就是应用了质量守恒定律，可以明确化学反应式等号前质量和等好后质量是相等的，与化学反应式中的系数并不存在必然联系。

五、应用质量守恒定律解决化学知识中的宏观问题

其一，面对化学问题，所采用的有效解题方法就是对质量守恒定律合理应用，能够将宏观问题予以解决。比如，对于化学物质的化学元素质量进行计算，就可以获得元素的质量。对于水的构成进行测定，就可以通过实验的方式获得，即对氧化铜使用氢气还原。在实验的过程中，要没有进行实验的时候，就要将氧化铜的质量和玻璃管的质量测定出来，总体的质量是m1=125克，氯化钙的质量和U型管的质量综合是n1=181.6克。当氧化铜在氢气环境下发生反应之后，经过测量可以明确，玻璃管重量和物质的质量总和是m2=112.4克。氧化铜的质量和玻璃管的质量总和n2=196克。从实验过程中所获得的测量数据明确，针对化学式，按照质量守恒定律就可以獲得水的质量，即n2-n1=196-181.6=14.4克。水是由两种化学元素所构成的，即氢元素和氧元素，由此可以将水中所含有的氢元素的质量计算出来，即14.4-12.8=1.6克。根据上面的测算结果，就可以将水中所含有的氢元素质量和氧元素质量的比值计算出来：1.6︰12.8=1︰8;氢元素的原子质量是1;氧元素的原子质量是16，所获得的结果是，水中所含有的氢元素和氧元素之间的比值是2︰1，这样就可以推导出水的化学分子式为H2O。其二，对于化学反应之后的溶液质量进行求解，将溶质的质量计算出来。当产生化学反应之后，对溶质的质量进行计算是具有一定难度的。从溶液组成方面展开计算，由于化学反应不同，水的生成以及消耗都会有所不同，计算的程序是比较复杂的，对于水的质量也很难计算准确。如果对于这道问题采用质量守恒定律就可以很快获得正确的答案。

参考文献：

[1]林秋香.浅谈守恒定律在初中化学解题中的运用[J].中小学教学研究，2016（12）：32-33

[2]李建丽.刍议质量守恒定律在初中化学中的应用[J].教师，2016（28）：42-43