高中化学解题中的守恒法

刘思含 湖南省长沙市明德中学

化学是高中非常重要的一门学科，化学知识非常多，各部分知识之间存在联系，很多基础知识的学习均是为了解决实际问题，也衍生出来很多解题方法与策略。其中，守恒法就是较长应用的解题方法，守恒法是基于问题产生的，同时反过来解决实际问题，基于此，运用守恒法处理复杂的问题非常有效，通过找出已知条件中隐含的守恒关系是守恒法运用的条件，需要学生具备良好的思维能力与扎实的基础知识，同时还要具备发散思维，这样才能使守恒法运用更加自如。下面将对守恒法的具体运用进行论述。

1 化学中的守恒法含义与步骤

1.1 守恒法的含义

守恒法就是指在化学反应中，化学物质在反应前和反应后是不变的，我们解题的时候就根据这个不变的量，用这个不变的量来解题，这种方法就叫守恒法。守恒法是解决化学题目中最常见也是最典型的解题方法。在瞬息万变的自然界中，物质处于不断变换当中，但所有物质时刻均遵守着守恒定律。化学中的守恒法使用化学方法与原理对前后物质总质量守恒与元素种类无变化进行反映，以此作为解析化学题的方法。常见的化学解题中常用的守恒法有：得失电子守恒、质量守恒、电荷守恒、物料守恒。

1.2 守恒法的应用步骤

准确对各物质在化学反应中的变化形式进行分析是守恒法运用的前提，也是最为重要的一步，通过这一步骤可以准确分析各物质间关系。可以从以下两方面实现，一种是在整个问题中贯穿一种元素的存在形式，一种是通过列出化学反应关系式从中了解隐含的关系[1]。

2 化学计算题中应用到的守恒法

2.1 质量守恒法

认为化学反应中各物质质量永不发生改变，这就是质量守恒法的原理，例如：有一定量的氢氧化钾在空气中，固体中含有2.8%的水，7.2%的碳酸钾。称取1g氢氧化钾放置3moL的盐酸中，总浓度为50mL，中和剩余盐酸使用1.07mol/L的氢氧化钾溶液30.8mL，最后蒸干中和的溶液，求剩余固体质量[2]。有如下答案：A.6g、B.4.5g、C.11.75g、D.8.6g。

问题解析：按照传统计算方法过程复杂，可以从分析已知条件入手，最终可以得出氯化钾是得到的固体，加入的盐酸中存在氯元素。依据氯元素守恒可以得到：0.05mL*3mol/L=0.15mol，然后，0.15mol*74.5g/mol=11.175，最终固体质量为11.175g。

2.2 电子守恒法

电子守恒法指的是在氧化还原反应中氧化剂总共得到的电子数和还原剂失去的总的电子数是一样多的，在总量上是相同的，利用这一规律就可以解决氧化还原反应中的许多问题了．

例如，将45mL的0.12mol/的羟氨酸性溶液与Fe(SO4)3同时煮沸，当达到一定温度时，羟氨溶液与硫酸铁发生化学反应，生成亚铁离子。将亚铁离子与0.040mol/L约50.00mL酸性高锰酸钾溶液混成在一起，最后羟氨产生的氧化物是什么？

问题解析：这道题目看起来，非常复杂。NH2OH、KMnO4、Fe2(SO4)3好几种溶液，但是在这道题目中，NH2OH只是作为还原剂，Fe2+在其中不过是充当了媒介物，开始被NH2OH从Fe2(SO4)3中将Fe2+还原出来，最后又成了氧化产物。NH2OH中的失去的电子转移到了KMnO4。羟氨电子流失后均被高锰酸钾获得，羟氨酸中N为-1价，如果羟氨氧化产物N为X价，则依据守恒定律：50mL*0.10mol/L=5*50mL*0.04mol/L，经化解，X=1，由此，羟氨氧化产物为N2O。

2.3 元素守恒法的运用

解题依据为整个化学反应过程，所有化学元素种类不发生改变，以不同形式存在为元素守恒发的依据。由此，可以依据此定律进行化学题求解，确保计算更加准确、快速。例如，将4.2g的铝与氧化钠混合物同时放置到水中，充分反应后，未剩余固体后，加入盐酸中合后，沉淀均消失不见，问题为：混合物中铝与过氧化钠质量？

问题解析：该题目涉及到很多化学反应，采用传统方法解题存在一定难度，且解题过程麻烦。而使用元素守恒法解题，可以使题目变得简单。重点是明确盐酸放入后溶液中氯化铝与氯化钠两个基本条件。将物质总量设为X，氧化钠物质量为Ymol，由此，可以依据以上问题列出以下公式：27g/mol*X+78g/mol*Y=4.2g，钠元素与铝元素守恒得到的公式为：Al-AlCI3，Na2O2-2NaCI，3X+2Y=4mol/L。综合以上两个计算公式，最终得出铝的质量为1.674，过氧化钠治疗为0.78g。

2.4 原子守恒法化学解题中的运用

在化学反应中，元素种类与个数不变是原子守恒定律，这是从化学反应的本质中引申出的一个结论，通过推理得出。化学反应本身就是一个由原子重新组合而形成的一种物质变化过程，原子的个数与种类是永恒不变的，依据这种变化重新组合就形成的新微粒[4]。比如，有0.44g的硫、铁组合物，经过一系列的反应后生成了硫酸，使用10mL的0.5mol的烧碱溶液可以对这些硫酸进行中和，原有化合物中的硫质量为多少？

问题解析：Fe与S化合物化学式不定，首先需要列出不定的化学方程式，但是这种方法较为麻烦，虽然不需要考虑铁，但是仅考虑S元素可以有四种反应。依据四种反应继续推理，依据已知的NaOH量推理出H2SO4，然后在推理出SO3，最终推理出S元素，得出硫的质量为0.15g。

守恒法解题关键要点是抓住化学反应过程中，他们内在关系的变化，然后利用守恒定律删繁就简，简化解题思路，提高解题的效率。在计算过程中，我们要充分发挥创造性思维，以灵活多变的方式解决问题。守恒法的使用一定程度上对于破解相关的化学试题起到了助推剂的作用，简化了解题思路和过程，大大提升了解题的正确率和速度，因此，在应对一些化学试题时，一定要换个角度去思考，寻找适宜的解答方略。如果牢固掌握、熟练运用守恒法，解题就可以变得更加简单、快速、准确。

[1]王佩文.高中化学解题中守恒法的应用与解题思路[J].课程教育研究，2016，27:247-248.

[2]陈键.中学化学解题的认知任务分析及分析结果的应用研究[D].福建师范大学，2014.

[3]谢晓桢.基于元认知理论的高中化学审题与解题的应用研究[D].福建师范大学，2014.

[4]周小秀.浅析解答高中化学试题中如何巧用守恒法[J].理科考试研究，2015，11:63.