守恒思想在高中化学教学中的应用

李忠文

一、明确守恒原则，更新解决问题的思路

化学守恒的思想主要体现在化学反应前后能够保持元素种类和原子的个数守恒，并在此基础上建立化学反应方程式。除了质量守恒，在氧化还原反应中它还包括得失电子的守恒。在传统的化学解题过程中，大多数学生根据题目本能地进行信息挖掘，可以构成方程的参数，为了保证学生能够准确地运用守恒思维解决相应的化学问题，教师应指导学生阐明解题方法的应用步骤，通过合理运用守恒思想，提高学生解决问题的效率。

二、氧化还原反应中得失电子守恒的应用

氧化还原反应中，氧化剂得电子（化合价降低）总数等于还原剂失电子（化合价升高）总数，得失电子守恒（化合价升降相等）。氧化还原的本质：氧化剂得电子，被还原，价降低；还原剂失电子，被氧化，价升高。

【例题】在一定条件下的硝酸铵受热分解的未配平的化学方程式为NH4NO3＝HNO3+N2↑+H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为（ ）

A.5：3 B.5：4 C.1：1 D.3：5

【解析】分析题意，根据化合价概念，被氧化与被还原的分别是NH4NO3中的NH4+中的N原子和NO3-中的N原子，设被氧化的N原子数为x，则失去电子为3x，设被还原的N原子数为y，则得到电子为5y，那么3x＝5y，x：y＝5：3所以选A。在解题中找到最终化合价升高的和降低的反应物质，列出等式求解，简化了解题过程。

三、溶液中守恒定律的应用

溶液中的微观粒子有许多相关的概念，如电离、离子反应、水解、酸碱度计算和微观粒子浓度的比较等。在溶液问题中，最重要的守恒思想是电荷守恒和物料守恒，电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等，某些特征性的原子反应前后守恒。

【例题】NaHCO3溶液中C（Na+）的物料守恒关系式：C（Na+）＝C（HCO-）+C（CO32-）+C（H2CO3）。在高考例题中常温下，将甲酸和氢氧化钠溶液混合，所得溶液pH＝7，则此溶液中（ ）

A.c（HCOO-）＞c（Na+）B.c（HCOO-）＜c（Na+）C.c（HCOO-）＝c（Na+）D.无法确定

【解析】本题绝不能理解为恰好反应，因完全反应生成甲酸钠为强碱弱酸盐，溶液呈碱性，而现在pH＝7，故酸略为过量。根据溶液中电荷守恒：c（Na+）+c（H+）＝c（HCOO-）+c（OH-）因pH＝7，故c（H+）＝c（OH-），所以有c（Na+）＝c（HCOO-），答案为C。学生在做题当中要准确判断溶液中的离子种类，弄清离子浓度与电荷的关系，即Rn+的电荷浓度nC（Rn+）在物料守恒中电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化，变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子总数是不会改变的。

四、能量守恒在高中化学考试中的应用

在化学反应中反应热的计算过程中，应始终把握节能的重要思想，明确什么是能量守恒。它只是两种或多种形式的相互转变，或者物体之间的相互转变，而对于总能量而言是保持不变的。能量守恒定律是自然的普遍基本规律之一。

【例题】（福建质量检查）单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体。已知：①S（s，单斜）+02（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH1＝-297.16kJ·mol-1②S（s，正交）+O2（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH2＝-296.83kJ·mol-1下列说法正确的是（ ）A.S（s，单斜）＝＝＝S（s，正交），ΔH3＝+0.33kJ·mol-1B.正交硫比单斜硫稳定C.相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高D.①式表示断裂1molO2中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2中的共价键所放出的能量多297.16kJ

【解析】将题目给出的两个热化学方程式相减知，单斜硫转化为正交硫会释放出能量，所以等物质的量的单斜硫比正交硫所含能量高，正交硫比单斜硫稳定；热化学方程式表示的是破坏所有反应物中的化学键所需要的能量与生成所有产物中的化学键所释放的能量之差，而D选项中忽视了单斜硫的存在，答案为B。可以看出适当的加减已知的热化学方程式，得到要求解的反应式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得到要求解的热化学方程式。在运用节能思想解决化学反应和热计算过程中，必须注意以下几个问题：（1）质量是什么、状态是什么。（2）从已知反应中找出这些物质，并根据最终反应物和产物的状态和测量，转换为已知方程。

结束语：在高中化学阶段教学内容中，在各类化学反应当中，最重要的是电子的守恒，电荷守恒，能量的守恒等等。守恒思想作为一种常用的高中化学问题解决方法和思路，在高考化学试题中的守恒题型所占比分也越来越大，学生要勤加练习，牢牢掌握化学反应规律，善用守恒思想解决问题中的各种变量建立关系，揭示各类守恒的特征和规律，高效率的简化解题，也同时培养了学生的化学学习兴趣。

总而言之，教师在教学过程中，应教会学生运用化学反应的守恒定律，不纠缠过程细节，不考虑途径变化，唯一关注反应体系中某些组份相互作用前后某些物理量或化学量的始态和终态，从而达到速解、巧解化学试题的目的。在一切的化学反应中始终都在遵循着一个守恒定律。