守恒法在高中化学解题中的运用

梁琦

（甘肃省临洮中学，甘肃 定西 730500）

我们都知道：高考是准确率与速度的较量，在最终结果一致的前提下，谁掌握了方法与技巧，谁赢得了速度，才能成为最后的赢家！因此平时的教学中我们不但要加强计算题的训练，更重要的是教会学生选择合适的方法、掌握解题的技巧、分析计算的过程。守恒法在技巧计算中尤为重要,化学问题中总是渗透守恒的思想，掌握一些必要的守恒的思想方法，对于解决化学问题是很有必要的。它的特点在于省去化学反应或变化的中间过程，抓住总结果中某一待定量，根据守恒原理求解。通过学生对元素守恒法、电荷守恒法、电子守恒法等守恒方法应用范围及应用步骤的理解水平的提升，促进学生高效完成化学题的解答。

一、元素守恒法

这种守恒法是指，在化学反应发生前后，所有物质中包含的元素只是从形式上产生了一些变化，而这些元素的实际种类不会发生变化。

例：向体积为1L 的1mol/L 的NaOH 溶液中加入0.8mol 的CO2，在这种情况下，该溶液中NaHCO3与Na2CO3之间物质的量之比是多少?

解析：在这道题目中，如果学生利用化学反应方程式的方法进行物质的量之比的计算，产生计算步骤相对较多。因此，学生可以利用元素守恒法进行计算：就题目而言，所发生化学反应前后Na 原子与C 原子都符合元素守恒定律。这里分别将NaHCO3与Na2CO3的物质的量设为x 和y。从元素守恒法原理中可以得到Na 原子的计算公式为x+2y=1mol，而C 原子的计算公式为x+y=0.8mol，将这两个计算公式组合起来可以分别求出x 与y 的值分别为0.6mol 和0.2mol，因此，NaHCO3与Na2CO3之间物质的量之比为3:1。结论与传统的解题方法相比，守恒法的应用能够有效缩短学生的解题时间。因此，教师应该将教学重点放在学生对守恒法的理解和应用方面。

二、电荷守恒法

在溶液中,存在着阴、阳离子,由于整个溶液不显电性,故所有阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。

例:27.2g 铁粉和氧化铁的混合物,放入500mL 的稀H2SO4中,发现固体完全溶解,并放出4.48LH2(标况)。加入NH4SCN 溶液,无颜色变化。然后再向溶液中加入2mol/LNaOH 溶液,当溶液呈中性时,消耗NaOH 溶液的体积500mL,求原H2SO4溶液的物质的量浓度。

解析：从题中叙述可知,至少涉及六个反应,用常规解题法非常麻烦;如果不考虑过程,而是抓住反应结果,最后的溶液只是Na2SO4溶液,根据电荷守恒,Na+所带正电荷数一定等于SO42-所带负电荷数。又因为:Na+的物质的量即NaOH 的物质的量,SO4

2-的物质的量即H2SO4的物质的量,设H2SO4物质的量浓度为c(H2SO4)。c(H2SO4)×0.5L×2=2mol/L×0.5L c(H2SO4)=1mol/L

三、电子守恒

在氧化还原反应中，还原剂所失的电子等于氧化剂所得的电子。

例：将7.0g 的铜和银合金全部溶解在一定量的浓硝酸中，放出的混合气体和0.56L(标准状况）的氧气混合，通入水中恰好完全被吸收，则铜银合金中Cu 的质量是 多少？

解析：一定量的浓硝酸就不能确定还原产物是NO2还是NO,还是混合物，如果通过方程式来解决这个问题就非常复杂和繁琐的。但如果通过下面的图示就可以很快让学生理解其中的关系：NOX所失电子，生成HNO3等于O2所得电子

Cu、Ag 失去的电子 等于HNO3所得电子，生成NOX

从电子得失知：

金属失去的电子数=HNO3 得电子数=NOX 失电子数=O2 所得电子数

即金属所失电子数=O2 所得电子数。

设Cu 为Xmol,Ag 为Ymol,则有

2X ＋Y=(0.56/22.4)×4 X=0.025

64X+108Y=7 解得 Y=0.05

合金中铜的质量是 0.025mol×64g/mol=1.6g

守恒方法解题的核心在于对化学变化的缜密分析，在高中化学中采用守恒法通常可以有效避开复杂的解题过程，大大提高解题效率。因而教师在实际教学中可以通过培养学生不断寻找题中隐含条件的能力，建立起题中某些物之间的守恒关系，从而更好地训练学生运用守恒法解题的能力。同时还能够有效培养同学们的辩证思维能力，在掌握化学知识的过程中不断提升自身的化学素养。