巧思解题关键突破点 培养学生守恒思想

迮思泉

(江苏省高邮中学,江苏,扬州 225600)

在熟练掌握大量化学知识的基础上,学生要根据题目分析出隐含条件的守恒关系,其中包括最常见的元素守恒、电子守恒、质量守恒等(如图1所示),因此学生应首要判断题目中给出的是宏观还是微观条件,继而再判断应用哪一种守恒法[1].

图1 守恒法的类型

元素与化合物相关变化作为考试内容占比较大的知识点,学生在复习时应学会构建元素与其化合物的关系图,将元素作为主干,将含此元素的离子或各种化合物作为枝干画出系统网络及如何循环的路径.以硫元素为例,学生需锻炼到可以自己画出元素与化合物相互转化的路径(如图2所示),搭建整体架构,继而可以清晰的观察硫元素的去向,从而更好地应用守恒法.

图2 硫及其化合物的转化关系

1 质量守恒法

1.1 解题原理

以宏观角度看质量守恒即为反应前后元素的守恒、质量的守恒,以微观角度看则是反应前后所有微观的粒子如原子、离子的种类、质量、个数都没有变化[2],但要注意的是分子数量可能会改变,因此可以总结为如图3所示的原理.

图3 质量守恒原理

1.2 解题关键

应用质量守恒法时,要区分出题目哪些物质参与了化学反应,哪些没有,在求解时要将未参加化学反应的物质剔除.

1.3 例题解析

例1已知一容器内混合气体由一氧化碳和氢气组成,已知气体质量为4 g,相对分子质量为9.2,向容器中注入氧气并点燃,再将气体通入到足量的过氧化钠,求固体质量增加了多少?

分析(1)不应用质量守恒法:

先列CO和H2的物质的量的一元二次方程组,求解出CO和H2的物质的量,再根据一氧化碳和氢气燃烧的化学方程式求出生成物二氧化碳和水的物质的量,最后再根据CO2和H2O与过氧化钠反应的化学方程式求出生成物的质量,得出增加的固体质量.整个求解步骤需要将所有反应过程都列出并计算各个步骤生成物的量.

(2)应用质量守恒法:

先将所有化学方程式列出,可简写得出关系式

固体过氧化钠全部转化为氢氧化钠,增加的NaOH质量全部来源于氢气,又通过简写的关系式

得出,所有的Na2CO3增加的质量全部来源于一氧化碳,因此可以直接得出增加的质量为气体质量4 g.

由上述两种解题方法可以清晰看出应用守恒法的便捷性,只要理清化学反应路径,将反应后物质实质增加元素的来源找到,就可以应用质量守恒法,反应前后物质的质量不变,推出反应后固体增加的质量.而普通做法就需要列出整个化学反应的步骤及方程式,并计算出每一步生成物的质量或物质的量,再求出最后固体增加的质量,解题过程繁琐负责,计算量大,反而容易出错.

2 电荷守恒

2.1 解题原理

电解质溶液是呈电中性的,因此溶液中:阳离子所带电荷数=阴离子所带电荷数,即正负电荷的代数和等于0;可将此方法总结为公式:

其中,a、b表示溶液中共有a种阳离子和b种阴离子,mi表示第i种阳离子所带电荷数,nj为第i种阳离子所带电荷数,c(Xim+)代表第i种阳离子的浓度(或物质的量),同理c(Yjn-)代表阴离子的,再将所有a种阳离子和b种阴离子按公式相乘相加,等式两边相等.

2.2 解题关键

2.3 例题解析

分析(1)按照化学式特点常规推断:

(2)若应用电荷守恒法:

公式,可推出

上述两种做法都可以求解此题,但明显电荷守恒法要更方便快捷,第一种方法需要求解的步骤、计算量都要比守恒法多,若物质再多两到三种很容易出现错误,且作为选择或填空题,若题中未要求求出所有物质各离子浓度,显然第一种方法多出的计算会减缓做题速度,而守恒法可在不需要考虑每一种物质的电离方程式,只需要按照公式快速解出所求问题.可见掌握电荷守恒法不仅可以提高开拓解题思路,还可以省去多余解题步骤,提高解题效率,节省答题时间.

3 多种守恒法综合应用

3.1 解题原理

高考选择填空题若考查守恒法一般只考单一守恒法,如电子守恒、元素守恒等,但大题多数会将多个守恒法结合在一起考查,如原子守恒法和电荷守恒法相结合.

3.2 例题解析

例3葡萄酒中含有食品抗氧化剂Na2S2O5,可以用碘液标准液来测试葡萄酒中抗氧化剂的含量,现取100 mL样品,向里滴加0.01 mol·L-1碘液,共消耗了20 mL,则离子方程式为____.

再由电荷守恒、原子守恒得知,左右两边需要补填水及氢离子,而H2O前面添加的系数则根据质量守恒、电荷守恒判断为3,H+前的系数为6,最终确定离子方程式是

解化学习题需要系统地反思和复习,循规蹈矩地按照反应顺序解题方法并不适用于所有题目.即使做了再多也提高不了化学思维能力,只有将多变的题型总结反思,掌握解题技巧,并从新旧知识中,探究守恒法、构造法等多种解题方法,才能寻找到解题的突破点[3],学生需要经常举一反三,观察题目特点,熟练运用各种守恒方法解题,从而加深自己的守恒思想.