基于守恒思想的化学问题的解决策略

成 果

(南通市第一初级中学,江苏 南通 226004)

守恒思想是学生认识化学、学习化学时的基本观念之一.顾名思义,守恒就是物质在发生变化时,或者两种物质在发生作用时,某物理量保持不变.在化学学习中,守恒思想是化学变化过程中永恒的主题,主要包括:化学反应前后物质总质量的守恒现象、电解质溶液中阴离子和阳离子带电总数相平衡、氧化还原反应中得失电子的总量守恒等.守恒思想不仅仅是学生学好化学的重要思想,也是解决化学问题的重要思想.在解题实践中,学生唯有深刻理解这一化学思想,才能轻松化解各种难题,不断提升初中生的化学解题能力.

1 守恒思想在初中化学解题中的应用

1.1 质量守恒与化学解题

质量守恒是初中化学守恒思想中最为重要的组成,主要是指化学反应过程中,反应物和生成物之间的总体质量不会发生改变,依然是相等的.在解答化学问题时,利用这一守恒思想可对某种物质的组成元素、化学式进行推断,还可以基于参与反应的化学元素种类,推断其反应之后的物质组成.

例1将3.0 g的物质放在氧气中进行充分燃烧,经实验检测得出生成二氧化碳8.8 g、水5.4 g,那么该物质一共含有哪些元素?

解析在解答本题目时,关键在通过守恒思想对化学反应前后元素守恒进行判断.在本题目中,经过化学反应之后生成了二氧化碳和水,即:化学反应之后生成的物质元素主要有C、H、O三种.根据守恒思想得出,在化学反应之前,由于氧气中含有氧元素,因此参与化学反应的物质中必然含有C、H两种元素,也可能含有O元素.

例2 某学生取26 g的氯化钡溶液,将其置于试管中,向其中滴加了未知量分数的稀硫酸溶液24.5 g,经充分化学反应之后,共得到沉淀物23.3 g,则化学反应之后溶液中溶质的质量分数为多少?

根据题目得知:

假设生成物质HCl的质量为x,则有233∶73=23.3 g∶x,计算得出x=7.3 g.

根据质量守恒思想得出,化学反应之后溶液的中质量=化学反应前各个物质的总质量-沉淀质量,即:26.5 g+24.5 g-23.3 g=27.7 g.

因此,所求的溶质质量分数为:

离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System，DEDS）是指系统的状态由于某种事件的驱动而在一些不确定的离散时间点上发生变化，它是控制系统分析、设计和大型复杂信息处理的重要理论基础。由于其内部机制的复杂性和状态空间缺乏易操作的运算结构等特点，使得它无法用常规的数学方法来研究，所以计算机仿真实验就成了最为实用的方法之一。现阶段离散事件动态系统的研究目标是运用理论方法结合各种模型，全面反映离散事件动态系统的特性并给出针对实际问题的行之有效的解决方法。

7.3 g/27.7 g×100%=26.4 %

1.2 原子守恒与化学解题

原子守恒是初中化学守恒思想的重要组成,主要是指化学变化前后,原子的数目、种类、质量之间并未发生改变.同时,原子守恒还是解决化学问题的重要手段,通过这一守恒思想和定律,可对化学方程式进行配平,或者确定物质化学式,也可基于化学反应前后原子个数不变的条件,对未知物质的原子个数比将该物质化学式推断出来.

例3 完成下列化学方程式:

3____+3K2SO4+3H2O

解析针对这一题目,只要利用原子守恒思想,即可根据化学反应前后元素种类守恒的定理,轻松将其推断出来.在本题目中,由于反应之前含有5种元素,即:K、I、H、S、O,化学反应之后则含有4种化学元素,即:K、H、S、O;同时,从化学反应前后原子的个数上来说,化学反应之前I的原子个数为6,反应后系数为3,因此化学反应中未知物质为I2,即:

3I2+3K2SO4+3H2O[2]

例4 在一个密封的容器中,盛有四种物质,分别为甲、乙、丙、丁.这四种化学物质在一定的条件下,经过了充分地化学反应.化学反应前后,这四种物质的质量见表1.求:

表1 反应前后物质质量表

(1)x为多少?

(2)如果物质甲和物质丙相对应的分子量比为8∶16,则物质甲和物质丙化学计量系数比为多少?

(3)已知该化学反应的化学方程式为:

且甲的化学式为A2,丙的化学式为B2C2,则丁的化学式为什么?

(2)在这一问题中,根据守恒思想,假设物质甲、丙、丁的化学计量系数为x、y、z,则物质甲、物质丙的变化量分别为4、16 g,则有:

即:8x∶16y=4 g∶16 g,则x∶y=1∶2

(3)针对这一问题,可利用原子守恒的思想进行推断.在化学反应之前,存在A、B、C三种元素,则化学反应之后也必然存在这三种元素.同时,化学反应之前,元素A中含有2个原子,元素B中含有4个原子,元素C中含有4个原子.根据原子守恒思想得知,化学反应之后原子数目应保持不变,因为元素丁之前的系数为2,则可推断出物质丁的化学式为AB2C2,或者A(BC)2[3].

1.3 电荷守恒与化学解题

电荷守恒也是初中化学守恒思想的重要组成,且这一类问题常常出现在溶液中.因为在各类化学溶液中,存在大量的肉眼不可见的离子,且这些离子绝大多数都属于阴阳离子.在这些离子中,阴阳离子的数量不一定相等,但是阴阳离子所带的正电荷、负电荷总数却是相等的.鉴于此,通过电荷守恒思想可有效解答化学溶液离子比例类型的题目中.

2 基于化学守恒思想解题教学启示与解题注意事项

2.1 教学启示

化学守恒思想虽然在教材上占据的篇幅比较少,但是该化学思想却在解题中发挥着十分重要的价值.鉴于此,初中化学教师在日常教学中,应立足于守恒思想的内涵,优化课堂教学方案,促使学生在日常学习中逐渐掌握这一解题技能.一方面,坚持循序渐进的原则,引导学生完成化学守恒思想的深度理解,并借助从简到难的训练中,逐渐掌握守恒思想解题的技巧;另一方面,还应精心挑选经典的习题,为学生进行精讲,使其在掌握守恒思想解题技能的同时,形成运用守恒思想解题的意识.同时,还应在教学中,有意识地带领学生进行分类、归纳,使其真正掌握守恒思想的内涵.

2.2 注意事项

守恒思想在初中化学解题中,虽然具备十分广泛的应用,但也存在一定的应用范围.学生在运用守恒思想解题时,还应注意以下三个问题.

第一,明确守恒思想的应用范围和条件.化学守恒思想具备一定的适应条件,切忌忽视题目条件,随意应用到任何题目中.甚至部分学生由于对其理解不够深刻,随意引申到分子数守恒、体积守恒等,进而错误运用到相关题目中.鉴于此,在日常教学中,应加深理论知识教学,使学生明确守恒思想的适用条件,避免学生出现错用、乱用的现象.

第二,明确化学物质反应前后变化,关注化学反应前提.在运用守恒思想解答问题之前,必须要对题目进行认真分析,结合化学反应前后物质的变化和反应前提,思考是否可以运用这一思想进行解题.例如,氢气和氧气没有完全反应的题目中,如果学生忽视前提条件,肆意运用质量守恒思想,就会导致解题错误.

第三,注意化学反应中是否存在气体逸出的现象.在一些化学反应中,不仅仅会产生新的物质,还会产生一定的气体.鉴于此,在运用守恒思想解题时,如果忽视了化学反应中所产生气体的质量,也会产生错误.

第四,化学守恒思想存在于化学反应中,而在部分化学题目中,不仅仅包括化学反应,还存在一定的物理变化.因此,学生在应用该思想解答问题时,必须要展开系统化的分析,做出精准地判断方可应用[5].

综上所述,守恒思想是化学学科的基本思想观念,也是解答常见化学问题的重要途径,通过质量守恒、原子守恒和电荷守恒,可帮助学生打开相关题目的解题思路,轻松化解相关难题.鉴于此,化学教师在日常教学中,不仅仅要加强理论知识教学,还应传授解题技能和方法,真正提升学生的化学解题能力.