守恒思想在初中化学解题中的应用探讨

摘要：守恒思想是一种重要的化学解题方法，在初中化学解题中具有广泛的应用．本文通过对守恒思想的概述，分别探讨了质量守恒、元素守恒和电荷守恒在初中化学解题中的应用，系统地梳理了运用守恒思想解题的策略，体现了它在初中化学解题中的重要性，供读者参考．

关键词：守恒思想；解题；初中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）26-0118-03

所谓“守恒”就是指物质在发生化学变化时，其组成和数量保持不变的原理.在初中化学中，守恒思想的应用主要体现在质量守恒、元素守恒、电荷守恒等方面.通过守恒思想的运用，可以帮助学生更好地理解化学反应的本质，提高解题的准确性和效率［1］.

1质量守恒的应用

质量守恒定律是初中化学中的重要定律之一，是指在化学反应中，反应前后的物质的总质量不变.在初中化学解题中，可以通过质量守恒定律来找到化学反应中物质的质量关系，从而解决相关问题.例如，在计算化学方程式的配平、计算反应产物的质量等方面，都可以运用质量守恒定律来解决问题［2］.

例1氯气和氢氧化钠都是非常重要的化工原料，氯碱工业是可以同时获取它们的常用化工方法，其反应原理为：2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑.现有117 g质量分数为20%的食盐水，将其中的氯化钠完全电解，试计算：

（1）生成的H2和Cl2质量比为 （填最简整数比）；

（2）电解后，溶液中氢氧化钠的质量分数是多少？

（3）把117 g质量分数为20%的食盐水稀释成8%的食盐水，需要加水多少克？

解析（1）根据化学方程式可知，生成一个H2分子的同时会生成一个Cl2分子，所以生成的H2和Cl2质量比为2∶71.

（2）参加反应的氯化钠的质量=117 g×20%=23.4 g

设反应后生成的氢氧化钠的质量为x，生成氢气的质量为y，生成氯气的质量为z

2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑

11780271

23.4 gxyz

11780=23.4 gxx=16 g

1172=23.4 gyy=0.4 g

11771=23.4 gzz=14.2 g

反应后溶液的质量=117 g-0.4 g-14.2 g=102.4 g

电解后溶液中氢氧化钠的质量分数=16 g102.4 g×100%≈15.6%.

（3）设加入水的质量为x

117 g×20% =（117 g+x）×8%

x=175.5 g

所以，加入水的质量为175.5 g.

点评：本题第（1）问中，根据化学方程式，结合质量守恒可计算出该化学反应中气体的质量，进而确定了反应后溶液的质量.第（2）问中，考查了溶液的稀释问题，运用了稀释前后溶质质量保持不变的原理，质量守恒思想在解决本题中发挥了很重要的作用.需要特别注意的是：质量守恒定律只适用于质量守恒，而不是体积守恒，也不是分子总数守恒；质量守恒强调“参加反应的”和“反应生成的”，对于未参加反应的物质无须关注；在化学反应前后，分子的种类会发生改变，分子的个数不一定相等.

2元素守恒的应用

元素守恒是指化学反应中元素的种类和质量都不变.在初中化学解题中，可以通过元素守恒来验证化学方程式的正确性，以及解决与原子种类和质量有关的问题.例如，在计算物质的纯度、确定物质的组成等方面，都可以运用元素守恒来解决问题［3］.

例2某课外化学兴趣小组发现木炭与浓硫酸加热后产生了气体，小组同学在老师的指导下探究该气体性质时发现该气体具有刺激性气味，且能使澄清的石灰水变浑浊.

［提出问题］气体的成分是什么？

［猜想与假设］

（1）小亮：该气体只含CO2

小秋：该气体只含SO2

小青：该气体含，

其中小亮的猜想遭到了其他同学的反对，理由是：.

［查阅资料］

①SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应，使其褪色，

②SO2+Ca（OH）2CaSO3↓+H2O（即SO2也能使澄清石灰水变浑浊）

［实验设计］如图1所示

［现象与分析］

（2）装置B中酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，装置C中澄清石灰水变浑浊，装置B的作用是，装置C中反应的化学方程式为.

［实验结论］小青的猜想成立.

［反思交流］

（3）有同学认为，木炭与浓硫酸加热后生成的产物中，除上述已验证的物质外，至少还有一种产物，原因是：.

解析（1）①该气体具有刺激性气味，根据元素角度可推测是含有硫元素的二氧化硫，且能使澄清的石灰水变浑浊，说明气体中有二氧化碳，故填：CO2和SO2；②二氧化碳是无色无味的气体，没有刺激性气味，不符合生成气体的特征，故填：CO2不具有刺激性气味.

（2）①根据资料可知二氧化硫能使高锰酸钾褪色且也可和石灰水反应生成沉淀，干扰二氧化碳的检验，所以装置B的作用就是为了检验并除去二氧化硫；②二氧化碳与澄清石灰水反应产生碳酸钙和水，故化学方程式为：Ca（OH）2+CO2CaCO3↓+H2O.

（3）从元素守恒角度看，反应物碳和硫酸中含有碳、氢、硫、氧四种元素，生成的气体二氧化碳和二氧化硫中只含有碳、硫、氧元素，混合气体中没有氢元素，那么至少还有别的产物含有氢元素，故填：根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中有氢元素，反应产物中一定有氢元素，故至少还有一种产物.

3电荷守恒的应用

电荷守恒是指化学反应中阴阳离子所带的电荷总数不变.在初中化学解题中，可以通过电荷守恒来验证化学方程式的书写是否正确，以及解决与电荷有关的问题.例如，在计算电解水的产物质量、确定溶液中的离子浓度等方面，都可以运用电荷守恒来解决问题.

例3宏观和微观相结合是认识物质结构与性质的重要方法.

（1）下表1为三种元素原子的结构示意图.

①上表中x=.氟原子在反应中易（选填“得到”或“失去”）电子.

②镁原子失去2个电子所形成离子的符号为.

③已知这三种原子的核外电子层数越多，原子半径越大；核外电子层数相等时，核电荷数越多，原子半径越小.这三种原子中半径最小的是.

（2）守恒思想是化学中重要的学科思想，电荷守恒便是其中之一，电荷守恒是指溶液中所有的阳离子所带正电荷之和等于所有阴离子所带负电荷之和.例如：某K2CO3溶液中含有x个K+，y个CO2-3，则该溶液电荷守恒可表示为x=2y.现有一混合溶液，组成如表2所示.

则该混合液的电荷守恒可表示为（用a、b、c、d表示）

解析（1）表中为三种元素原子的结构示意图，质子数=核外电子数，故x=7-2=5；

氟原子最外层电子数7个，大于4，容易得到电子；

根据离子符号的书写，将数字和正负号标在元素符号的右上角，先写数字，后标正负号，镁原子失去2个电子所形成离子的符号为：Mg2+；

已知这三种原子的核外电子层数越多，原子半径越大，氮、氟原子都只有2个电子层，镁原子有3个电子层，故半径最大，核外电子层数相等时，核电荷数越多，原子半径越小，氮原子与氟原子都有2个电子层，氟原子的核电荷数多，故氟原子的原子半径最小；

（2）a个Na+带a个单位正电荷，b个Al3+带3b个单位正电荷，c个NO-3带c个单位负电荷，d个SO2-4带2d个单位负电荷，根据电荷守恒即溶液中所有的阳离子所带正电荷之和等于所有阴离子所带负电荷之和，则该混合液的电荷守恒可表示为：a+3b=c+2d.

4运用守恒思想解题的思路

在初中化学中，运用守恒思想解题是一种重要的解题策略和方法，它可以帮助学生在解题过程中快速找到解题思路.

4.1理解守恒思想

在解题前，学生一定要深入理解守恒思想的基本原理，掌握守恒思想的表达形式和应用范围，掌握各类守恒思想解题的方法要领，学会知识和方法的迁移.

4.2善于观察和分析

在解题过程中，学生要善于观察和分析题目中给定的信息，反复挖掘和开发这些信息，找出其中的守恒关系，如质量守恒、元素守恒或电荷守恒等，结合不同守恒思想的具体表达形式快速找到解题的突破口.

4.3灵活选用多种守恒关系

在解题过程中，在吃透各类守恒形式的情况下，要根据题目的具体情况，灵活选用这些守恒关系，做到不生搬硬套，以提高解题效率和质量.在得出答案后，要进行验证，确保答案的科学性和可靠性［4］.

5结束语

守恒思想在初中化学解题中的应用，可以帮助学生更好地理解化学反应的本质，提高解题的准确性和效率.同时，守恒思想的运用也可以促进学生对化学知识的深入理解和掌握，为后续的化学学习打下坚实的基础.此外，守恒思想的运用还可以培养学生的思维能力和创新能力，促进学生综合素质的提高.

参考文献：［1］ 赵鑫.巧用守恒思想解答初中化学试题［J］.试题与研究，2023（36）：27-29.

［2］万金汉.守恒思想在初中化学解题中的应用［J］.数理化学习（初中版），2014（11）：38.

［3］王庆越.守恒思想在初中化学解题中的应用［J］.数理化解题研究，2022（23）：113-115.

［4］王祖英.守恒思想在初中化学中的应用研究［J］.化学教学， 2017（2）： 25-29.

［责任编辑：季春阳］