例談守恒法在高中化學解題中的應用

摘 要： 新課改的不斷深入，對高中化學教學提出了新的要求。尤其是在解題上，掌握準確的解題方法可達到事半功倍的效果。為此，本文分別從質量守恒法、電子守恒法、元素守恒法、電荷守恒法和化合價守恒法等方面探討守恒法在高中化學解題中的應用，以期為以后的教學工作提供一定的借鑒。

關鍵詞： 守恒法 高中化學教學 解題 應用

物質守恒定律在千變萬化的自然界中時刻存在，而化學中的守恒法則主要根據化學反應發生前后物質的總質量和元素種類的守恒來處理化學問題。解題步驟上，最重要的是對各物質在化學反應中的變化作出準確分析，以能夠確定各量間的相互關系。一般對已知條件中各量的關系即可以從一種元素的存在形式入手，對整個題目進行貫穿，也可以通過書寫出題中反應的各種關系式找到隱藏的關系。

一、質量守恒法

質量守恒法是根據化學反應中各物質的質量在反應前后不發生任何變化，以此對各類化學問題進行計算分析。

例題：現有一定量的氫氧化鉀固體，該固體中含水2.8%，碳酸鉀7.2%。取其中的1克放入50ml鹽酸中，鹽酸濃度為濃度為3mol∕L，有30.8mL濃度為1.07mol∕L的氫氧化鉀溶液用于和多余的鹽酸，那么中和后的溶液加熱蒸干后得到的固體的質量為（ ）。

解析：按照通常方法按部就班地解題，過程會非常復雜，也容易出錯。通過分析已知條件，我們可以知道最后蒸干得出的固體是氯化鉀，而氯元素均來自于加入的鹽酸，而根據氯元素反應前后質量守恒，能夠得出n（KCL）=n（HCL），也就是0.05L×3mol∕L=0.15mol，進一步得出m（KCl）=0.15mol×74.5g∕mol，通過計算可以得出該固體的質量為11.175g。

二、電子守恒法

氧化還原反應中，氧化劑得到的電子總數和還原劑失去的電子總數都是相等的，即得失電子守恒，在自發進行的或其他氧化還原反應中都是如此，因而電子守恒在氧化還原反應中可以廣泛運用。

例題：某金屬和硝酸反應，其中參加反應被還原的硝酸與單純參加反應的硝酸兩者的物質的量的比是1∶6，那么如果已知還原產物唯一，則該還原產物是（ ）。

解析：這道題難度較大，根據電子守恒可以相對方便地解決。我們首先假設有6mol的硝酸參加了反應，那么根據題意就有1mol的硝酸別還原，剩余的5molNO■■還留在溶液中，以實現和金屬失去電子后帶的正電荷的平衡，而5molNO■■具備的負電荷是5mol，所以相應的金屬的陽離子電荷同樣應該是5mol，也即是說該金屬失去了5mol電子，然后又從1molN的原子身上獲得，根據題意還原產物唯一，因而1個N原子能夠得到5個電子，化合價由+5變為0，還原產物是N■。

三、元素守恒法

所謂元素守恒法，即是化學反應中，所有的化學元素種類并不會發生任何變化，只是存在形式發生了變化，該方法能夠保證問題快速準確地得到解決。

例題：現有4.2g克鋁與過氧化鈉的混合物，將其放入水中，當完全反應無多余固體后，加入100.00mL的鹽酸，鹽酸濃度為4mol/L，恰好能夠將剛才反應產生的沉淀全部消失，求原混合物中鋁和過氧化鈉的質量（ ）。

解析：該題解決的關鍵是抓住之后放入鹽酸的溶液中，氯化鋁和氯化鈉是溶質這一關鍵點。設鋁和過氧化鈉的質量分別為X mol、Y mol，根據題意可列出方程式：27g/molX+78g/molY=4.2g。然后利用鈉、鋁和氯三種元素的守恒關系得出：Al-AlCl■，

Na■O■-2NaCl，3X+2Y=4mol/L×0.1L，將上述兩個方式式結合可以計算出X、Y分別為0.062mol，0.01mol，Al和Na■O■分別為1.674g、0.78g。因而原混合物中鋁和過氧化鈉的質量分別為1.674g和0.78g。

四、電荷守恒法

所有電中性的體系中，正電荷和負電荷總數總是相等的，因而化學反應前后例子所帶電荷的總數保持不變。

例題：鎂在空氣中燃燒可以生成氧化錳和氮化鎂，在生成物中加入60mL氯化氫溶液，溶液濃度為2.0mol·L■，并用濃度為0.5mol·L■的氫氧化鈉溶液20ml和多余的氯化氫溶液進行中和，并在得到溶液中加入大量的堿，把氨全部蒸出之后利用稀氯化氫吸收，最后稀氯化氫的質量增加了0.17g，那么鎂的質量為（ ）。

解析：此題根據常規計算較為繁瑣，因而可以將其轉為圖解，圖解如下：

其中在B中，利用電荷守恒能夠得出2n（Mg■）+n（NH■）+n（Na■）=n（Cl■），根據題意將相應數據代入之后可以得到n（Mg■），因為0.05mol，所以鎂的質量是1.2g。

五、化合價守恒法

該守恒法是指在一種化合物或經過化學反應后生成的化合物中，正化合價和負化合價的總數一定相等的守恒法則。

例題：現有K■CO■溶液20ml，使用80ml濃度為1mol·L■的鹽酸進行中和后溶液就已經呈現出蘇那行，然后再用濃度為2mol·L■的氫氧化鉀和大量的酸進行中和，并且氫氧化鉀達到4ml時中和的溶液顯現出酸性，如果改用濃度為1mol·L■的硫酸和大量氧化鉀進行中和，那么容量為1ml時溶液就剛好達到中和，那么碳酸鉀溶液的濃度為（ ）。

解析：首先假設K■CO■的濃度是X，那么由化合價守恒可以知道K■CO■和KOH總的化合價數應該和鹽酸溶液中的氯化氫和H■S0■的相等，即是X×0.2×1+2×0.004×1=1×0.08×1+1×0.001×2，此時可以很容易得出X的值為1.85mol·L■。

六、結語

守恒方法解題的核心在于對化學變化的縝密分析，在高中化學中采用守恒法通常可以有效避開負責的解題過程，大大提高解題效率。因而教師在實際教學中可以通過培養學生不斷尋找題中隱含條件的能力，建立起題中某些物之間的守恒關系，從而更好地訓練學生運用守恒法解題的能力。

參考文獻：

[1]孫曉光.打開化學之門的鑰匙——守恒法[J].中學生數理化：高一版，2011，（5）：34-34.

[2]顏如傳.守恒法在高中化學解題中的應用分析[J].成功（教育版），2012，（20）：91.