守恒法在高中化學解題中的應用

黃震

摘 要：在高中化學計算中，許多題都蘊藏著某一方面或多個方面的“守恒”因素，據此用守恒法求解可使解題過程簡單化，從而提高化學解題速度和準確度，同時也能加深對知識的理解和運用。本文就對守恒法在高中化學解題中的應用進行深入分析和探討。

關鍵詞：高中化學 守恒法 解題 應用

高中化學是一門實踐性和應用性很強的學科，對學生的邏輯能力以及探究能力具有較高的要求。隨著新課程改革的不斷深入，它對高中化學教學提出了更高的要求，教師要想提高化學教學的實效性，促進學生解題能力的提升，在實際的解題過程中必須合理運用守恒法，將復雜抽象的化學知識加以分解，使其更為簡單直觀，減少運算量，提高運算結果的準確性，提高學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，促進化學教學實效性的提升，實現教學的可持續發展。

一、高中化學解題中守恒法概述

自然界中的物質處于不停運動的狀態，但卻遵守著物質守恒定律。一般而言，守恒法是高中化學解題中的重要方式，它主要是指物質發生反應之后，能夠利用物質之間的內在守恒定律，對生成物以及反應物的質量進行計算，能有效處理較為復雜的化學難題，提高解題的效率。在高中化學解題過程中，采用守恒法不需要對過程細節與途徑變化加以考慮，只需了解反應物之間的聯系，簡化解題過程，提高解題的準確性。在應用守恒法時，對于各種物質發生化學反應時的變化形式，必須進行準確分析和掌握，從而對各量之間的內在聯系加以確定。值得注意的是，在對物質間的內在聯系加以分析時，可以從兩個方面加以考慮：一是對多個化學反應關系式加以板書，并找出其中的內在聯系；二是在解題過程中，有效貫穿某一種元素的存在形式。

二、守恒法在高中化學解題中的具體應用分析

化學反應一般遵循守恒定律，在高中化學解題中經常會運用到各種不同的守恒法，如質量守恒法、電子守恒法、元素守恒法、原子守恒法等，從而有效建立等量關系，提高解題的效率。

1.質量守恒法在高中化學解題中的應用

化學反應的實質是原子間的重新組合，所以在化學反應中存在著各種各樣的化學量“守恒”關系。質量守恒主要是指物質發生化學反應前后，其質量總和不發生任何變化，同時溶液在稀釋和配制過程中，溶液的質量保持不變。在高中化學解題過程中，通過物質發生化學反應前后，其反應物與生成物總量不變原則，可對相關問題進行計算。

例如，某氫氧化鉀固體中含有7.2%的碳酸鉀以及2.8%的水，將1g的該樣品放入到40ml的鹽酸中，并且鹽酸的濃度為4mol/L，同時將多余的鹽酸中和到30.8ml的氫氧化鉀溶液中，并且氫氧化鉀溶液濃度為1.07mol/L ，將中和后的溶液加熱蒸干，求出固體的質量。

解析：如果采用傳統的計算方式，將會導致計算結果較為復雜。在該題中可以利用已知條件了解到最終固體為氯化鉀，其中氯元素來自鹽酸。通過質量守恒定律可以得出n（HCL）= n（KCL）=4 mol/L×0.04 L=0.16 mol，所以m（KCl）= 74.5g/mol×0.16 mol=11.92g。

2.電子守恒法在高中化學解題中的應用

一般電子守恒法在高中化學知識中的應用，多在氧化還原反應中廣泛應用。其主要原因是在氧化還原反應中，電子會出現得失情況，得到的電子總數總是與失去的電子總數相等，得失電子總數遵循守恒定律。

例如，在濃硝酸中完全溶入鎂和銅的合金4.6g，如果硝酸發生還原反應產生300ml四氧化二氮以及4000ml的二氧化氮氣體，那么在反應后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，則生成沉淀的質量是多少？

解析：由已知條件可以了解到，最終生成的沉淀物為氫氧化鎂以及氫氧化銅。結合電荷守恒法可知，n（OH-）=2 n（Mg+）+2 n（Cu2+），同時合金失去電子總物質的量與鎂離子和銅離子所帶正電荷總物質的量相等。電子轉移的總物質量等于四氧化二氮以及二氧化氮所轉移電子的物質量，其中氫氧根物質的量為1×4L/22.4L/mol+2×0.3L/22.4L/mol=0.46mol，沉淀的質量=氫氧根質量+合金質量=0.46mol×17 g/mol+4.6g=12.42g。

3.元素守恒法在高中化學解題中的應用

元素守恒法主要是指物質在發生化學反應過程中，其所有的化學元素種類不發生變化，僅僅只是其形式發生了變化。一般元素守恒包括離子守恒以及原子守恒，其中離子守恒是離子反應前后，其數目不變的原理加以計算。原子守恒是結合反應前后原子個數和種類不變的原理進行計算。在化學解題中采用元素守恒法時，不用對化學反應式加以計算，只用對離子起始和終止反應時的對應關系加以了解，并通過守恒定律加以計算即可。

例如：在1L1mol/L的氫氧化鈉溶液中加入0.6mol的二氧化碳，其溶液中碳酸鈉和碳酸氫鈉物質的量之比為多少？

解析：在對該化學題進行計算時，如果采用化學反應方程式加以計算，則需要對兩個化學反應方程式加以板書，并列方程式加以求解，這樣過于繁雜。可以采用質量守恒定律，由題可知反應過程中碳原子和鈉離子遵循元素守恒定律。假設碳酸氫鈉的物質的量為X，碳酸鈉的物質的量為Y，根據元素守恒法可知碳原子為X+Y=0.6mol，鈉原子為X+2Y=1 mol，解之得X=0.2 mol，Y=0.4 mol，因此X？誜Y=1？誜2。

4.原子守恒法在高中化學解題中的應用

原子守恒法主要是指物質在發生化學反應前后，其各個元素之間的原子個數保持不變，并且物質的量也不變。

例如：在一定量的水中放入過氧化鈉和1.05g鋁的混合物，使其進行充分反應，反應之后沒有剩余的固體，然后在該液體中加入50ml1mol·L-1的鹽酸，這可使反應過程中產生的沉淀消失。請分別求出原混合物中鋁的質量和過氧化鈉的質量。

解析：由已知條件可知，題目涉及的相關化學反應式為：2H2O+2Na2O2=O2+4NaOH，2H2O+2NaOH+2Al=3H3+2NaAlO2，H2O+HCl+NaAlO2=NaCl+Al（OH）3，3HCl +Al（OH）3=3H2O+AlCl3。最終溶液中包含有AlCl3以及NaCl，假設NaCl的物質的量為X mol ，AlCl3的物質的量為Y mol，則Al物質的量為y mol，Na2O2物質的量為x/2 mol。所以1/2×78+27y=1.05，x+3y=0.05，解之得x=0.02mol，y=0.01mol，所以氧化鈉的質量為0.27g，鋁的質量為0.78g。

綜上所述，在高中化學解題中充分應用守恒法，能夠將復雜抽象的化學知識變得更為直觀簡單，簡化求解過程，提高化學教學的實效性。一般將守恒法應用在高中化學解題中，能夠激發學生的學習興趣，調動學生主觀能動性，培養學生分析問題和解題的能力，促進高中化學教學的高效。◆（作者單位：江西省贛縣中學北校區）

□責任編輯：潘中原