基于守恒思想的高中化學技巧運用

【摘 要】在高中化學學習中，守恒思想是非常重要的一種解題方法，如果學生能夠深刻認識到守恒思想的本質，巧用守恒思想來解決化學題目，定會起到事半功倍的效果。對于近些年的高考化學試題進行觀察也能夠看出高考在守恒思想知識點方面所設置的考題分值也越來越大，這足以表明我們廣大的高中生巧用守恒思想，仔細摸索守恒思想在高中學習解題中的運用技巧時的重要意義。本文主要對于常見的幾種守恒思想，如質量守恒、電荷守恒、得失電子守恒等方法的運用技巧進行介紹，同時結合相關題目加以說明，以期為其他高中生在運用守恒思想時提供一些參考借鑒。

【關鍵詞】守恒思想；高中化學；技巧；運用

對于近些年來的化學高考題目進行分析，可以發現其在守恒思想知識點方面設置考題所占的分值比例越來越大。而守恒思想在高中化學學習中是必不可少的一種方法，如果我們廣大的高中學生能夠掌握守恒思想的本質，抓住題目設置中相關變化的始態與終態，而忽略中間所進行的過程，就可以快速建立起等式關系，簡化解題思路，迅速得出正確答案，起到事半功倍的效果。因此，對于如何正確運用守恒思想建立起關系式進行分析，得出其在高中化學解題方面的技巧方法來，有著非常重要的意義。將這些學習經驗加以總結能夠為其他高中學生在運用守恒思想方法時提供一些參考借鑒作用。

一、在平衡類計算題方面巧用守恒思想

計算題在高中化學中所占的比例很大，有很多計算題其實是無需詳細計算就可以得出答案的，特別是一些選擇題。而在高中化學平衡計算中運用守恒思想可以實現快速解題的目的，有些時候還能驗證計算答案是否正確。其中經常用到的守恒思想有電子守恒、電荷守恒、質量守恒以及物料守恒等。

例1.在恒溫條件下，把a molN2和b molH2的混合氣體通入到一個容積固定的密閉容器中并發生以下反應：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）。如果反應進行到某一時刻t時，nt（N2）= 13mol，nt（NH3）= 6mol。試計算a的值。

解析：在常規解題思路中，根據化學反應方程式，列出相應的等式，從而進行求解。

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）

初始（mol）： a b 0

轉化（mol）： 3 9 6

平衡（mol）： 13 9 6

由于n（初始）= n（平衡）+ n（轉化），因此代入已知數據，可以解得a為16mol。

而運用守恒思想解題時，根據反應前后氮元素守恒，反應前氮元素僅在N2中存在，反應平衡后氮元素在N2以及NH3中存在，因此得出等式n（N2）= nt（N2）+ 1/2n（NH3），代入已知數值得出n（N2）=16mol。

例2. 在一密閉容器中加入碳以及水蒸氣，一定溫度下發生如下反應：

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） （1）

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） （2）

當反應進行完全并達到平衡時，得知c（H2）=1.9mol/L，c（CO）=0.1mol/L，那么c（CO2）為多少（ ）。

A. 0.1mol/L B. 0.9mol/L

C. 1.8mol/L D. 1.9mol/L

解析：在常規解題思路中，根據化學反應方程式，列出相應的等式進行求解。假設在第一步反應中所得到的 CO是x mol/L，在第二步反應中所消耗的CO是y mol/L，那么

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）

轉化： x x

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）

轉化：y y y y

因此在反應達到平衡之后，可以得出關系式c（H2） = x + y = 1.9mol/L，c（CO） = x-y = 0.1mol/L，從而解得y = 0.9mol/L，也就是c（CO2）為 0.9mol/L。

而運用守恒思想解題時，根據原子守恒定律，反應生成的CO與CO2中的氧原子都是由原料中的H2O所得到的，而H2O中的氫原子都轉化生成H2，根據氫原子守恒得到c（H2） = c（H20），根據氧原子守恒得到c（H2O） = c（CO） + 2c（CO2） 。將已知數值c（H2）=1.9mol/L，c（CO）=0.1mol/L代入上述等式中，得到c（CO2） = 0.9mol/L，因此答案為B。

二、在氧化還原反應類計算題方面巧用守恒思想

氧化還原反應也是高中化學學習中的一個重點與難點，在解決這一類試題時，通常的做法是寫出化學方程式并配平，再運用電子得失守恒進行計算。因此可以毫不夸張地說涉及到氧化還原反應的化學計算題必然要運用守恒思想。

例3. 將標況下3.36 L的Cl2通入100mlFeBr2溶液中，Cl2全部被還原，并且溶液中Br-的溶度與Cl-的溶度相等，那么原FeBr2溶液的物質的量濃度為（ ）

解析：這是關于氧化還原反應知識點的計算題，在解題時要抓住題干中的關鍵點：Cl2被全部還原，且c（Cl-）=c（Br-）；同時題干中還有隱含的條件：FeBr2中的Fe2+被全部氧化，而Br-被部分氧化。在分析出這些已知條件之后，可以運用不同的守恒方法進行解題：

方法一 電荷守恒法

由反應可以得知氧化還原反應的產物為FeCl3、FeBr3以及Br2，根據電荷守恒定律：電解質溶液中陽離子所帶電荷總數等于陰離子所帶電荷總數，可知所得電子的總物質的量等于×2×1 = 0.3mol。由于溶液中c（Cl-）=c（Br-），根據電解質溶液中正電荷總數等于負電荷總數，得出關系式：c（Fe3+）×0.1L×3 = 0.3mol×2，從而得出c（Fe3+） = 2mol/L。由于溶液中的Fe3+全部來源于Fe2+，且是等物質的量轉化，所以可以得到原FeBr2溶液的物質的量濃度也等于2mol/L。

方法二 電子得失守恒

在氧化還原反應中，存在著得失電子相等的定律，也就是還原反應所得電子總數與氧化反應所失電子總數相等。假設FeBr2的物質的量濃度是x mol/L，那么：還原劑所失電子總數=氧化劑所得電子總數。由于反應中存在未被氧化的Br-，Cl2全部被還原，因此Cl2所得電子的總物質的量=Fe2+所失電子的總物質的量+Br-的總物質的量﹣未被氧化的Br-的總物質的量，即：×2×1 = x mol/L×0.1L×1+2x mol/L×0.1L×1-×2×1。得出x為2mol/L。

此外，這一題目還可以運用原子守恒以及質量守恒方法進行求解，但是其計算過程較為繁冗，且計算原理與電荷守恒以及電子得失守恒相近，因此這里不再進行贅述。

例4. 將1.92g的Cu加入到一定量的濃HNO3中進行反應，在反應過程中，隨著反應的不斷進行，Cu含量不斷減少，反應所得到的氣體顏色逐漸變淺。當Cu反應完全時，共得到標準狀況下1.12L的氣體。那么參加反應的HNO3的物質的量為多少。

解析：在反應開始時，Cu與濃HNO3反應生成NO2氣體，但是隨著反應的進行，HNO3的濃度逐漸降低，所得到的氣體為NO。因此在本題中所生成的氣體為NO2與NO的混合氣體，根據氮原子守恒可以得出：n（HNO3） = 2n[Cu（NO3）2]+n（NO）+n（NO2）=2n[Cu（NO3）2]+n（氣體），代入已知數據可以解得參與反應的HNO3的物質的量為0.11mol。

三、在解決混合氣體分子量方面巧用守恒思想

例5.把33.6L的 NO2、NH3以及O2混合氣體通過稀H2SO4后，混合氣體的總體積減小為11.76L，氣體體積均在標準狀況下測得，而溶液質量則增加了26.4g，同時通過稀H2SO4之后的混合氣體仍然可以讓帶火星的木條復燃。求之前的混合氣體平均相對分子質量。

解析：這一計算題如果按照常規的做法，需要先寫出反應方程式并根據已知關系式列出等式，再代入數值得到混合氣體的平均相對分子質量。這樣計算時過程非常繁瑣，且涉及到的計算量很多，容易出錯。但是如果運用質量守恒定律，那么這道題就會變得非常簡單，其計算過程為：

由于混合氣體在通過稀硫酸之后沒有其他新的氣體產生，因此根據質量守恒定律可知，原混合氣體的總質量為26.4g加上11.76L氣體的質量，可以得到以下關系式：

r（混）==28.8

即原混合氣體的平均相對分子質量為28.8。

四、在解決溶液中離子濃度關系問題方面巧用守恒思想

不論是何種類型的電解質溶液，都存在著下述的等量關系，即：陽離子帶的正電荷總量=陰離子帶的負電荷總量的等量關系，化合物中離子（或原子）個數固定的比例關系以及酸失去的質子和堿得到的質子數目相同的關系。對于涉及到電解質電離方面的計算題時，只要巧用這三種關系式就可以輕松得出題目的答案來。

例6. 在1mol/L的Na2S溶液中，以下關系式中錯誤的是（ ）

A.c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=c（Na+）

B. c（Na+）+c（H+）=2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-）

C.c（NaHS）+2c（H2S）=c（NaOH）

D.c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）=c（OH-）

解析：在Na2S當中，存在著關系式n（Na+）=2n（S2-），當Na2S溶于水形成水溶液時，硫元素以三種形式存在，分別是S2-、HS-以及H2S。根據物料守恒定律可以得出c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=c（Na+），因此A選項正確。

在Na2S溶液中存在著Na+、H+、OH-、HS-以及S2-離子，而陽離子所帶電荷總量等于陰離子所帶電荷總量，溶液呈現電中性，從而可以得出1×c（Na+）×V+1×c（H+）×V+（-1）×c（OH-）×V+（-1）×c（HS-）×V+（-2）×c（S2-）×V=0。式中V為溶液的總體積，經過簡化以后可以得到c（Na+）+c（H+）=2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-），因此B選項也正確。

在Ns2S溶液當中，其H+與OH-都是由水電離所得到的，同時得到的H+與OH-是等物質的量的關系，因此n（H+）= n（OH-），而H+在溶液中存在的形式有三種，分別是H+、HS-以及H2S，因此可以得出c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）=c（OH-），即D選項正確。D選項運用的是“酸失去的質子和堿得到的質子數目相同”這一等量關系，而在C選項中缺少c（H2O）這一項，因此是錯誤的，答案為C。

總而言之，守恒思想在整個高中化學解題與學習中都是非常重要的一種手段，同時也是最為行之有效的一種方法。如果我們學生勤加訓練，平時注意多運用守恒思想來解題，那么定會起到事半功倍的效果，在提高解題效率之余也能夠培養起對于化學學習的興趣。此外，將守恒思想與其他方法相結合運用到高中化學學習中，也是未來高中化學課改的必然趨勢，值得我們廣大的高中學生去多加思考與摸索。

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