化學解題中應用守恒法的實踐分析

◇　福建　劉敏華

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化學解題中應用守恒法的實踐分析

◇福建劉敏華

守恒法是重要的學習內容,要求學生在充分了解的前提下要學會應用,在通過守恒法來解決化學反應中的問題,能夠準確找到化學反應前后物質之間存在的隱藏性守恒關系,通過這一切入點,有助于學生理解化學反應原理的同時,還能拓展學生的思維能力,進而起到幫助學生形成縝密思維的習慣,促進學生的全面發展．

1　守恒法的主要體現

1.1質量守恒定律

化學反應有多種形態,但是無論是哪種化學反應均是反應物的原子重新組合后形成新的物質的過程．在化學反應前后,反應物與生成物之間的原子種類是不變的,數量上也沒有增加或者減少,說明物質中的原子質量也沒有發生變化,從宏觀角度上來看,化學反應過程中均遵循了質量守恒定律．

1.2能量守恒定律

物理學中的能量守恒定律告訴我們:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉化或轉移的過程中總量不變．化學反應同樣遵循能量守恒定律．能量守恒在化學計算中的應用主要體現在2個方面： 1) 不同能量之間的轉換,如化學能與電能,化學能與熱能; 2) 研究同一個化學反應,當物質以不同形式存在時的能量變化,即對應的熱化學反應方程式的書寫和應用．蓋斯定律就是能量守恒的具體應用實例．

2　解題中應用守恒法的實踐分析

2.1元素守恒法

在化學反應前后,組成物質的元素種類不變,且物質的總質量也無變化．化學反應中遵循的質量守恒,本質上的體現是原子的重新組合,教師還需要注重強化學生的守恒意識,讓學生在學習和應用化學知識過程中,能夠通過守恒觀來快速解決相關問題,將其應用在化學反應的相關計算題中,具有明顯的促進意義．

A1∶2;B2∶3;C3∶1;D5∶3

解題思路如果學生按照常規思路解題會比較復雜,但是運用元素守恒法則可以很快算出結果,即設n(PCl3)=x,n(PCl5)=y,結合P元素守恒可以得出:x+y=0.25 g/31 g·mol-1≈0.008 mol;結合Cl元素守恒可以得出:3x+5y=(0.314 L×2)/22.4 L·mol-1≈0.028 mol;將2個式子聯合運算后得出x=0.006 mol,y=0.002 mol．所以答案為C．

2.2得失電子守恒法

電子守恒對氧化還原反應、電化學等知識是一個重要規律,無論是有關氧化還原反應的計算、氧化還原反應方程式的配平、電化學計算、原電池和電解池電極方程式的書寫等都離不開電子守恒．由于電子是微觀的,雖然學生知道電子守恒的存在,但很難熟練運用．為了方便學生應用此法,常將微觀的電子守恒演變為宏觀的價態守恒,其恒等式為:n(氧化劑)×降價原子個數×化合價降低值=n(還原劑)×化合升價原子個數×化合價升高值．

A1∶4;B1∶2;C2∶1;D4∶1

2.3電荷守恒法

電荷守恒定律在化學反應中主要表現為:根據電解質溶液中陰離子和陽離子的濃度,以及其中包含的電荷關系能夠列出準確的化學方程式．在高中化學的解題思路中,主要將電荷守恒法應用在鹽類物質的水解或者離子方程式的書寫中,其中需要學生重點理解和掌握鹽類水解的相關內容．在電解質溶液中,陰離子中的負電荷數量等于陽離子的正電荷數量,進而可以有效解決這一類的問題中的電荷關系.對于離子方程式的書寫,需要掌握反應物中的電荷總數等于生成物的帶電荷總數,其中前后物質的電性也相同,通過這一方法還能夠快速完成離子方程式的配平．

A0.1(b-2a);B10(2a-b);

C10(b-a);D10(b-2a)

根據電荷守恒關系:

2n(Ba2+)+n(K+)+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-),

2.4質量守恒法

質量守恒法在化學反應中的主要表現為:物質在化學反應前后的總質量不會發生變化,即反應物的總質量等于生成物的總質量．質量守恒的內容還包括反應前后某種元素的質量不變、某種物質在結晶過程中的溶質質量保持不變及可逆反應中的總質量不變．化學反應有多種形態,但是無論是哪種化學反應，均是反應物的原子重新組合后形成新物質的過程．而且在化學反應前后,反應物與生成物之間的原子種類是不變的,數量上也沒有增加或者減少,說明了物質中的原子質量也沒有發生變化,從宏觀角度上來看,化學反應過程中均遵循了質量守恒定律．

例如：2015年新課標全國卷Ⅰ的試題中,題干給出烏洛托品的結構式,并提出若將甲醛水溶液與氨水完全混合后完全蒸發可獲得烏洛托品,假設原料經過完全反應,且全部生成了烏洛托品,求甲醛與氨的物質的量比________．

解題思路首先需要列出該有機物的分子式,即C6H12N6,結合質量守恒定律可知,該有機物中的C元素均來自于甲醛,而N元素則來自于氨,由此可知,混合物中的甲醛與氨的物質的量比為甲醛與氨的物質的量的比,所以答案為3∶2．

要讓學生在學習過程中形成正確的守恒觀,需要一個漫長的探索過程,因此,教師需要引導學生深刻理解化學知識、掌握化學技能,并學會將化學知識熟練地應用在解題上.教師要根據學生的實際學習特點和水平,結合教材知識結構,有效應用守恒定律開展教學活動,讓學生深刻地感受到守恒的魅力,并學會運用守恒定律理解到學習過程中需堅持的“守恒法”．

福建省寧化第一中學)