守恒法在高中化學解題中的應用分析

摘 要：在解高中化學有關習題之時，守恒法是最常用的一種方法，其是把參與化學反應的反應物以及生成物間的總質量、某個元素質量的守恒當作基礎，進而可以對所求物質的量加以準確計算。對守恒法加以熟練運用，可以對解題步驟進行簡化，使得解題效率有所提升，實現準確快速的解題。本文以概述化學當中的守恒法為基礎，對守恒法在高中化學之中的具體運用加以探究。

關鍵詞：高中化學；守恒法；解答問題

一、 引言

在化學世界之中，物質時時刻刻都在進行著變化，但其中卻包含一永恒主題，那就是守恒定律，因此在解化學題時變產生了守恒法。事實上，守恒法具有的實質就是把化學反應當中物質間的守恒當作依據對復雜問題加以處理，這樣可以使得守恒定律加以提升。把已知條件當中一些隱含的守恒關系進行準確挖掘是借助守恒法進行解題的基礎以及關鍵。通過對多種類型題進行研究，想要對各個量的守恒關系加以深層挖掘，不僅需要對教材中基礎知識加以熟練把握，同時還需具備創新思維。

二、 關于化學當中守恒法的概述

在整個自然界當中，每時每刻都存在著物質的守恒定律。而守恒法在化學當中加以運用的依據就是反應物和生成物在反應前后的質量守恒，并且元素種類也不發生變化。

在對守恒法進行運用之時，最重要的一個步驟就是可以在反應前后對各個物質的具體變化加以準確分析，從而對各個量間的聯系進行確定。而要想對已知條件當中各個量間的練習加以正確分析，可從兩個方面著手。第一，整道題都由一種元素貫穿始終。第二，通過寫出反應式找出其中的隱含關系。

三、 高中化學之中守恒法的具體運用

（一） 質量守恒

從本質上來講，化學反應就是原子間進行的重新結合，因此在反應當中包含多種化學量的守恒關系，其中就包含質量守恒。所謂質量守恒，指的就是在反應前后，物質的總體質量不會發生變化，而且溶液進行稀釋以及配制期間，其質量始終保持不變。解高中化學相關習題期間，通過在反應前后，反應物以及生成物的總質量保持不變，進而對問題加以計算。

比如，在KOH固體當中K2CO3的含量是7.2%，水的含量是2.8%，把1克樣品放到40毫升鹽酸之中，該鹽酸溶液濃度是4mol/L，并且把多余鹽酸和30.8毫升的1.07mol/LKOH溶液進行中和，把中和之后溶液進行加熱蒸干，對固體質量進行求解。

分析：若用傳統算法，會使得計算結果比較復雜。其實，在該題當中，可從已知條件分析出最終所得固體是KCl，而Cl元素則來自鹽酸。此時借助質量守恒能夠得出：

n（HCl）=n（KCl）=4mol/L×0.04L=0.16mol，因此m（KCl）=74.5g/mol×0.16mol=11.92g。

（二） 電子守恒

在解高中化學有關習題時，電子守恒這種方法通常多用于還原氧化反應之中。主要是因為氧化還原反應當中，會出現電子得失的情況。而所得電子總數一直等于所失電子總數，進而可知得失電子的總數遵守守恒定律。

比如，把4.6g鎂銅合金完全融入濃硝酸當中，若硝酸經過反應產生N2O4300毫升和NO24000毫升（標準狀況下），則在反應后溶液當中添加足量NaOH溶液，求產生的沉淀質量？

解析：據題設條件知，最終產生的沉淀物是氫氧化銅和氫氧化鎂。根據電荷守恒知，

n（OH-）=2n（Mg2+）+2n（Cu2+），并且合金所失電子總量和Cu2+、Mg2+具有的正電荷總量相等。轉移電子總物質的量和N2O4及NO2轉移電子總量相等。

其中OH-物質的量是1×422.4+2×0.322.4=0.205mol，沉淀質量=合金質量+OH-質量=4.6g+0.205mol×17g/mol≈8.1g。

（三） 元素守恒

所謂元素守恒，指的就是反應期間，化學元素具體種類不變。元素守恒含有原子守恒和離子守恒。離子守恒指的就是反應前后離子數目不變。而原子守恒指的就是反應前后同一原子個數不變。解化學問題期間，借助元素守恒期間，要對反應式進行計算，僅需對電子開始以及最終反應之時相應關系進行了解，同時借助守恒定律進行計算即可。

比如，在濃度為1mol/L的1升NaOH溶液當中添加 0.6molCO2，問此時溶液當中Na2CO3與NaHCO3的比值？

解析：解化學題，如果通過化學式直接進行計算，就必須對反應式進行板書，同時列方程進行求解，如此一來就非常復雜。此時高中生就可借助質量守恒這一定律，并且由題可知在具體反應Na+與C原子都需要遵守元素守恒這一定律。如果把NaHCO3的物質的量設成x，而Na2CO3的物質的量是y，由元素守恒能夠可到C原子是x+y=0.6mol，而Na+則是2x+y=1mol，通過求解可以得到x=0.4mol，y=0.2mol，所以x∶y=2∶1。

（四） 化合價守恒

所謂化合價的守恒指的就是在某一化合物以及經過反應之后得到的化合物當中，正負化合價總數相等這一守恒法則。

例如，現有20毫升的K2CO3溶液，用80毫升的濃度是1mol/L的鹽酸溶液加以中和，所得溶液呈現酸性，之后再用2mol/L的KOH溶液與酸加以中和，同時KOH滴加到4毫升之時溶液呈堿性。假設改用1mol/L硫酸和過量KOH加以中和，則容量是1毫升之時，溶液剛好得以中和，則此時K2CO3溶液具有的濃度是多少？

解析：先設K2CO3溶液具有的濃度為x，則由化合價的守恒可知K2CO3與KOH化合價總數與鹽酸溶液當中HCl與硫酸化合價總數相等。

即x×0.02×2+0.004×2=1×0.08×1+1×0.001×2，此時很容易求出x值，即x=1.85。

四、 結論

綜上可知，對化學反應具體變化加以分析是對守恒法進行運用的核心，借助守恒法解答問題，能夠對求解過程進行簡化，進而提升具體解決效率。在開展化學教學時，教師需引導學生對題設之中的隱含條件進行深入挖掘，對其創造性的思維加以培養，只有高中生的思維變得活躍，才可以在做題時靈活多變，快速找到正確的解題方法。

參考文獻：

[1]陳潤珊，衷明華.淺析守恒法在化學解題中的應用[J].江西化工，2015，（03）：192-193.

[2]董桂花.守恒法在高中化學計算題中的應用[N].延邊教育學院學報，2013，27（06）：120-122.

[3]劉萬清.淺談用守恒思想解決高中化學計算題[J].教育教學論壇，2013，（27）：253-254.

作者簡介：

劉洪義，福建省石獅市，廈門外國語學校石獅分校。