守恒思想在高中化學教學中的應用

李忠文

一、明確守恒原則，更新解決問題的思路

化學守恒的思想主要體現(xiàn)在化學反應前后能夠保持元素種類和原子的個數(shù)守恒，并在此基礎上建立化學反應方程式。除了質(zhì)量守恒，在氧化還原反應中它還包括得失電子的守恒。在傳統(tǒng)的化學解題過程中，大多數(shù)學生根據(jù)題目本能地進行信息挖掘，可以構成方程的參數(shù)，為了保證學生能夠準確地運用守恒思維解決相應的化學問題，教師應指導學生闡明解題方法的應用步驟，通過合理運用守恒思想，提高學生解決問題的效率。

二、氧化還原反應中得失電子守恒的應用

氧化還原反應中，氧化劑得電子（化合價降低）總數(shù)等于還原劑失電子（化合價升高）總數(shù)，得失電子守恒（化合價升降相等）。氧化還原的本質(zhì)：氧化劑得電子，被還原，價降低；還原劑失電子，被氧化，價升高。

【例題】在一定條件下的硝酸銨受熱分解的未配平的化學方程式為NH4NO3＝HNO3+N2↑+H2O，在反應中被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為（ ）

A.5：3 B.5：4 C.1：1 D.3：5

【解析】分析題意，根據(jù)化合價概念，被氧化與被還原的分別是NH4NO3中的NH4+中的N原子和NO3-中的N原子，設被氧化的N原子數(shù)為x，則失去電子為3x，設被還原的N原子數(shù)為y，則得到電子為5y，那么3x＝5y，x：y＝5：3所以選A。在解題中找到最終化合價升高的和降低的反應物質(zhì)，列出等式求解，簡化了解題過程。

三、溶液中守恒定律的應用

溶液中的微觀粒子有許多相關的概念，如電離、離子反應、水解、酸堿度計算和微觀粒子濃度的比較等。在溶液問題中，最重要的守恒思想是電荷守恒和物料守恒，電解質(zhì)溶液中所有陽離子所帶的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負電荷數(shù)相等，某些特征性的原子反應前后守恒。

【例題】NaHCO3溶液中C（Na+）的物料守恒關系式：C（Na+）＝C（HCO-）+C（CO32-）+C（H2CO3）。在高考例題中常溫下，將甲酸和氫氧化鈉溶液混合，所得溶液pH＝7，則此溶液中（ ）

A.c（HCOO-）＞c（Na+）B.c（HCOO-）＜c（Na+）C.c（HCOO-）＝c（Na+）D.無法確定

【解析】本題絕不能理解為恰好反應，因完全反應生成甲酸鈉為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而現(xiàn)在pH＝7，故酸略為過量。根據(jù)溶液中電荷守恒：c（Na+）+c（H+）＝c（HCOO-）+c（OH-）因pH＝7，故c（H+）＝c（OH-），所以有c（Na+）＝c（HCOO-），答案為C。學生在做題當中要準確判斷溶液中的離子種類，弄清離子濃度與電荷的關系，即Rn+的電荷濃度nC（Rn+）在物料守恒中電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會發(fā)生變化，變成其它離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子總數(shù)是不會改變的。

四、能量守恒在高中化學考試中的應用

在化學反應中反應熱的計算過程中，應始終把握節(jié)能的重要思想，明確什么是能量守恒。它只是兩種或多種形式的相互轉變，或者物體之間的相互轉變，而對于總能量而言是保持不變的。能量守恒定律是自然的普遍基本規(guī)律之一。

【例題】（福建質(zhì)量檢查）單斜硫和正交硫是硫的兩種同素異形體。已知：①S（s，單斜）+02（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH1＝-297.16kJ·mol-1②S（s，正交）+O2（g）＝＝＝SO2（g）；ΔH2＝-296.83kJ·mol-1下列說法正確的是（ ）A.S（s，單斜）＝＝＝S（s，正交），ΔH3＝+0.33kJ·mol-1B.正交硫比單斜硫穩(wěn)定C.相同物質(zhì)的量的正交硫比單斜硫所含有的能量高D.①式表示斷裂1molO2中的共價鍵所吸收的能量比形成1molSO2中的共價鍵所放出的能量多297.16kJ

【解析】將題目給出的兩個熱化學方程式相減知，單斜硫轉化為正交硫會釋放出能量，所以等物質(zhì)的量的單斜硫比正交硫所含能量高，正交硫比單斜硫穩(wěn)定；熱化學方程式表示的是破壞所有反應物中的化學鍵所需要的能量與生成所有產(chǎn)物中的化學鍵所釋放的能量之差，而D選項中忽視了單斜硫的存在，答案為B。可以看出適當?shù)募訙p已知的熱化學方程式，得到要求解的反應式，反應熱也要進行相應的加減運算，從而得到要求解的熱化學方程式。在運用節(jié)能思想解決化學反應和熱計算過程中，必須注意以下幾個問題：（1）質(zhì)量是什么、狀態(tài)是什么。（2）從已知反應中找出這些物質(zhì)，并根據(jù)最終反應物和產(chǎn)物的狀態(tài)和測量，轉換為已知方程。

結束語：在高中化學階段教學內(nèi)容中，在各類化學反應當中，最重要的是電子的守恒，電荷守恒，能量的守恒等等。守恒思想作為一種常用的高中化學問題解決方法和思路，在高考化學試題中的守恒題型所占比分也越來越大，學生要勤加練習，牢牢掌握化學反應規(guī)律，善用守恒思想解決問題中的各種變量建立關系，揭示各類守恒的特征和規(guī)律，高效率的簡化解題，也同時培養(yǎng)了學生的化學學習興趣。

總而言之，教師在教學過程中，應教會學生運用化學反應的守恒定律，不糾纏過程細節(jié)，不考慮途徑變化，唯一關注反應體系中某些組份相互作用前后某些物理量或化學量的始態(tài)和終態(tài)，從而達到速解、巧解化學試題的目的。在一切的化學反應中始終都在遵循著一個守恒定律。