守恒法在高中化學解題中的應用

萬正國

摘 要：在高中化學課程的教育指導中，守恒法有著積極的應用價值，也貫穿在高中化學課程教學的始終，是學生解決化學問題的寵兒。在本文中就從質量守恒、電荷守恒等方面出發，淺談如何有效地落實化學課堂中的守恒法應用。

關鍵詞：高中化學;守恒法;質量守恒

“守恒”強調的是前后的不變性，目的是在變化的化學反應當中找出不變的元素，諸如質量守恒、電荷守恒，以及原子守恒等，以便找到化學習題解決的突破口，從而提高問題解決的效率。

一、質量守恒

例1：在下列表述中，與質量守恒定律相符的是（）

A一根蠟燭進行燃燒，在燃燒之后生成的水和二氧化碳的質量和與原蠟燭的質量相等

B將鎂條在空氣中進行燃燒，最后得到的生成物要比原本鎂條的質量多

C將高錳酸鉀進行加熱分解后，剩余的固體質量與原本放入的高錳酸鉀質量一致

D粗鹽過濾前后得到的精鹽和雜質的質量與原本粗鹽的質量相等

習題解析：要完成對本題的分析，我們首先應當明確質量守恒定律中涉及的各個要素，一是化學反應，一是參與反應前后的質量等。所以，在A選項當中，參與反應的物質是蠟燭和氧氣，生成的物質是水和二氧化碳，所以，單純地說蠟燭的質量與生成物之間的質量是不對等的。因此，A選項錯誤。鎂條在空氣中進行燃燒的過程，需要有氧氣的介入，而氧氣的質量和鎂條的質量之和與生成物的質量之和是相等的，因此，單純比較鎂條和燃燒后的物質，自然后者要大于前者。所以，B選項正確。在高錳酸鉀受熱分解后，生成物中包含氧氣這一氣體，而氣體并不會附著在固體上，因此，剩余的固體質量是要小于原本參與反應的反應物的質量，因此，C選項錯誤。而在D選項當中所描述的現象不是化學反應，因此不能夠使用質量守恒定律進行描述。綜上所述，本題的正確選項是B。

二、電荷守恒

例2：有硫酸鉀、硫酸鋁和硫酸所組成單混合溶液，其PH=1，鋁離子的物質的量濃度是0.4mol/L，硫酸根離子的

物質的量濃度是0.8mol/L，則鉀離子的物質的量濃度是多少呢？

A.0.25mol/LB.0.2mol/LC.0.3mol/LD.0.4mol/L

習題解析（一般解法）：由硫酸鉀、硫酸鋁和硫酸的化學式進行推理：硫酸鉀（K2SO4）、硫酸鋁[Al2（SO4）3]、硫酸（H2SO4），在將這三種溶液進行混合后，溶液中的硫酸根的來源也就確定了。在明確溶液的PH值是1后，可以得知溶液當中的c（H+）=10-1mol/L。之后，將溶于溶液中的三種物質電離方程式進行書寫：

K2SO4=2K++SO42-

Al2（SO4）3=2Al3++3SO42-

H2SO4=2H++SO42-

由上述電離方程式可知，通過硫酸電離的硫酸根的物質的量濃度是氫離子的一半，所以硫酸根的物質的量濃度是0.05mol/L;通過硫酸鋁電離出的硫酸根的物質的量濃度是鋁離子的1.5倍，而從題目可知鋁離子的物質的量濃度是0.4mol/L，所以硫酸根的物質的量濃度是0.6mol/L;而通過硫酸鉀溶液電離出的硫酸根物質的量濃度是總硫酸根物質的量濃度減去硫酸鋁和硫酸的，因此數值為0.8mol/L-0.6mol/L-0.05mol/L=0.15mol/L。同時，通過硫酸鉀電離后得到的硫酸根物質的量濃度是鉀離子的一半，所以鉀離子的物質的量濃度是0.15mol/L×2=0.3mol/L。因此，本題的正確答案是C。

三、原子守恒

例3：將適量的濃硝酸和一定量的銅進行反應，在銅被完全溶解后，一共得到22.4毫升的氣體，那么在整個濃硝酸與銅進行作用的過程中，使用的硝酸物質的量是多少？已知銅的質量是38.4毫克，氣體也存在于標準狀況下。

習題解析：這道題目是典型的使用原子守恒進行計算的習題。通過題目中的描述，以及我們對硝酸和銅反應的了解，我們能夠知道，在整個反應的過程中，參與反應的物質是硝酸和銅，生成的物質包含硝酸銅和一氧化氮或者二氧化氮，其中硝酸起到了不同的作用。

具體來說：

當硝酸與銅進行反應時，一部分硝酸起到酸的作用生成硝酸銅，在這一過程中用去的硝酸的物質的量=2n（Cu）=（38.4×10-3）÷64mol×2=1.2×10-3mol;另一部分硝酸起到氧化的作用，不管生成的氣體成分是什么，都是硝酸的還原產物，所以這部分硝酸的物質的量是（22.4×10-3）÷22.4mol=1×10-3mol。所以，在整個反應的過程中，一共消耗的硝酸的物質的量是1.2×10-3mol+1×10-3mol=2.2×10-3mol。

四、電子守恒

例4：硫化亞鐵與一定濃度的硝酸進行反應，生成硝酸鐵、硫酸鐵、二氧化氮、四氧化二氮、一氧化氮和水，當二氧化氮、四氧化二氮、一氧化氮的物質的量之比是1：1：1時，反應物之間的物質的量比是多少呢？

習題解析：此反應是氧化還原反應，在反應過程中的得失電子數是相等的，所以，如若將參與得失電子反應的硫化亞鐵、硝酸的物質的量分別設定為a、b，則根據得失電子守恒，會有a×（1+8）=（b÷4）×1+（b÷4）×2+（b÷4）×3，b=6a。此外，因為起酸性作用的硝酸的物質的量是硝酸鐵的物質的量的三倍，即3×（a-a/3×2）=a，所以，參與反應的硫化亞鐵和硝酸的物質的量之比是a：（a+b）=1：7.

總而言之，守恒法在高中化學教學中具有積極的應用價值，也是教師指導學生提高解題效率的不二法寶。

參考文獻

[1]李睿哲.高中化學的解題思路和技巧[J].科技風，2016（24）：195.

[2]劉霞.守恒法在高中化學解題中的應用分析[J].中學化學教學參考，2016（18）：51.