摭談守恒法在化學解題中的幾點應用

唐步芹

摘要：化學相比于其他課程來說是一門比較簡單的學科，只要掌握了解題思想，就可以以不變應萬變，自主解決各種各樣類型的化學題，化學中較為經典的解題方法要數守恒法和平衡法了。本文就守恒法在高中化學解題中的幾點應用略談粗淺的認知。

關鍵詞：高中化學? 守恒法? ?應用

守恒法包括的內容有很多，比如，元素守恒、物料守恒、電子守恒、電荷守恒、質量守恒等等，它們的本質在于抓住化學反應前后不變的量，在不變的量中找到未知量之間的相互聯系。接下來，我將會從以下三點入手，簡述守恒法的具體應用。

一、元素守恒法，種類不變

元素守恒，就是在化學反應前后盡管物質的種類會發生變化，狀態也有可能會發生變化，但是元素的種類和個數卻不會發生變化。在化學計算中，抓住反應前后元素守恒，就可以找到做題的切入點，進而簡化做題思路，提高解題效率。

比如， 把2.1g的鋁和過氧化鈉的混合物投入水中，待二者反應完全且溶液中沒有多余的固體時，加入濃度為2mol/L，體積為50.00ml的鹽酸，反應一段時間后，恰好能將先前反應的沉淀物溶解掉，試求解原混合物中鋁和過氧化鈉的質量。在看到這道題時，學生第一反應想到要把鋁和過氧化鈉的質量設為未知數x和y，但是大部分同學會忽略掉前后反應過程中，元素是守恒的，這一基本的化學常識，就會導致看到題卻不知道如何下手，繼續往下解題很困難等一些問題。我用守恒法帶領學生梳理題意，首先，仔細觀察題目可以找到兩個關鍵詞“反應完全”和“恰好”，從這中間我們可以知道，整個反應過程都是適量的，換句話說，也就是反應是按照化學方程式中各物質的配比進行的，并且加入鹽酸反應后，溶質變成了氯化鋁和氯化鈉，可以列出方程式：6HCl+2Al=2AlCl3+3H2↑，4HCl+2Na2O2=4NaCl+2H2O+O2↑，根據質量守恒，可列式得：27g/mol×x+78g/mol×y=2.1g，根據Na、Al、Cl元素守恒，得知數量關系：Al-AlCl3，Na2O2-2NaCl，列式可得：3x+2y=2mol/L×0.05L。聯立，求解得x=0.02mol，y=0.02mol，所以Al和Na2O2的質量分別為：0.54g和1.56g。

類似于這樣的題型，教師在講解時要注重思維的引導，重點不是要告訴學生習題的正確答案，而是要學會使用元素守恒法巧解化學題，抓住前后反應元素種類不變，理解元素守恒法的內涵以及適用范圍，使用起來會使計算更加簡單便捷。

二、電荷守恒法，總數不變

由于溶液呈電中性，所以溶液中的正負電荷總數相等，也就是溶液中的陰離子數等于陽離子數，并且不會因為發生了化學反應而導致陰陽離子總數發生改變，這就是電荷守恒法。在一些溶液的題型中，使用電荷守恒會快速找到陰陽離子間的代數關系，化繁為簡。

比如，將鎂帶在空氣中燃燒所得到的產物投入到100mL、0.9mol/L的硝酸溶液中，加入40mL、1.8mol/L的氫氧化鈉溶液用來中和多余的硝酸，再加入足夠量的氫氧化鈉，使氨氣能夠完全蒸發。同時，使用足量的硝酸溶液來吸收蒸發的氨氣，已知氨的質量為0.204g，求解鎂帶的質量。這道題如果按照傳統的做法，需要寫出整個過程中的反應方程式，找到Mg、HNO3和NH3之間的比例關系，聯系已知條件，在已知和未知之間建立橋梁，列出比例式，代入數據求解鎂帶的質量。這樣計算會比較麻煩，需要寫出很多方程式找關系列式子;這時，教師可以引入電荷守恒，首先，找到溶液中的陰陽離子：Mg2+、NH4+、Na+、NO3-，用陽離子的帶電荷數與物質的量的乘積恒等于陰離子帶電荷數與物質的量的乘積，可列式：n（Mg2+）×2+n（NH4+）+n（Na+）=n（NO3-），由于NH3全部來源于NH4+，故n（NH4+）==0.012mol，代入數據得：2n（Mg2+）+0.012mol+0.04L×1.8mol/L=0.1L×0.9mol/L，n（Mg2+）=0.003mol，m=0.003mol×24g/mol=0.072g。

經過兩種方法的對比，使學生能夠明顯地感覺出來電荷守恒解決化學題的巧妙之處，電荷守恒，只需找到溶液中的陰陽離子，并且根據陰陽離子總數相等列出等式，就可以直接求未知量，這樣不僅大大縮短了做題時間，而且還提高了學生的解題能力。

三、化合價守恒法，正負不變

化合價守恒，是指化合物整體化合價為0，也就其中各個元素化合價的代數和為0，通過這個可以算出化合物中未知元素的化合價，在計算題中，不需要寫出完整的化學方程式也可以進行計算，使得計算過程簡潔不易出錯。

比如，在氯化鈉和溴化鈉的混合溶液中加入400mL、0.2mol/L的硝酸銀溶液后，生成了9.5g的沉淀;經過過濾，在濾液中加入足量的鹽酸后，生成了2.87g的沉淀。試求解：原來的溶液中Cl-和Br-的質量。 這道題要求離子質量，有些同學可能會先寫出反應方程式，根據反應方程式，通過元素守恒找到Cl元素、Br元素與已知元素之間的關系，列出比例式子，代入數據，解出兩個離子的質量。這樣解題雖然是正確的，但是，經過這一系列思考后，我們可以發現，這種方法其實是很麻煩的，并且步驟越多，就越容易出錯。當我們使用化合價守恒去解題的時候，就只需要找到正化合價與負化合價的離子，并且使它們總數恒相等就可以了。基于本題，需要先設出物質的質量，即：設AgCl的質量為x，那么AgBr的質量為9.5-x，根據化合價守恒：×1+×1+×1=0.4×0.2×1，解得x=5.74，那么m（Cl-）=5.74g×=0.71g，m（AgBr）=9.5g-5.74g=3.76g，m（Br-）=3.76g×=1.6g。

通過對比，讓學生對化合價守恒理解的更加深刻了，在一些比較復雜的題目或者毫無頭緒的題中，巧用化合價守恒就可以減少很多思考以及計算的過程。教師一定要多讓學生練習化合價守恒，潛移默化地向學生灌輸守恒思想。

守恒法是高中化學的基礎，求解化學題時，不需要看中間過程，只需要找到開始與終止這兩個狀態，把握其中的不變的量，建立等式關系，高效求解化學計算題，培養學生的化學素養，激發學生對于化學的學習興趣。