守恒法在高中化學解題中的運用

梁琦

（甘肅省臨洮中學，甘肅 定西 730500）

我們都知道：高考是準確率與速度的較量，在最終結果一致的前提下，誰掌握了方法與技巧，誰贏得了速度，才能成為最后的贏家！因此平時的教學中我們不但要加強計算題的訓練，更重要的是教會學生選擇合適的方法、掌握解題的技巧、分析計算的過程。守恒法在技巧計算中尤為重要,化學問題中總是滲透守恒的思想，掌握一些必要的守恒的思想方法，對于解決化學問題是很有必要的。它的特點在于省去化學反應或變化的中間過程，抓住總結果中某一待定量，根據守恒原理求解。通過學生對元素守恒法、電荷守恒法、電子守恒法等守恒方法應用范圍及應用步驟的理解水平的提升，促進學生高效完成化學題的解答。

一、元素守恒法

這種守恒法是指，在化學反應發生前后，所有物質中包含的元素只是從形式上產生了一些變化，而這些元素的實際種類不會發生變化。

例：向體積為1L 的1mol/L 的NaOH 溶液中加入0.8mol 的CO2，在這種情況下，該溶液中NaHCO3與Na2CO3之間物質的量之比是多少?

解析：在這道題目中，如果學生利用化學反應方程式的方法進行物質的量之比的計算，產生計算步驟相對較多。因此，學生可以利用元素守恒法進行計算：就題目而言，所發生化學反應前后Na 原子與C 原子都符合元素守恒定律。這里分別將NaHCO3與Na2CO3的物質的量設為x 和y。從元素守恒法原理中可以得到Na 原子的計算公式為x+2y=1mol，而C 原子的計算公式為x+y=0.8mol，將這兩個計算公式組合起來可以分別求出x 與y 的值分別為0.6mol 和0.2mol，因此，NaHCO3與Na2CO3之間物質的量之比為3:1。結論與傳統的解題方法相比，守恒法的應用能夠有效縮短學生的解題時間。因此，教師應該將教學重點放在學生對守恒法的理解和應用方面。

二、電荷守恒法

在溶液中,存在著陰、陽離子,由于整個溶液不顯電性,故所有陽離子所帶正電荷總數等于陰離子所帶的負電荷總數。

例:27.2g 鐵粉和氧化鐵的混合物,放入500mL 的稀H2SO4中,發現固體完全溶解,并放出4.48LH2(標況)。加入NH4SCN 溶液,無顏色變化。然后再向溶液中加入2mol/LNaOH 溶液,當溶液呈中性時,消耗NaOH 溶液的體積500mL,求原H2SO4溶液的物質的量濃度。

解析：從題中敘述可知,至少涉及六個反應,用常規解題法非常麻煩;如果不考慮過程,而是抓住反應結果,最后的溶液只是Na2SO4溶液,根據電荷守恒,Na+所帶正電荷數一定等于SO42-所帶負電荷數。又因為:Na+的物質的量即NaOH 的物質的量,SO4

2-的物質的量即H2SO4的物質的量,設H2SO4物質的量濃度為c(H2SO4)。c(H2SO4)×0.5L×2=2mol/L×0.5L c(H2SO4)=1mol/L

三、電子守恒

在氧化還原反應中，還原劑所失的電子等于氧化劑所得的電子。

例：將7.0g 的銅和銀合金全部溶解在一定量的濃硝酸中，放出的混合氣體和0.56L(標準狀況）的氧氣混合，通入水中恰好完全被吸收，則銅銀合金中Cu 的質量是 多少？

解析：一定量的濃硝酸就不能確定還原產物是NO2還是NO,還是混合物，如果通過方程式來解決這個問題就非常復雜和繁瑣的。但如果通過下面的圖示就可以很快讓學生理解其中的關系：NOX所失電子，生成HNO3等于O2所得電子

Cu、Ag 失去的電子 等于HNO3所得電子，生成NOX

從電子得失知：

金屬失去的電子數=HNO3 得電子數=NOX 失電子數=O2 所得電子數

即金屬所失電子數=O2 所得電子數。

設Cu 為Xmol,Ag 為Ymol,則有

2X ＋Y=(0.56/22.4)×4 X=0.025

64X+108Y=7 解得 Y=0.05

合金中銅的質量是 0.025mol×64g/mol=1.6g

守恒方法解題的核心在于對化學變化的縝密分析，在高中化學中采用守恒法通常可以有效避開復雜的解題過程，大大提高解題效率。因而教師在實際教學中可以通過培養學生不斷尋找題中隱含條件的能力，建立起題中某些物之間的守恒關系，從而更好地訓練學生運用守恒法解題的能力。同時還能夠有效培養同學們的辯證思維能力，在掌握化學知識的過程中不斷提升自身的化學素養。