守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析

李圓

摘要：守恒法常被應(yīng)用于高中化學(xué)習(xí)題解答中，其主要理論依據(jù)為化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過任何改變后的總量、原子或電荷等不變，此理論能夠?qū)⒎彪s的化學(xué)習(xí)題簡單化，能夠使學(xué)生忽略冗余的變化過程，只考慮物質(zhì)內(nèi)在的變化，因此守恒法能夠幫助學(xué)生從宏觀角度上審視化學(xué)內(nèi)部知識，深入理解化學(xué)知識，這對培養(yǎng)學(xué)生的宏觀歸納思維有至關(guān)重要的作用，同時也有助于學(xué)生更為準(zhǔn)確且高效的解答習(xí)題，因此其作為有效的習(xí)題解答方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)知識學(xué)習(xí)中?；诖耍疚闹饕獜馁|(zhì)量守恒、電子守恒、電荷守恒以及物料守恒等多個方面出發(fā)闡述守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：守恒法;高中化學(xué);解題;應(yīng)用分析

引言：守恒法是指任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后總會在能量上保持一致，化學(xué)習(xí)題解答中只需要把握這一要點即可，這個恒定的量可以貫穿在整個習(xí)題解答中，能量不變的定律即被稱之為守恒法。守恒法不僅常被應(yīng)用于物理學(xué)科中，其也是化學(xué)學(xué)科習(xí)題解答的主要理論依據(jù)?；瘜W(xué)知識體系中常見的守恒法包含有電子守恒、質(zhì)量守恒以及電荷守恒等。這些守恒法的本質(zhì)是物理在發(fā)生變化時或反應(yīng)時總有一個不會改變的量，借助這個不會改變的量就能分析出物體在發(fā)生變化前后的反應(yīng)過程，進而幫助學(xué)生梳理化學(xué)知識。

一、質(zhì)量守恒

守恒定律不僅常被應(yīng)用于物理知識體系中，也常見于化學(xué)體系中，化學(xué)物質(zhì)雖然構(gòu)造復(fù)雜且化學(xué)反應(yīng)繁瑣，但反應(yīng)前后的質(zhì)量值遵守守恒定律。化學(xué)反應(yīng)過程雖然復(fù)雜繁瑣，涉及多個化學(xué)物的內(nèi)部構(gòu)造，但其依然遵守能量守恒定律，即化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不變，質(zhì)量相等原理可以作為解題和化學(xué)問題思考的主要依據(jù)，其反應(yīng)前后的總質(zhì)量或反應(yīng)物的總質(zhì)量遵循守恒定律。例如，將5.5g的一氧化碳和氫氣混合，其中一氧化碳的平均分子質(zhì)量為15.5，繼而在混合物中加入定量的氧氣，并對其進行加熱，使其充分的燃燒后再快速放入固體狀態(tài)的過氧化鈉，求問容器中的固體總重是否有所變化。依據(jù)守恒定律，整個化學(xué)反應(yīng)過程中物體質(zhì)量保持不變原理，可以得出固體總重并不會改變。質(zhì)量守恒定律可以衍生出多個解題思維，如反應(yīng)前后的總質(zhì)量、可逆反應(yīng)的總質(zhì)量、結(jié)晶溶質(zhì)的總質(zhì)量等均是質(zhì)量守恒的不變量，以此為解題依據(jù)可以列出化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量等式，從而計算出某種反應(yīng)中所加入的其他物體質(zhì)量。例如，將質(zhì)量為4.2克的一氧化碳和氫氣混合，其平均分子質(zhì)量為14.4，在這樣的物質(zhì)中混入氧氣，使其充分混合后繼而加入過氧化鈉，求問混合后的固體總質(zhì)量增加了多少。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得出化學(xué)物體在化學(xué)反應(yīng)前后的總量不會變，所以無論增加多少氧氣，容器中的固體的質(zhì)量都不會發(fā)生變化。

二、原子守恒

原子守恒中的不變量是指化學(xué)物體的原子總量不變，即化學(xué)物體之間或物體受到高溫變化后在形態(tài)或質(zhì)量上可能會有所變化，但其原子總量一定不會發(fā)生變化。原子守恒常被用于溶液反應(yīng)習(xí)題解答中。例如，將1.0毫升的二氧化碳加入至3Lmol/L的氫氧化鈉溶液中，兩種物體融合后會發(fā)生一定的化學(xué)變化，求問容器中各反應(yīng)物的質(zhì)量比。根據(jù)題目描述，可以得出化學(xué)反應(yīng)式來：2NaOH+ CO2=H2O+Na2CO3，二氧化碳和氫氧化鈉會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，繼而產(chǎn)生碳酸鈉，反應(yīng)生成的碳酸鈉會繼續(xù)與二氧化碳產(chǎn)生發(fā)應(yīng)，最終生成小蘇打，即人們俗稱的純堿。小蘇打是強電解質(zhì)，其極易溶于水，同時也極易被氧化，小蘇打與二氧化碳、水等也會產(chǎn)生反應(yīng)，這樣題目就會變得較為復(fù)雜，但依據(jù)原子守恒定律，物體無論經(jīng)過何種變化，其內(nèi)部的原子是守恒的，這樣該反應(yīng)過程中鈉元素和碳元素不會變化，如此就可以根據(jù)鈉和碳的總量列出二元一次方程式即A+B=0.8mol，A2+B=1mol，繼而可以計算出碳和鈉的比值為3：1，依據(jù)守恒定律可以精簡的計算出元素的比值，從而可以忽略復(fù)雜的化學(xué)等式計算過程。

三、電子守恒

氧化還原幾乎貫穿著整個高中化學(xué)理論基礎(chǔ)，氧化還原理論可以衍生出各種類型的化學(xué)題，也因此常見于高考化學(xué)試題中，對高中生而言，必須掌握氧化還原的原理和過程，才能應(yīng)對復(fù)雜的高考試題，而氧化還原同樣遵守守恒定律。電子守恒與原子守恒類似，該守恒定律的不變量為電子，即反應(yīng)前后溶液中的電子總數(shù)不會發(fā)生變化。

例如下面這道題目，濃度為0.001容量為60毫升的羥氨酸性溶液中加入硫酸鐵，并用高溫加熱，加熱后兩種物質(zhì)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成亞鐵離子，這是一個氧化過程，亞鐵離子會溶于高錳酸鉀溶液中，求問最終產(chǎn)生的氧化物是什么？看似復(fù)雜的變化過程，若將其分解為氧化與還原過程即可迎刃而解，實際上，羥氨酸性溶液只是作為還原劑，亞鐵離子是中間的媒介物質(zhì)，開始被NH2OH從Fe2（SO4）3中將Fe2+還原出來，最后又成了氧化產(chǎn)物。因此實質(zhì)上是電子在NH2OH和KMnO4之間轉(zhuǎn)移，如此便可根據(jù)化學(xué)式計算出氧化物為9。

四、結(jié)語

守恒法是高中階段的化學(xué)知識體系中極為重要的部分，其常被應(yīng)用于高中化學(xué)習(xí)題街道中，通過守恒法的學(xué)習(xí)學(xué)生可以深入了解化學(xué)知識和化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部的構(gòu)造以及內(nèi)部關(guān)系的變化。因此，高中化學(xué)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到守恒法的重要性，使學(xué)生學(xué)會融會貫通，舉一反三。

參考文獻：

[1]鄭明昊. 守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析[J]. 2021（2019-1）：95-96.

[2]熊莉. 守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用探析[J]. 中學(xué)生數(shù)理化：學(xué)研版，2020.