論守恒法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

李發(fā)剛

守恒法在高中化學(xué)教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，并且隨著新課改的深入實(shí)施，對守恒法的應(yīng)用研究也進(jìn)一步加大，其能夠有效簡化學(xué)生的化學(xué)解題過程，切實(shí)提升解題效果的同時，對學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力加強(qiáng)培養(yǎng)，有利于有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文就守恒法的內(nèi)涵及化學(xué)中的應(yīng)用作用進(jìn)行分析，并結(jié)合高中化學(xué)教學(xué)中守恒法的具體應(yīng)用，對化學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行思考和總結(jié)。

新課改的實(shí)施，進(jìn)一步明確了高中化學(xué)教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的新目標(biāo)，使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維及化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)有效提升。其中作為學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分，學(xué)科思想代表著學(xué)生對化學(xué)特性及價(jià)值的基礎(chǔ)認(rèn)識，通過學(xué)科思想的培養(yǎng)，有利于學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的有效提升和全面發(fā)展。在化學(xué)學(xué)科思想方法中，守恒法能夠使學(xué)生對自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，有利于學(xué)生對化學(xué)本質(zhì)有更好的理解，并對學(xué)科知識進(jìn)行充分掌握及靈活應(yīng)用，使學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心不斷增強(qiáng)。

一、守恒法的內(nèi)涵及應(yīng)用作用概述

（一）守恒法的內(nèi)涵

守恒法主要包括能量守恒及質(zhì)量守恒兩方面內(nèi)容。在能量守恒定律方面，其主要針對物質(zhì)變化加大研究力度，通過化學(xué)學(xué)科教學(xué)與能量守恒定律的有效結(jié)合，對物質(zhì)所具有的運(yùn)動不變特性進(jìn)行有效呈現(xiàn)，并對物質(zhì)在守恒及轉(zhuǎn)化方面中具有的基本定律進(jìn)行明確，在哲學(xué)基礎(chǔ)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，形成了實(shí)質(zhì)上物質(zhì)變與不變能夠有效協(xié)調(diào)的理念。通過守恒定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)本質(zhì)有更深入的認(rèn)知和理解，能夠發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后的各種化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量及電子構(gòu)成，遵循守恒法的主要原理，明白發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成物和反應(yīng)物實(shí)現(xiàn)守恒，或某一元素存在質(zhì)量守恒。

在質(zhì)量守恒定律方面，在高中化學(xué)課程中主要分析物質(zhì)組成、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等，并使學(xué)生對物質(zhì)守恒定律加深理解，通過物質(zhì)所具有的普遍規(guī)律及變化， 對化學(xué)反應(yīng)過程中舊物質(zhì)不會出現(xiàn)無端消除以及新物質(zhì)不會無端生成的情況予以明確，只會存在物質(zhì)即有結(jié)構(gòu)及形態(tài)的改變，所以學(xué)生通過提高對質(zhì)量守恒定律的認(rèn)知，能夠?yàn)樽匀豢茖W(xué)知識學(xué)習(xí)及能力的提升提供有力支撐，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素質(zhì)的有效提升。

（二）守恒法在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

作為化學(xué)學(xué)科體系中的重要基本要素，化學(xué)學(xué)科思想代表著化學(xué)學(xué)科的核心，其中守恒思想具有獨(dú)特性，也是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中首先接觸的具有實(shí)質(zhì)性意義的學(xué)科思想?；瘜W(xué)學(xué)科作為重要的自然科學(xué)，其包括微觀探析及宏觀辨識、理論學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作等各個層面和環(huán)節(jié)，其中化學(xué)學(xué)科思想貫徹始終，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)及發(fā)展能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，并為其化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)提升提供有利條件，在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)過程中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。其次，化學(xué)守恒法能夠根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中發(fā)揮無可替代的作用，通過守恒思想的運(yùn)用，使學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)本質(zhì)有更深層次的理解，使其問題解決能力有效提升，對其思維水平發(fā)展起到促進(jìn)作用，從而有利于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心概念的形成[1]。另外，在實(shí)際化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)積極引入守恒思想，與教學(xué)形式加強(qiáng)聯(lián)系，使學(xué)生學(xué)習(xí)知識更加輕松，同時能夠?qū)瘜W(xué)規(guī)律有更高效、更深入的理解和掌握，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及核心素養(yǎng)得到全面提升。

二、在高中化學(xué)教學(xué)中守恒法具體應(yīng)用分析

在高中化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)物質(zhì)及其變化包括離子反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)等相關(guān)內(nèi)容及知識點(diǎn)，其中能夠體現(xiàn)電荷守恒、電子守恒規(guī)律;在化學(xué)反應(yīng)過程中，各種能量之間的互相轉(zhuǎn)化，能夠反映出化學(xué)反應(yīng)中的能量守恒規(guī)律。因此通過守恒法的應(yīng)用，能夠針對化學(xué)變化中所涉及的物質(zhì)守恒問題進(jìn)行分析和計(jì)算，同時教師在具體教學(xué)中，以能量守恒或物質(zhì)守恒作為入手點(diǎn)，結(jié)合物質(zhì)變化前后或化學(xué)反應(yīng)前后存在的不變量，使學(xué)生加深對化學(xué)知識和規(guī)律的理解，對其學(xué)科思想加強(qiáng)培養(yǎng)，同時通過守恒法的應(yīng)用，使問題題目分析更加輕松、容易，使解題效率有效提升。守恒法具體應(yīng)用時教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)知識點(diǎn)如下表所示。

（一）能量守恒

基于基本能量守恒理想，對化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究時，主要集中于微觀層變，對物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后，原子總質(zhì)量不會出現(xiàn)變化的特點(diǎn)予以明確，并在化學(xué)學(xué)科解題過程中，通過物質(zhì)能量守恒定律的應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行全面分析，使學(xué)生的計(jì)算步驟得以有效簡化， 使浪費(fèi)的運(yùn)算時間問題得以有效改善。

如將KOH 固體放置在空氣中，靜置一段時間后，對固體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析可以得出：其中K2 CO3 含量是 37. 3%，含水量是8% ，在此狀況下如將其將1g的固體樣品與一定量的鹽酸進(jìn)行中和，再將多余的鹽酸與KOH溶液中和，并且恰好實(shí)現(xiàn)完全中和的情況下，等其完全蒸發(fā)后所得到的固體是多少？ 針對此問題，教師如采用一般的解決方法，其解題過程較為繁雜，也極容易導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)答案錯誤的情況，而通過能量守恒定律的有效應(yīng)用，能夠有效簡化解題過程，提高解決效率及解題正確性。

（二）原子守恒

作為化學(xué)變化中的最小微粒，原子在化學(xué)反應(yīng)前后應(yīng)保持其個數(shù)的不變，這叫原子守恒原理。教師在學(xué)生解題過程中，應(yīng)結(jié)合此原理對學(xué)生加強(qiáng)指導(dǎo)，防止學(xué)生在解題時對物質(zhì)發(fā)生的各類化學(xué)反應(yīng)以及物質(zhì)初始狀態(tài)等過度關(guān)注，同時有利于學(xué)生對必要的關(guān)系式進(jìn)行有效構(gòu)建，從而使問題得以解決[2]。

如現(xiàn)在將 Fe、FeO、Al、Al2 O3 混合共同組成新的混合物，再將混合物與H2 SO4 溶液進(jìn)行充分反應(yīng)，最終獲得反應(yīng)氣體。目前已知道混合物中所含物質(zhì)百分比含量，如想將溶液里的陽離子以氫氧化物形式進(jìn)行完全沉淀， 則應(yīng)當(dāng)加入多少溶液體積量的NaOH？在進(jìn)行此問題分析及探究時，學(xué)生需要明確相關(guān)各物質(zhì)的反應(yīng)情況，同時因本問題所涉及的公式較多、范圍較廣以及未知數(shù)較多，如果運(yùn)用常規(guī)方法進(jìn)行解題，極容易因計(jì)算量過大而增加錯誤發(fā)生的幾率，使學(xué)生解決化學(xué)問題的自信心受到打擊，因此可通過原子守恒原理的運(yùn)用，使此類問題解決更加輕松，并且有效保證答案的準(zhǔn)確率。

（三）電荷守恒

在化學(xué)教學(xué)過程中，針對溶液或者物質(zhì)呈現(xiàn)電中性時，通常會涉及物質(zhì)內(nèi)部或溶液內(nèi)部電荷守恒的問題。電守恒原理即陽離子帶電量之和與陰離子帶電量之和能夠保持一致，通過此原理的應(yīng)用，能夠使上述化學(xué)問題得到有效解決，并且學(xué)生只需對反應(yīng)前后形成物質(zhì)的有效識別和確定，而無須對反應(yīng)中間過程進(jìn)行過多思考，大幅提升解題效率。

如在濃硝酸中將一定量的鎂銅合金進(jìn)行完全溶入，并與其發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時產(chǎn)生了N2O4和NO2，另外在反應(yīng)后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，使其生成沉淀物，這時沉淀物質(zhì)量是多少？在解決此題目時，根據(jù)題目已知條件，能夠確定其涉及的反應(yīng)類型，并通過電荷守恒法的應(yīng)用，對反應(yīng)方程式進(jìn)行明確，最終通過分析可以得出所生成的沉淀物成分主要為Cu（OH）2及Mg（OH）2。并且通過電荷守恒的應(yīng)用，能夠得出鎂離子和銅離子所帶正電荷的總物質(zhì)的量與鎂銅合金失去電荷的總物質(zhì)的量相一致，電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量與兩種氣體所轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量相同。

三、教學(xué)思考及總結(jié)

針對化學(xué)變化的連續(xù)性、動態(tài)性，為了更好地對變化過程進(jìn)行研究，需要對其變化細(xì)節(jié)加強(qiáng)分析，同時極容易在一定條件下因?yàn)闊o法找到問題的解決途徑和思路而陷入困境，因此為了避免使變化過程研究得到有效開展，需要對變換過程進(jìn)行簡化，通過整體思維的應(yīng)用，對不變的量進(jìn)行探究，從而使思維方法更具層效性、系統(tǒng)性和概括性，使問題解決過程更加簡單明了[3]。如針對較為復(fù)雜的電化學(xué)問題時，因其通常要求計(jì)算陽極或陰極所析出產(chǎn)物多少，在實(shí)際解題過程中，可結(jié)合兩極得失電子守恒的方法，建立兩者的內(nèi)在聯(lián)系，對關(guān)系式進(jìn)行列舉，從而得到最終正確答案。另外，在離子方程式及離子共存問題解決中，可應(yīng)用電荷守恒思想或元素守恒思想。同時要求學(xué)生能夠?qū)λ\(yùn)用化學(xué)思想進(jìn)行準(zhǔn)確把握，使問題解決效率和水平有效提升。

在高中化學(xué)日常教學(xué)中，教師應(yīng)將新舊知識講授與守恒法有效結(jié)合，對學(xué)生在解題過程中的學(xué)科思想方法加強(qiáng)培養(yǎng)，使其能夠從根本上對化學(xué)學(xué)科思想進(jìn)行理解和掌握，也使學(xué)習(xí)能力及化學(xué)核心素養(yǎng)得到有效提升。另外，只有確保學(xué)生對化學(xué)學(xué)科思想進(jìn)行靈活應(yīng)用，并在日常生活中實(shí)現(xiàn)知識遷移，對所遇到的實(shí)際問題進(jìn)行解決，才能充分體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的有效性。

四、結(jié)語

作為高中生化學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，化學(xué)學(xué)科思想培養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科教學(xué)的重要目標(biāo)，要求學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)學(xué)科的特征及其內(nèi)在的價(jià)值，以及化學(xué)理論的形成與本質(zhì)有所了解和認(rèn)識，并對學(xué)生自身系統(tǒng)的知識進(jìn)行有效構(gòu)建，促進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng)的提升和發(fā)展。另外，學(xué)生需要充分掌握守恒法，有利于學(xué)生對化學(xué)難題進(jìn)行有效解決，同時要求教師采用更具針對性的教學(xué)，對學(xué)生解題技巧加強(qiáng)培養(yǎng)，對守恒法應(yīng)用例題加強(qiáng)講解，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁銀麗.論守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].成才之路，2018（36）：83.

[2]馬曉艷.守恒法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].合肥：合肥師范學(xué)院，2020.

[3]齊璟煜.論守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].高中數(shù)理化，2019（2）.