巧思解題關鍵突破點 培養學生守恒思想

迮思泉

(江蘇省高郵中學,江蘇,揚州 225600)

在熟練掌握大量化學知識的基礎上,學生要根據題目分析出隱含條件的守恒關系,其中包括最常見的元素守恒、電子守恒、質量守恒等(如圖1所示),因此學生應首要判斷題目中給出的是宏觀還是微觀條件,繼而再判斷應用哪一種守恒法[1].

圖1 守恒法的類型

元素與化合物相關變化作為考試內容占比較大的知識點,學生在復習時應學會構建元素與其化合物的關系圖,將元素作為主干,將含此元素的離子或各種化合物作為枝干畫出系統網絡及如何循環的路徑.以硫元素為例,學生需鍛煉到可以自己畫出元素與化合物相互轉化的路徑(如圖2所示),搭建整體架構,繼而可以清晰的觀察硫元素的去向,從而更好地應用守恒法.

圖2 硫及其化合物的轉化關系

1 質量守恒法

1.1 解題原理

以宏觀角度看質量守恒即為反應前后元素的守恒、質量的守恒,以微觀角度看則是反應前后所有微觀的粒子如原子、離子的種類、質量、個數都沒有變化[2],但要注意的是分子數量可能會改變,因此可以總結為如圖3所示的原理.

圖3 質量守恒原理

1.2 解題關鍵

應用質量守恒法時,要區分出題目哪些物質參與了化學反應,哪些沒有,在求解時要將未參加化學反應的物質剔除.

1.3 例題解析

例1已知一容器內混合氣體由一氧化碳和氫氣組成,已知氣體質量為4 g,相對分子質量為9.2,向容器中注入氧氣并點燃,再將氣體通入到足量的過氧化鈉,求固體質量增加了多少?

分析(1)不應用質量守恒法:

先列CO和H2的物質的量的一元二次方程組,求解出CO和H2的物質的量,再根據一氧化碳和氫氣燃燒的化學方程式求出生成物二氧化碳和水的物質的量,最后再根據CO2和H2O與過氧化鈉反應的化學方程式求出生成物的質量,得出增加的固體質量.整個求解步驟需要將所有反應過程都列出并計算各個步驟生成物的量.

(2)應用質量守恒法:

先將所有化學方程式列出,可簡寫得出關系式

固體過氧化鈉全部轉化為氫氧化鈉,增加的NaOH質量全部來源于氫氣,又通過簡寫的關系式

得出,所有的Na2CO3增加的質量全部來源于一氧化碳,因此可以直接得出增加的質量為氣體質量4 g.

由上述兩種解題方法可以清晰看出應用守恒法的便捷性,只要理清化學反應路徑,將反應后物質實質增加元素的來源找到,就可以應用質量守恒法,反應前后物質的質量不變,推出反應后固體增加的質量.而普通做法就需要列出整個化學反應的步驟及方程式,并計算出每一步生成物的質量或物質的量,再求出最后固體增加的質量,解題過程繁瑣負責,計算量大,反而容易出錯.

2 電荷守恒

2.1 解題原理

電解質溶液是呈電中性的,因此溶液中:陽離子所帶電荷數=陰離子所帶電荷數,即正負電荷的代數和等于0;可將此方法總結為公式:

其中,a、b表示溶液中共有a種陽離子和b種陰離子,mi表示第i種陽離子所帶電荷數,nj為第i種陽離子所帶電荷數,c(Xim+)代表第i種陽離子的濃度(或物質的量),同理c(Yjn-)代表陰離子的,再將所有a種陽離子和b種陰離子按公式相乘相加,等式兩邊相等.

2.2 解題關鍵

2.3 例題解析

分析(1)按照化學式特點常規推斷:

(2)若應用電荷守恒法:

公式,可推出

上述兩種做法都可以求解此題,但明顯電荷守恒法要更方便快捷,第一種方法需要求解的步驟、計算量都要比守恒法多,若物質再多兩到三種很容易出現錯誤,且作為選擇或填空題,若題中未要求求出所有物質各離子濃度,顯然第一種方法多出的計算會減緩做題速度,而守恒法可在不需要考慮每一種物質的電離方程式,只需要按照公式快速解出所求問題.可見掌握電荷守恒法不僅可以提高開拓解題思路,還可以省去多余解題步驟,提高解題效率,節省答題時間.

3 多種守恒法綜合應用

3.1 解題原理

高考選擇填空題若考查守恒法一般只考單一守恒法,如電子守恒、元素守恒等,但大題多數會將多個守恒法結合在一起考查,如原子守恒法和電荷守恒法相結合.

3.2 例題解析

例3葡萄酒中含有食品抗氧化劑Na2S2O5,可以用碘液標準液來測試葡萄酒中抗氧化劑的含量,現取100 mL樣品,向里滴加0.01 mol·L-1碘液,共消耗了20 mL,則離子方程式為____.

再由電荷守恒、原子守恒得知,左右兩邊需要補填水及氫離子,而H2O前面添加的系數則根據質量守恒、電荷守恒判斷為3,H+前的系數為6,最終確定離子方程式是

解化學習題需要系統地反思和復習,循規蹈矩地按照反應順序解題方法并不適用于所有題目.即使做了再多也提高不了化學思維能力,只有將多變的題型總結反思,掌握解題技巧,并從新舊知識中,探究守恒法、構造法等多種解題方法,才能尋找到解題的突破點[3],學生需要經常舉一反三,觀察題目特點,熟練運用各種守恒方法解題,從而加深自己的守恒思想.