摭谈守恒法在化学解题中的几点应用

唐步芹

摘要：化学相比于其他课程来说是一门比较简单的学科，只要掌握了解题思想，就可以以不变应万变，自主解决各种各样类型的化学题，化学中较为经典的解题方法要數守恒法和平衡法了。本文就守恒法在高中化学解题中的几点应用略谈粗浅的认知。

关键词：高中化学  守恒法   应用

守恒法包括的内容有很多，比如，元素守恒、物料守恒、电子守恒、电荷守恒、质量守恒等等，它们的本质在于抓住化学反应前后不变的量，在不变的量中找到未知量之间的相互联系。接下来，我将会从以下三点入手，简述守恒法的具体应用。

一、元素守恒法，种类不变

元素守恒，就是在化学反应前后尽管物质的种类会发生变化，状态也有可能会发生变化，但是元素的种类和个数却不会发生变化。在化学计算中，抓住反应前后元素守恒，就可以找到做题的切入点，进而简化做题思路，提高解题效率。

比如， 把2.1g的铝和过氧化钠的混合物投入水中，待二者反应完全且溶液中没有多余的固体时，加入浓度为2mol/L，体积为50.00ml的盐酸，反应一段时间后，恰好能将先前反应的沉淀物溶解掉，试求解原混合物中铝和过氧化钠的质量。在看到这道题时，学生第一反应想到要把铝和过氧化钠的质量设为未知数x和y，但是大部分同学会忽略掉前后反应过程中，元素是守恒的，这一基本的化学常识，就会导致看到题却不知道如何下手，继续往下解题很困难等一些问题。我用守恒法带领学生梳理题意，首先，仔细观察题目可以找到两个关键词“反应完全”和“恰好”，从这中间我们可以知道，整个反应过程都是适量的，换句话说，也就是反应是按照化学方程式中各物质的配比进行的，并且加入盐酸反应后，溶质变成了氯化铝和氯化钠，可以列出方程式：6HCl+2Al=2AlCl3+3H2↑，4HCl+2Na2O2=4NaCl+2H2O+O2↑，根据质量守恒，可列式得：27g/mol×x+78g/mol×y=2.1g，根据Na、Al、Cl元素守恒，得知数量关系：Al-AlCl3，Na2O2-2NaCl，列式可得：3x+2y=2mol/L×0.05L。联立，求解得x=0.02mol，y=0.02mol，所以Al和Na2O2的质量分别为：0.54g和1.56g。

类似于这样的题型，教师在讲解时要注重思维的引导，重点不是要告诉学生习题的正确答案，而是要学会使用元素守恒法巧解化学题，抓住前后反应元素种类不变，理解元素守恒法的内涵以及适用范围，使用起来会使计算更加简单便捷。

二、电荷守恒法，总数不变

由于溶液呈电中性，所以溶液中的正负电荷总数相等，也就是溶液中的阴离子数等于阳离子数，并且不会因为发生了化学反应而导致阴阳离子总数发生改变，这就是电荷守恒法。在一些溶液的题型中，使用电荷守恒会快速找到阴阳离子间的代数关系，化繁为简。

比如，将镁带在空气中燃烧所得到的产物投入到100mL、0.9mol/L的硝酸溶液中，加入40mL、1.8mol/L的氢氧化钠溶液用来中和多余的硝酸，再加入足够量的氢氧化钠，使氨气能够完全蒸发。同时，使用足量的硝酸溶液来吸收蒸发的氨气，已知氨的质量为0.204g，求解镁带的质量。这道题如果按照传统的做法，需要写出整个过程中的反应方程式，找到Mg、HNO3和NH3之间的比例关系，联系已知条件，在已知和未知之间建立桥梁，列出比例式，代入数据求解镁带的质量。这样计算会比较麻烦，需要写出很多方程式找关系列式子;这时，教师可以引入电荷守恒，首先，找到溶液中的阴阳离子：Mg2+、NH4+、Na+、NO3-，用阳离子的带电荷数与物质的量的乘积恒等于阴离子带电荷数与物质的量的乘积，可列式：n（Mg2+）×2+n（NH4+）+n（Na+）=n（NO3-），由于NH3全部来源于NH4+，故n（NH4+）==0.012mol，代入数据得：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。

经过两种方法的对比，使学生能够明显地感觉出来电荷守恒解决化学题的巧妙之处，电荷守恒，只需找到溶液中的阴阳离子，并且根据阴阳离子总数相等列出等式，就可以直接求未知量，这样不仅大大缩短了做题时间，而且还提高了学生的解题能力。

三、化合价守恒法，正负不变

化合价守恒，是指化合物整体化合价为0，也就其中各个元素化合价的代数和为0，通过这个可以算出化合物中未知元素的化合价，在计算题中，不需要写出完整的化学方程式也可以进行计算，使得计算过程简洁不易出错。

比如，在氯化钠和溴化钠的混合溶液中加入400mL、0.2mol/L的硝酸银溶液后，生成了9.5g的沉淀;经过过滤，在滤液中加入足量的盐酸后，生成了2.87g的沉淀。试求解：原来的溶液中Cl-和Br-的质量。 这道题要求离子质量，有些同学可能会先写出反应方程式，根据反应方程式，通过元素守恒找到Cl元素、Br元素与已知元素之间的关系，列出比例式子，代入数据，解出两个离子的质量。这样解题虽然是正确的，但是，经过这一系列思考后，我们可以发现，这种方法其实是很麻烦的，并且步骤越多，就越容易出错。当我们使用化合价守恒去解题的时候，就只需要找到正化合价与负化合价的离子，并且使它们总数恒相等就可以了。基于本题，需要先设出物质的质量，即：设AgCl的质量为x，那么AgBr的质量为9.5-x，根据化合价守恒：×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。

通过对比，让学生对化合价守恒理解的更加深刻了，在一些比较复杂的题目或者毫无头绪的题中，巧用化合价守恒就可以减少很多思考以及计算的过程。教师一定要多让学生练习化合价守恒，潜移默化地向学生灌输守恒思想。

守恒法是高中化学的基础，求解化学题时，不需要看中间过程，只需要找到开始与终止这两个状态，把握其中的不变的量，建立等式关系，高效求解化学计算题，培养学生的化学素养，激发学生对于化学的学习兴趣。