巧用“守恒法” 助力高中化学解题

摘" 要：化学作为一门自然科学类学科，融合了生物学、物理学、地理学等内容，是一门非常重要的基础学科.在化学教学中，守恒法是最基本的化学解题方法，它包含许多内容，如质量守恒、元素守恒、电子守恒等，渗透高中化学学科的全部内容.近年来，高考化学试题中与化学守恒相关的题较多，考查方式也丰富多彩，因此，本文以真实的化学题为例，主要研究守恒法在高中化学中的应用.

关键词：高中化学；守恒法；解题

中图分类号：G632""" 文献标识码：A""" 文章编号：1008-0333（2024）22-0139-03

收稿日期：2024-05-05

作者简介：柴改凤（1978.9—），女，陕西省商洛人，本科，中学一级教师，从事高中化学教学研究.

在高中化学教学中，教师不仅要重视培养学生逻辑思考能力和思维能力，提高学生的化学学科素养，还应该要求学生掌握丰富的化学知识和解题方法.其中，守恒法是学生必须掌握的基础解题方法，教师要引导学生深入理解和应用，切实提高学生的化学解题效率.1" 守恒法

守恒法是高中化学解题中一种重要的解题方法，其原理是化学反应前后，某些物理量和化学量的始态和终态保持不变［1］.运用化学守恒法，不必考虑过程，也不考虑途径，只需分析化学变化中某些物理量和化学量的初始状态、最终状态，进而达到简化解题过程，加快解题效率的作用.守恒法一般可以分为质量守恒、元素守恒、电子守恒、电荷守恒等内容.

2" 守恒法在高中化学解题中的应用

2.1" 质量守恒

化学反应是指旧分子破裂，变为原子，原子重新组合成新分子的过程.通常来说，判断一个反应是否为化学反应的方法是看反应是否生成新的分子.质量守恒就存在于化学反应中，它是指在化学反应前后，反应物与生成物的总质量保持不变［2］.高中化学试题中，质量守恒原理是解决各类化学问题的重要依据.

题目" 在一个密闭容器中有X、Y、Z、Q四种物质，一定条件下充分反应，经测得反应前后各物质的质量如表1所示.

表1" 反应前后各物质的质量

物质XYZQ反应前的质量/g410125反应后的质量/gm

21109

下列说法中不正确的是（" ）.

A.该化学反应为分解反应

B.该化学反应中，参加反应的X、Q质量比为1∶4.

C.m为0

D.若Q为O2，该反应为氧化还原反应

思路分析" 根据质量守恒可知，化学反应前后物质的总质量保持不变，求出待测值m，然后根据四种物质反应前后的质量变化，判断出反应物和生成物，最后对选项中含有的特殊条件展开分析.

解析" 根据题意，由质量守恒定理可知，4 g+10 g+1 g+25 g=m g+21 g+10 g+9 g，求得m=0，选项C正确.已知化学反应前后，某物质质量减少，则为反应物；某物质质量增加，则为生成物；某物质质量保持不变，可能是催化剂.观察表格可以看出，X、Q化学反应前后质量减少，为反应物，Y、Z化学反应前后质量增加，为生成物，所以该化学方程的符号表达方式为：X+Q→Y+Z.分解反应是指由一种物质生成两种或两种以上的物质，所以该化学反应不是分解反应，选项A错误.接着分析剩余的两个选项.选项B，求参加反应的X、Q质量，即求X、Q反应前后的质量差值，参加反应的X质量：4 g-0 g=4 g，参加反应的Q质量：25 g-9 g=16 g，所以，参加反应的X、Q质量比为1∶4，选项B正确.选项D，若Q为O2，则化学反应方程式的表达方式为X+O2→Y+Z，任何物质与O2的反应一定是氧化反应，选项D正确.综上，答案为A.

2.2" 元素守恒

元素守恒又叫物料守恒，是溶液中重要的守恒关系之一，它是指化学反应前后各物质的元素种类未发生变化，各元素原子的个数也不变.依据元素守恒解化学题时，要先找到反应前后粒子的对应关系，再通过守恒关系计算出结果.

题目" 取一定量的氧化铁和氧化铜的混合物，加入9.8%的稀硫酸充分反应.反应结束后，消耗稀硫酸共100 g，求原混合物中氧元素的质量是g.

思路分析" 本题已知量较少，需要深度挖掘题目中蕴含的守恒关系.解此题时，学生先列出两个化学方程式，通过观察分析化学方程式，可以看出硫酸中的氧元素和氧化铁、氧化铜的氢元素结合生成了水，也就是说硫酸中氢元素的质量等于生成物水中氢元素的质量.生成物水中的氧元素的质量全部来源于氧化铁、氧化铜的氧元素质量.要想求原混合物中氧元素的质量，可通过求出生成物水中的氧元素的质量；想知道生成物水中氧元素的质量，可通过求出生成物水中氢元素的质量；想计算出生成物水中氢元素的质量，则可以转换成求硫酸中氢元素的质量.

解析" 根据题意，两个化学方程式为Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4CuSO4+H2O，通过分析可以知道，氧化铁、氧化铜中氧元素的质量就是生成物水中氧元素的质量，硫酸中氢元素的质量等于生成物水中氢元素的质量.已知，化合物中各元素质量比=各元素的相对原子质量×原子个数之比，所以水中氢元素与氧元素的质量之比是1∶8，则m（H）=100 g×9.8%×298=0.2 g，氧元素的质量是氢元素质量的8倍，可求得氧元素的质量为1.6 g.

2.3" 电子守恒

遵循电子守恒的前提是掌握氧化还原反应，其特点是，在反应过程中，氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数.解题时，需要先找出哪个是氧化剂、还原剂，并根据其物质的量以及每mol的得失电子量，再通过列等式计算.

题目" 向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu（NO3）2.在所得溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，积淀质量为39.2 g.以下相关说法不正确的选项是（" ）.

A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1

B.硝酸的物质的量浓度为2.6 mol/L

C.产生的NO在标准情况下的体积为4.48 L

D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.2 mol

思路分析" 先写出化学反应方程式，然后分析氧化还原反应过程中的顺序，遵循强者优先原则然后利用电子守恒等守恒定理，根据选项依次分析解决问题.

解析" 由题意，可写出化学方程式2Cu+Cu2O+10HNO34Cu（NO3）2+2NO+5H2O，NaOH+HNO3NaNO3+H2O，Cu（NO3）2+2NaOHCu（OH）2↓+2NaNO3，最终溶液呈中性，所以此时溶液中的溶质为NaNO3，可知，n（NaNO3）=n（NaOH）=1.0 mol/L×1.0 L=1 mol；沉淀物为Cu（OH）2，可知，n［Cu（OH）2］为39.2 g98 g/mol=0.4 mol.已知，化学反应前后，铜元素守恒，所以n（Cu）+2n（Cu2O）=n［Cu（OH）2］=0.4 mol.A选项中，设Cu的物质的量为x mol，Cu2O的物质的量为y mol，根据刚刚的铜元素守恒，x+2y=0.4；根据质量，64x+144y=27.2，联立x+2y=0.464x+144y=27.2，解得x=0.2y=0.1，所以Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，选项A正确.B选项中，已知，Cu、Cu2O与硝酸反应时，Cu、Cu2O为还原剂，失去电子，硝酸为氧化剂，得到电子，根据电子守恒可知，2n（Cu）+2n（Cu2O）=3n（NO），所以3n（NO）=2×0.2+2×0.1=0.6 mol，解得n（NO）=0.2 mol；氮元素守恒，可知n（HNO3）=n（NO）+n（NaNO3），所以n（HNO3）=0.2 mol+1 mol=1.2 mol.已知硝酸的物质的量以及原硝酸溶液的体积，可知原硝酸溶液的浓度为1.2 mol0.5 L=2.4 mol/L，B错误.C选项中，根据前面计算，n（NO）=0.2 mol，所以产生的NO在标准情况下的体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L，C正确

.D选项中，加入NaOH溶液后，根据化学反应的强度，NaOH会先和剩余的硝酸反应，再和Cu（NO3）2反应，设Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为a mol，a（HNO3）+2n［Cu（NO3）2］=

n（NaNO3），所以a（HNO3）=n（NaNO3）-2n［Cu（NO3）2］=1 mol-2×

0.4 mol=0.2 mol，D正确.综上，答案为B.

2.4" 电荷守恒

电荷守恒是指在化学反应前后，反应物的电荷总数与生成物的电荷总数相等.近年来，高中化学试题中电荷守恒的内容越来越频繁，是考试的热点，它多应用在离子反应、化学方程配平等，要求高中生必须掌握.

题目" 50 mL 1 mol/L的CH3COOH与100 mL的氢氧化钠溶液混合，混合后所得溶液的pH=7，对此，关于该溶液中离子浓度的大小关系说法不正确的是（" ）.

A.c（Na+）=c（CH3COO-）

B.c（Na+）=c（CH3COO-）＞c（H+）=c（OH-）

C.c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-）

D.100 mL氢氧化钠溶液浓度为0.5 mol/L

思路分析" 本题是高中化学试题中常见的一种考试题型，根据理解题意，可知考查的是溶液中离子浓度的问题，需要用到电荷守恒.解本题时，先将化学离子反应方程式写出来，再根据溶液酸碱度，判断酸碱离子浓度的大小关系，并以此推断出其他离子浓度的大小关系.

解析" 由题意知，H++OH-H2O，pH=7，所以c（H+）=c（OH-）.结合电荷守恒，可知，c（Na+）=c（CH3COO-），A正确；pH=7，溶液呈中性，B正确；已知，溶液中遵循电荷守恒，离子所带正电荷和离子所带的负电荷相等，C正确

；已知，CH3COOH为弱酸，NaOH为强碱，因为pH=7，所以氢氧化钠溶液的浓度应该小于0.5 mol/L，D不正确.综上，答案为D.

3" 结束语

综上所述，守恒法是常见的化学解题方法之一，学生要深度学习和理解其概念、内涵，明确守恒法的重要性及意义，能够学以致用［3］.在高中化学解题中，教师要重视守恒法本质以及应用的教学，引导学生思考和分析，鼓励其运用守恒法解决较为复杂的化学问题，不断提高化学解题效率，

为学生未来的化学学习打下坚实的基础.

参考文献：

［1］

李明玉.例析“守恒法”在高中化学解题中的应用［J］.广东教育（高中版），2023（07）：57-59.

［2］ 蔡中岩.守恒法在高中化学教学中的应用研究［J］.中学课程辅导，2023（19）：3-5.

［3］ 葛厚胜.新课标背景下守恒法在高中化学解题中的应用技巧［J］.新课程导学，2023（08）：95-98.

［责任编辑：季春阳］