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守恒法在高中化学的作用

摘要:高中化学是一门实践性和应用性很强的学科,在高中化学中合理的运用守恒法解题,能够提高我们学生思考问题、分析问题和解决问题的能力,将抽象又复杂的化学知识分解成为简单直观的问题,摆脱不必要的环节,不用过多的考虑途径变化,一方面能够减少运算量,另一方面还能够提高运算结果的准确性,有助于提高解题的效率和准确率。本文对高中化学常用的守恒法解题方法进行了阐述,希望能够为守恒法应用于实际解题过程提供一些参考。

关键词:守恒法;高中化学;解题;应用

守恒定律在高中化学中是一个普遍存在的定律,利用化学反应中物的守恒能够解决在高中化学中遇到的难题,有效提升解题的效率。在应用守恒法解题的过程中,需要具备扎实的基础知识和一定的发散思维,掌握各种物质发生化学反应时的变化形式,迅速的找出已知条件中隐含的守恒关系,从而达到事半功倍的效果。在高中化学解题中经常会遇到各种化学反应,化学反应一般遵循守恒定律,可以根据不同的题目,选择不同的守恒法,例如元素守恒法、电子守恒法、质量守恒法、电荷守恒法等,利用这些守恒法建立等量关系,有助于简化题目的解决过程。以下对守恒法的应用做具体阐述:

一、元素守恒法的应用

元素守恒法是指在化学反应中,化学元素的种类不会凭空出现,也不会凭空消失,只是会以不同的形式出现。在解题的过程中,只需将元素拆分重组即可[1]。举例说明:将4.2g铝和过氧化钠的混合物放入一定量的水中,当反应完全之后,向容器中导入100毫升4mol/L的盐酸,正好能够将沉淀完全消除,求原来混合物中铝和过氧化钠的质量。在解这道题的时候,由于涉及到很多化学反应步骤,如果用一般的方法求解,不但会加大计算量,计算结果的准确性也无法保证,这个时候就需要利用元素守恒法求解,从而简化题目。首先要注意到,在倒入盐酸之后,所得到的溶液中的溶质是氯化铝和氯化钠,这个时候假设铝的物质的量为Amol,过氧化钠的物质的量为Bmol,可以得出以下等式,27g/mol×A+78g/mol×B=4.2g。然后根据反应前后钠元素和氯元素守恒,能够列出Al—AlCl3,Na2O2—2NaCl,3A+2Y=4mol/L×0.1L。结合所列出的等式,可以解出A=0.062mol;B=0.01mol,那么就能够得出在原混合液中,铝的质量为1.674g,氢氧化钠的质量为0.78g。

二、电子守恒法的应用

电子守恒定律是指在氧化还原反应中,氧化剂得到电子的总数与还原剂失去电子的总数相等,电子守恒的法则适用于各类的化学反应[2]。举例说明:有镁和铜的合金4.6g,将其完全融入浓硝酸中,硝酸发生还原反应产生了4000Ml的二氧化氮和300Ml的四氧化二氮,此时向反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,求生成沉淀的质量。根据已知条件可以分析出,最终所生成的沉淀物是氢氧化铜和氢氧化镁,根据电荷守恒定律,镁离子和铜离子所带的正电荷总数与氢氧根离子的负电荷总数相等,也就是合金失去电子的总物质的量,可以列出:n(OH-)=2n(Mg+)+2n(Cu+),电子转移的总物质量等于四氧化二氮和二氧化氮所转移的物质的量,可以求出氢氧根离子的物质的量为1×4L/22.4L/mol+2×0.3L/22.4L/mol=0.46mol,所以沉淀的质量就是氢氧根的质量与合金质量的和,也就是0.46mol×17g/mol+4.6g=12.42g。

三、质量守恒法的应用

质量守恒法就是指在化学反应前后,无论发生怎样的变化,物质的总质量都是不会改变的,而且溶液在稀释的过程中,溶质的质量保持不变,在解题过程中可以应用这个方法求解[3]。举例说明:将含有7.2%碳酸钾和2.8%水的氢氧化钾固体样品,取1g放到40ml浓度为4mol/L的盐酸中,与此同时,将多余的盐酸与30.8ml浓度为1.07mol/L的氢氧化钾溶液中和,将中和之后的溶液蒸干,问蒸干后固体的质量是多少。在这道题中,由于反应复杂,如果使用普通的计算方法,计算量会非常的大,从已知条件中我们能够得出,反应之后蒸干的固体是氯化钾,氯化钾中的氯元素是从盐酸中来的,因此可以使用质量守恒定律,列出下面的等式,n(HCl)=n(KCl)=4mol/L×0.04L=0.16mol,因此,m(KCl)=74.5g/mo×l0.16mol=11.92g,所以固体的质量就为11.92g。

四、电荷守恒法的应用

电荷守恒法就是指在电解质溶液中,阴离子和阳离子所带点和总数相等,或者说是离子方程式的两侧,阴阳离子所带电荷的代数和相等[4]。举例说明:将(NH4)2SO4与NH3NO3的混合溶液a升等分为两份,其中一份加入bmol的烧碱并加热,正好能够将NH3全部赶出,另一份加入cmol的BaCl2沉淀反应完全,求原溶液中NO3-的物质的量浓度。根据已知条件克制,一份混合液中加入bmol氢氧化钠,NH4+为bmol,也就是说原溶液中含有2bmolNH4+,另一份混合液中加入cmol的BaCl2,SO42-就为cmol,那么原溶液中就含有2cmolSO42-,设NO3-为x,根据电荷守恒可以列出,2b=2c×2+x,x=2b-4c,由此得出原溶液中NO3-物质的量浓度即为(2b-4c)/amol/L。

五、结束语

综上所述,在高中化学解题过程中使用守恒法,能够避免复杂的过程,将其简单化,提高了解题的速度,节约了大量的时间,还能够保证解题的准确性,达到事半功倍的效果。在平常的学习中,应该扎实基础、开拓思路、融会贯通,找出题目中的隐含条件,用最快的速度,找到最佳的解体办法,在提高学习效率的同时还能够提升学习的兴趣,从而实现良性的循环。

参考文献

[1]黄震.守恒法在高中化学解题中的应用[J].江西教育,2015,(36):47-48.

[2]连泽华.论守恒法在高中化学解题中的应用[J].读书文摘,2017,(8):355.

[3]周建发.浅谈守恒法在高中化学解题中的应用[J].数理化学习(高一二版),2016,(11):57-61.

[4]于亮.守恒法在高中化学解题中的应用[J].高中数理化,2016,(16):50-50.

作者:杨帆 单位:山东省沂南县第一中学2015级4班

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