守恒法在高中化学解题中的应用探究

    夏开棋

    

    事实上，在化学领域当中，物质每时每刻都在发生变化，然而守恒却是化学领域一个永恒的主题.所以，在解决化学问题时，我们要充分应用守恒法.而守恒法实质是将参与化学反应时各物质之间的守恒作为依据，进而对一些复杂问题进行处理.如此一来，可以提高解题效率.

    一、高中化学当中的守恒法

    其实，在自然界中，守恒定律一直都在.而在化学中对守恒法加以运用，其主要依据是生成物与反应物参与反应期间的质量守恒.同时元素种类并未发生变化.我们在通过守恒法进行实际解题时，准确分析反应前后各物质实际变化非常重要，这样可以确定各物质之间的具体联系.而我们若想对物质之间具体联系进行准确分析，可从以下两方面着手：其一，解题期间始终对一种元素进行分析;其二，通过把反应式写出来，确定其中一些隐含关系.

    二、化学试题中守恒法的运用

    1.质量守恒

    站在本质角度来说，化学反应其实就是原子重新进行结合的过程.所以，在化学反应期间，不少化学量都具有守恒关系，如质量守恒.其实，质量守恒是指进行反应前后物质具有的总质量并未发生变化.而在解答有关化学问题期间，我们借助反应前后生成物和反应物总体质量并未发生变化，可以对相关问题进行求解.

    例1 KOH固体之中，7.2%是K2CO3，7.2%是水，现在将1g样品置于40ml的盐酸当中，已知盐酸溶液的浓度为4mol/L，同时将多余盐酸与30.8ml，浓度是1.07mol/L 的KOH溶液加以中和，之后将中和以后所得溶液加热蒸干，求蒸干后所得固体质量.

    分析：假设使用传统的计算方法，计算过程以及计算结构都较为复杂.实际上，在此题中，我们可通过对已知条件加以分析，最终得知蒸干后所得固体为KCl，其中Cl元素全部来自盐酸.这时我们便可对质量守恒加以运用，进而得到：n（HCl）=n（KCl）=4mol/L×0.04l=0.16mol.因此，m（KCl）=74.5g/mol×0.16mol=11.92g.

    2.电子守恒

    我们在对氧化还原反应有关问题加以分析时，经常会用到电子守恒的方法.这是因为在氧化还原反应中，必然会伴随电子得失现象.而且，得到的电子总数和失去的电子总数一定是相等的，从而能够知道得失电子总数是满足守恒定律的.

    例2 在浓硝酸这一溶液之中放入4.6g的镁铜合金，镁铜合金可以完全溶解，如果硝酸在反应期间生成了300ml的N2O和400ml的NO2，那么在反应之后的溶液中放入足够量的NaOH溶液，现求产生沉淀物的质量.

    分析：根据题设条件可知，最终所得沉淀物为氢氧化铜以及氢氧化镁.通过电荷守恒可知：n（OH-）=2n（Mg2+）+2n（Cu2+），同时合金一共失去的电子数和Cu2+、Mg2+得到的正电荷数是相等的.而转移电子的总物质量与N2O4及NO2转移电子总量相等.在这之中，OH-物质量为1×422.4+2×0.322.4=1.46，而沉淀质量=合金质量+OH-质量=12.42g.

    3.元素守恒

    事实上，元素守恒是指在反应前后化学元素具有的种类并未发生变化.元素守恒一般包含离子守恒及原子守恒.所谓的离子守恒，是指在反应前后的离子数目是不变的.而原子守恒是指参与反应前后的相同原子的个数保持不变.我们在解决化学问题时，通过元素守恒这种方法，不用计算具体反应式，只需对电子最开始和最终反应期间的关系加以了解，进而进行相应计算即可.

    例3 在浓度是1mol/L，容量是1L的NaOH溶液中加入0.6mol的CO2，求此时溶液中Na2CO3及NaHCO3的比值？

    分析：我们在实际解题期间，假设借助化学式进行直接计算，必须要对反应式进行分析，并且需要列方程加以求解，这样一来，就使得解题过程变得非常复杂.此时，我们可以借助元素守恒.由题可知，实际反应期间，Na+和C原子全都是遵循元素守恒这一定律的.假设将NaHCO3物质的量设为x，将Na2CO3的物质的量设为y，那么根据元素守恒可以得到：C原子的物質的量是：x+y=0.6mol，而Na+的物质的量为：2x+y=1mol，之后通过求解能够得到：x=0.2mol，y=0.4mol，因此有x∶y=1∶2.

    总而言之，我们在解答化学有关问题时，应当善于运用守恒法.通过守恒法来解决问题，可以使求解过程得到一定简化，从而提高我们的解题效率.具体解题时，我们应当对题设条件进行深入挖掘.只要我们保持思维活跃，就能在解题时快速找到相应的解题方法.