濟寧孔子國際學校 李志君
化學學科存在守恒定律,包括質(zhì)量守恒、電子守恒、原子守恒、元素守恒和電荷守恒等,教師可以引導(dǎo)學生利用守恒法解題。利用守恒法解題主要是構(gòu)建守恒關(guān)系,通過等式的構(gòu)建可以簡化問題,通過運算可以得出答案。學生運用守恒法解題能加強對守恒定律的理解,同時可以提升解題的實效性。
守恒法在化學解題中的應(yīng)用具有自身的優(yōu)勢,守恒法利用的是化學反應(yīng)中某一物質(zhì)的特定量不變的原理。學生運用守恒法可以將復(fù)雜的化學問題簡化,使解題更加快速、準確,同時有助于深入理解物質(zhì)的變化規(guī)律,形成守恒觀念,培養(yǎng)化學核心素養(yǎng)。
質(zhì)量守恒定律指的是物質(zhì)在化學反應(yīng)前后不會消失,物質(zhì)總體質(zhì)量保持不變,只是通過重新組合形成了新的物質(zhì)。當學生理解了質(zhì)量守恒定律后,教師可以指導(dǎo)學生運用質(zhì)量守恒法解決質(zhì)量守恒類的化學題目。
例如,實驗室要制備36.8 g的氧氣,可以通過氯酸鉀加熱的方法制備氧氣,制備過程需要完全分解多少克氯酸鉀?可以生成多少克氯化鉀?教師可以指導(dǎo)學生分析這道題目,學生可以寫出題目中加熱氯酸鉀制備氧氣的化學方程式,制備的氧氣是由氯酸鉀中的氧原子得來的,根據(jù)氯酸鉀與氯酸鉀中氧原子的質(zhì)量比,以及氧氣的質(zhì)量,可以求出氯酸鉀的質(zhì)量,根據(jù)氧氣和氯酸鉀的質(zhì)量可以求出氯化鉀的質(zhì)量。這一解題思路很清晰,可以使學生的解題更加準確。
在電子守恒法解題中,教師可以引導(dǎo)學生分析化學反應(yīng)過程,讓學生通過電子數(shù)目列出關(guān)系式,從而簡化解題步驟。
例如,現(xiàn)有一定濃度的硝酸,硝酸和硫化亞鐵發(fā)生化學反應(yīng),生成的化學物質(zhì)包括硫酸鐵、硝酸鐵、水,另外,生成的一氧化氮、四氧化二氮、二氧化氮物質(zhì)的量的比是1∶1∶1,求反應(yīng)物物質(zhì)的量的比。在教師的啟發(fā)下,學生明確這一化學反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),反應(yīng)中電子數(shù)的得失相等,硝酸和硫化亞鐵參與得失電子反應(yīng),設(shè)硫化亞鐵物質(zhì)的量為a,硝酸物質(zhì)的量為b,根據(jù)得失電子守恒,可以得出關(guān)系式a×(1+8)=(b÷4)×1+(b÷4)×2+(b÷4)×3,b=6a,硝酸發(fā)揮酸性作用,硝酸是硝酸鐵物質(zhì)的量的三倍,得出=a,從而可以求出硫化亞鐵與硝酸物質(zhì)的量的比。
化學反應(yīng)前后原子的個數(shù)不變,學生可以運用原子守恒法解決化學問題。
例如,濃硝酸和銅發(fā)生化學反應(yīng),銅是38.4 mg,反應(yīng)中銅被溶解,得到氣體22.4 ml,需要硝酸物質(zhì)的量為多少?對這一化學問題,教師可以引導(dǎo)學生回顧硝酸和銅發(fā)生化學反應(yīng)的相關(guān)知識,可知經(jīng)過化學反應(yīng)生成的物質(zhì)包括二氧化氮、硝酸銅、一氧化氮,該化學反應(yīng)中一部分硝酸可以起到酸的作用,生成的物質(zhì)是硝酸銅,可以求出用去的硝酸的物質(zhì)的量;另一部分是起到氧化劑作用的硝酸,生成的氣體是硝酸的還原產(chǎn)物,可以求出這部分硝酸物質(zhì)的量,最后就可以求出整個化學反應(yīng)中硝酸物質(zhì)的量了。
綜上所述,在高中化學解題中,守恒法的應(yīng)用有助于學生排除無用信息,利用有用信息建立關(guān)系式,可以簡化解題過程。