摘" 要：化學(xué)作為一門自然科學(xué)類學(xué)科，融合了生物學(xué)、物理學(xué)、地理學(xué)等內(nèi)容，是一門非常重要的基礎(chǔ)學(xué)科.在化學(xué)教學(xué)中，守恒法是最基本的化學(xué)解題方法，它包含許多內(nèi)容，如質(zhì)量守恒、元素守恒、電子守恒等，滲透高中化學(xué)學(xué)科的全部內(nèi)容.近年來，高考化學(xué)試題中與化學(xué)守恒相關(guān)的題較多，考查方式也豐富多彩，因此，本文以真實(shí)的化學(xué)題為例，主要研究守恒法在高中化學(xué)中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；守恒法；解題

中圖分類號(hào)：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1008-0333（2024）22-0139-03

收稿日期：2024-05-05

作者簡介：柴改鳳（1978.9—），女，陜西省商洛人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師不僅要重視培養(yǎng)學(xué)生邏輯思考能力和思維能力，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，還應(yīng)該要求學(xué)生掌握豐富的化學(xué)知識(shí)和解題方法.其中，守恒法是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)解題方法，教師要引導(dǎo)學(xué)生深入理解和應(yīng)用，切實(shí)提高學(xué)生的化學(xué)解題效率.1" 守恒法

守恒法是高中化學(xué)解題中一種重要的解題方法，其原理是化學(xué)反應(yīng)前后，某些物理量和化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)保持不變［1］.運(yùn)用化學(xué)守恒法，不必考慮過程，也不考慮途徑，只需分析化學(xué)變化中某些物理量和化學(xué)量的初始狀態(tài)、最終狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到簡化解題過程，加快解題效率的作用.守恒法一般可以分為質(zhì)量守恒、元素守恒、電子守恒、電荷守恒等內(nèi)容.

2" 守恒法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

2.1" 質(zhì)量守恒

化學(xué)反應(yīng)是指舊分子破裂，變?yōu)樵?，原子重新組合成新分子的過程.通常來說，判斷一個(gè)反應(yīng)是否為化學(xué)反應(yīng)的方法是看反應(yīng)是否生成新的分子.質(zhì)量守恒就存在于化學(xué)反應(yīng)中，它是指在化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物與生成物的總質(zhì)量保持不變［2］.高中化學(xué)試題中，質(zhì)量守恒原理是解決各類化學(xué)問題的重要依據(jù).

題目" 在一個(gè)密閉容器中有X、Y、Z、Q四種物質(zhì)，一定條件下充分反應(yīng)，經(jīng)測得反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量如表1所示.

表1" 反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量

物質(zhì)XYZQ反應(yīng)前的質(zhì)量/g410125反應(yīng)后的質(zhì)量/gm

21109

下列說法中不正確的是（" ）.

A.該化學(xué)反應(yīng)為分解反應(yīng)

B.該化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的X、Q質(zhì)量比為1∶4.

C.m為0

D.若Q為O2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)

思路分析" 根據(jù)質(zhì)量守恒可知，化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變，求出待測值m，然后根據(jù)四種物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，判斷出反應(yīng)物和生成物，最后對(duì)選項(xiàng)中含有的特殊條件展開分析.

解析" 根據(jù)題意，由質(zhì)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，選項(xiàng)C正確.已知化學(xué)反應(yīng)前后，某物質(zhì)質(zhì)量減少，則為反應(yīng)物；某物質(zhì)質(zhì)量增加，則為生成物；某物質(zhì)質(zhì)量保持不變，可能是催化劑.觀察表格可以看出，X、Q化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量減少，為反應(yīng)物，Y、Z化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量增加，為生成物，所以該化學(xué)方程的符號(hào)表達(dá)方式為：X+Q→Y+Z.分解反應(yīng)是指由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上的物質(zhì)，所以該化學(xué)反應(yīng)不是分解反應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.接著分析剩余的兩個(gè)選項(xiàng).選項(xiàng)B，求參加反應(yīng)的X、Q質(zhì)量，即求X、Q反應(yīng)前后的質(zhì)量差值，參加反應(yīng)的X質(zhì)量：4 g-0 g=4 g，參加反應(yīng)的Q質(zhì)量：25 g-9 g=16 g，所以，參加反應(yīng)的X、Q質(zhì)量比為1∶4，選項(xiàng)B正確.選項(xiàng)D，若Q為O2，則化學(xué)反應(yīng)方程式的表達(dá)方式為X+O2→Y+Z，任何物質(zhì)與O2的反應(yīng)一定是氧化反應(yīng)，選項(xiàng)D正確.綜上，答案為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關(guān)系之一，它是指化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的元素種類未發(fā)生變化，各元素原子的個(gè)數(shù)也不變.依據(jù)元素守恒解化學(xué)題時(shí)，要先找到反應(yīng)前后粒子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再通過守恒關(guān)系計(jì)算出結(jié)果.

題目" 取一定量的氧化鐵和氧化銅的混合物，加入9.8%的稀硫酸充分反應(yīng).反應(yīng)結(jié)束后，消耗稀硫酸共100 g，求原混合物中氧元素的質(zhì)量是g.

思路分析" 本題已知量較少，需要深度挖掘題目中蘊(yùn)含的守恒關(guān)系.解此題時(shí)，學(xué)生先列出兩個(gè)化學(xué)方程式，通過觀察分析化學(xué)方程式，可以看出硫酸中的氧元素和氧化鐵、氧化銅的氫元素結(jié)合生成了水，也就是說硫酸中氫元素的質(zhì)量等于生成物水中氫元素的質(zhì)量.生成物水中的氧元素的質(zhì)量全部來源于氧化鐵、氧化銅的氧元素質(zhì)量.要想求原混合物中氧元素的質(zhì)量，可通過求出生成物水中的氧元素的質(zhì)量；想知道生成物水中氧元素的質(zhì)量，可通過求出生成物水中氫元素的質(zhì)量；想計(jì)算出生成物水中氫元素的質(zhì)量，則可以轉(zhuǎn)換成求硫酸中氫元素的質(zhì)量.

解析" 根據(jù)題意，兩個(gè)化學(xué)方程式為Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4CuSO4+H2O，通過分析可以知道，氧化鐵、氧化銅中氧元素的質(zhì)量就是生成物水中氧元素的質(zhì)量，硫酸中氫元素的質(zhì)量等于生成物水中氫元素的質(zhì)量.已知，化合物中各元素質(zhì)量比=各元素的相對(duì)原子質(zhì)量×原子個(gè)數(shù)之比，所以水中氫元素與氧元素的質(zhì)量之比是1∶8，則m（H）=100 g×9.8%×298=0.2 g，氧元素的質(zhì)量是氫元素質(zhì)量的8倍，可求得氧元素的質(zhì)量為1.6 g.

2.3" 電子守恒

遵循電子守恒的前提是掌握氧化還原反應(yīng)，其特點(diǎn)是，在反應(yīng)過程中，氧化劑得到電子總數(shù)等于還原劑失去電子總數(shù).解題時(shí)，需要先找出哪個(gè)是氧化劑、還原劑，并根據(jù)其物質(zhì)的量以及每mol的得失電子量，再通過列等式計(jì)算.

題目" 向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某濃度的稀硝酸0.5 L，固體物質(zhì)完全反應(yīng)，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，此時(shí)溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，積淀質(zhì)量為39.2 g.以下相關(guān)說法不正確的選項(xiàng)是（" ）.

A.Cu與Cu2O的物質(zhì)的量之比為2∶1

B.硝酸的物質(zhì)的量濃度為2.6 mol/L

C.產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)情況下的體積為4.48 L

D.Cu、Cu2O與硝酸反應(yīng)后剩余的HNO3為0.2 mol

思路分析" 先寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，然后分析氧化還原反應(yīng)過程中的順序，遵循強(qiáng)者優(yōu)先原則然后利用電子守恒等守恒定理，根據(jù)選項(xiàng)依次分析解決問題.

解析" 由題意，可寫出化學(xué)方程式2Cu+Cu2O+10HNO34Cu（NO3）2+2NO+5H2O，NaOH+HNO3NaNO3+H2O，Cu（NO3）2+2NaOHCu（OH）2↓+2NaNO3，最終溶液呈中性，所以此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaNO3，可知，n（NaNO3）=n（NaOH）=1.0 mol/L×1.0 L=1 mol；沉淀物為Cu（OH）2，可知，n［Cu（OH）2］為39.2 g98 g/mol=0.4 mol.已知，化學(xué)反應(yīng)前后，銅元素守恒，所以n（Cu）+2n（Cu2O）=n［Cu（OH）2］=0.4 mol.A選項(xiàng)中，設(shè)Cu的物質(zhì)的量為x mol，Cu2O的物質(zhì)的量為y mol，根據(jù)剛剛的銅元素守恒，x+2y=0.4；根據(jù)質(zhì)量，64x+144y=27.2，聯(lián)立x+2y=0.464x+144y=27.2，解得x=0.2y=0.1，所以Cu與Cu2O的物質(zhì)的量之比為2∶1，選項(xiàng)A正確.B選項(xiàng)中，已知，Cu、Cu2O與硝酸反應(yīng)時(shí)，Cu、Cu2O為還原劑，失去電子，硝酸為氧化劑，得到電子，根據(jù)電子守恒可知，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.已知硝酸的物質(zhì)的量以及原硝酸溶液的體積，可知原硝酸溶液的濃度為1.2 mol0.5 L=2.4 mol/L，B錯(cuò)誤.C選項(xiàng)中，根據(jù)前面計(jì)算，n（NO）=0.2 mol，所以產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)情況下的體積為0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L，C正確

.D選項(xiàng)中，加入NaOH溶液后，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度，NaOH會(huì)先和剩余的硝酸反應(yīng)，再和Cu（NO3）2反應(yīng)，設(shè)Cu、Cu2O與硝酸反應(yīng)后剩余的HNO3為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正確.綜上，答案為B.

2.4" 電荷守恒

電荷守恒是指在化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物的電荷總數(shù)與生成物的電荷總數(shù)相等.近年來，高中化學(xué)試題中電荷守恒的內(nèi)容越來越頻繁，是考試的熱點(diǎn)，它多應(yīng)用在離子反應(yīng)、化學(xué)方程配平等，要求高中生必須掌握.

題目" 50 mL 1 mol/L的CH3COOH與100 mL的氫氧化鈉溶液混合，混合后所得溶液的pH=7，對(duì)此，關(guān)于該溶液中離子濃度的大小關(guān)系說法不正確的是（" ）.

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氫氧化鈉溶液濃度為0.5 mol/L

思路分析" 本題是高中化學(xué)試題中常見的一種考試題型，根據(jù)理解題意，可知考查的是溶液中離子濃度的問題，需要用到電荷守恒.解本題時(shí)，先將化學(xué)離子反應(yīng)方程式寫出來，再根據(jù)溶液酸堿度，判斷酸堿離子濃度的大小關(guān)系，并以此推斷出其他離子濃度的大小關(guān)系.

解析" 由題意知，H++OH-H2O，pH=7，所以c（H+）=c（OH-）.結(jié)合電荷守恒，可知，c（Na+）=c（CH3COO-），A正確；pH=7，溶液呈中性，B正確；已知，溶液中遵循電荷守恒，離子所帶正電荷和離子所帶的負(fù)電荷相等，C正確

；已知，CH3COOH為弱酸，NaOH為強(qiáng)堿，因?yàn)閜H=7，所以氫氧化鈉溶液的濃度應(yīng)該小于0.5 mol/L，D不正確.綜上，答案為D.

3" 結(jié)束語

綜上所述，守恒法是常見的化學(xué)解題方法之一，學(xué)生要深度學(xué)習(xí)和理解其概念、內(nèi)涵，明確守恒法的重要性及意義，能夠?qū)W以致用［3］.在高中化學(xué)解題中，教師要重視守恒法本質(zhì)以及應(yīng)用的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考和分析，鼓勵(lì)其運(yùn)用守恒法解決較為復(fù)雜的化學(xué)問題，不斷提高化學(xué)解題效率，

為學(xué)生未來的化學(xué)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

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［責(zé)任編輯：季春陽］