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1、浅谈高中化学解题中守恒法的有效运用一、高中化学解题中的守恒法 化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、原子守恒、电荷守恒、化学价守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式，不去探求某些细微末节，直接抓住其中的特有守恒关系，快速建立计算式，巧妙地解答题目。 高中化学涉及到化学计算的题目非常多，守恒法是一种高中化学典型的解题方法。它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，可以免去一些复杂的数学计算，大大简化解题过程，提高解?速度和正确率。通俗地说，就是抓住一个在变化过程中始终不变的特征量来解决问
2、题。目的是简化步骤，方便计算。 二、高中化学解题中守恒法的有效运用 1.质量守恒法 化学反应的实质是原子间重新结合，质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液或浓缩溶液过程中，溶质的质量不变。其主要包括：反应物总质量与生成物总质量守恒；反应中某元素的质量守恒；结晶过程中溶质总质量守恒；可逆反应中反应过程总质量守恒。利用质量守恒关系解题的方法叫做“质量守恒法” 。 比如，利用化学反应过程中的质量守恒关系解化学计算题。 例 1 铁有可变化合价，将 14.4 g FeC2O4（草酸亚铁）隔绝空气加热使之分解，最终可得到 7.6 g 铁的氧化物，则该铁的氧化物组成可能为（ ） 。
3、A.FeO B.Fe3O4 C.FeO?Fe3O4 D.Fe2O3 解析 已知 Fe、C、O 的相对原子质量分别为56、12、16，FeC2O4 中含铁元素的质量： m（Fe）=14.4 g5656+122+164=5.6 g 将 FeC2O4 隔绝空气加热， 。在加热过程中，铁元素没有损耗，铁元素的质量是不变的。由“质量守恒法”可得：所得氧化物中m（Fe）仍为 5.6 g，则 m（O）=7.6 g-5.6 g=2.0 g。 依据物质的量（n）与质量（m） 、摩尔质量（M）之间公式n=mM，又据 n1n2=N1N2（N1、N2 代表微粒个数） 则 n（Fe）n（O）=m（Fe）M（Fe） m（
4、O）M（O）=5.6 g56 g/mol2.0 g16 g/mol=45，答案为 C。 再如，利用稀释前后溶质的质量守恒关系解化学计算题。 例 2 用 98%（密度为 1.84 g/cm3）的浓 H2SO4 配制 200 g 20%的稀 H2SO4，需这种浓度的浓 H2SO4 （ ） 。 A.40.8 g B.40.8 mL C.22.2 mL D.20 mL 解析 在由浓溶液稀释而配制溶液的过程中，H2SO4 溶质的质量是不变的，设浓 H2SO4 的体积为 V，依据 =mV 公式，由质量守恒定律列出 H2SO4 质量守恒的式子： V11.84 g/cm398%=200 g20% 解得 V1=
5、22.18 mL22.2 mL 需这种浓度的浓 H2SO4 的质量：m=V=1.84 g/cm322.18 mL=40.8 g，答案为 A、C。 2.原子守恒法 原子守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。原子守恒法是依据反应前后原子的种类及个数都不变的原理，进行推导或者计算的方法。用这种方法计算不需要化学方程式，只需要找到起始和终止反应时离子的对应关系，即可通过简单的守恒关系，计算出所需结果。 例 3 在氧气中灼烧 0.44 g 由硫、铁组成的化合物，使其中的硫经过一系列变化最终全部转化为硫酸，用 20 mL 0.5 mol/L 的烧碱溶液恰好能完全中和这些
6、硫酸。则原化合物中硫的质量分数约为（ ） 。 A.36.4% B.46.2% C.53.1% D.22.8% 解析 利用原子守恒法解答，依题意分析，S 元素经过一系列变化，最后变成了 H2SO4，H2SO4 再与 NaOH 发生中和反应，根据S、Na 的原子守恒关系： SH2SO4Na2SO42NaOH 得出：S2NaOH 32 g2 mol m（S）2010-3 L0.5 mol/L=0.01 mol 列比例式求得：m（S）=0.16 g 则原化合物中 S 的质量分数 w=m（S）m（样品）100%=0.16 g0.44 g100%=36.4% ，答案为 A。 例 4 现有 19.7 g 由
7、 Fe、FeO、Al、Al2O3 组成的混合物，将它完全溶解在 540 mL 2.00 mol?L-1 的 H2SO4 溶液中，收集到标准状况下的气体 8.96 L。已知混合物中，Fe、FeO、Al、Al2O3 的质量分数分别为0.284、0.183、0.274 和 0.259。欲使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀，至少应加入 2.70 mol?L-1 的 NaOH（aq）体积是。解析 当溶液中金属离子完全转化为氢氧化物沉淀时，溶液的溶质为 Na2SO4。根据 Na 原子守恒和 SO2-4 守恒得如下关系： 2NaOH Na2SO4 H2SO4 则：n（NaOH）=2n（H2SO4）
8、c（NaOH）?VNaOH（aq） =2c（H2SO4）?VH2SO4（aq） VNaOH（aq）可求。答案：800 mL 3.电荷守恒法 电荷守恒，即对任一电中性的体系，如化合物、混合物、浊液等，电荷的代数和为 0，即正电荷总数和负电荷总数相等。电荷守恒法解题的依据：电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液都是呈电中性的，即阴离子所带的电荷数与阳离子所带的电荷数是相等的；电荷守恒法解题时的计算公式：mc（Rm+）=nc（Rn-） ，此公式中代表“和”的意思，c（Rm+）代表阳离子的浓度或物质的量或微粒个数，m 代表代表阳离子所带电荷数，c（Rn-） 代表阴离子的浓度或物质的量或微粒个数，n 代
9、表代表阴离子所带电荷数。这种解题方法常用于溶液中离子浓度关系的推断，也可用此原理列等式进行有关反应中某些两的计算。 比如，利用电荷守恒法可巧解有关电解质溶液中离子浓度的计算题。 例 5 由硫酸钾、硫酸铝和硫酸组成的混合溶液，其pH=1，c（Al3+）=0.4 mol/L，c（SO42-）=0.8 mol/L，则 c（K+）为（ ） 。 A. 0.15 mol/L B. 0.2 mol/LC. 0.3 mol/L D. 0.4 mol/L 解析 巧用?荷守恒式：三种物质组成的混合溶液中共存在 5 种离子，它们分别是：H+、Al3+、K+、SO2-4、OH -，电荷守恒式如下：c（K+）+c（H+
10、）+3c（Al3+）=c（OH-）+2c（SO2-4） ，溶液的pH=1，可 知溶液中 c（H+）=10-1 mol?L-1，由水的离子积 Kw 的计算公式 Kw=c（H+）?c（OH-） ，在 25（常温）时，Kw= 1.010-14 得知 c（OH-） =10-13 mol?L-1，由于 OH-的浓度极小，计算时可忽略不计，将 c（H+）=10-1 mol?L-1，c（Al3+）=0.4 mol/L，c（SO42-）=0.8 mol?L-1 代入电荷守恒式：c（K+）+c（H+）+3c（Al3+）=c（OH-）+2c（SO2-4）中，则不难得出 c（K+）为 0.3 mol?L-1，即答案
11、为 C。 再如，利用电荷守恒法可巧解比较溶液中离子浓度大小的化学题。 例 6 常温下，将甲酸（HCOOH）与 NaOH 溶液混合，所得溶液的pH=7，则此溶液中（ ） 。 A. c（HCOO-）c（Na+） B. c（HCOO-）Br-，Br-已部分被氧化，故 Fe2+已全部被氧化。设原 FeBr2 的物质的量浓度为 x，根据电子守恒原则，得： （x+2x13 ）0.1 L1 =22.24 L22.4 L?mol-1 x=1.2 mol?L-1 综上所述，高中化学教师应当结合教学内容，引导学生灵活运用守恒法，并将其应用到化学题的解题实践中。这样不仅能够真正提高学生的学习效率，还能培养学生的灵活思维能力，培养学生的化学综合水平。
