守恒法在高中化學的作用

時間:2022-05-14 08:27:15

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守恒法在高中化學的作用

摘要:高中化學是一門實踐性和應用性很強的學科,在高中化學中合理的運用守恒法解題,能夠提高我們學生思考問題、分析問題和解決問題的能力,將抽象又復雜的化學知識分解成為簡單直觀的問題,擺脫不必要的環(huán)節(jié),不用過多的考慮途徑變化,一方面能夠減少運算量,另一方面還能夠提高運算結(jié)果的準確性,有助于提高解題的效率和準確率。本文對高中化學常用的守恒法解題方法進行了闡述,希望能夠為守恒法應用于實際解題過程提供一些參考。

關鍵詞:守恒法;高中化學;解題;應用

守恒定律在高中化學中是一個普遍存在的定律,利用化學反應中物的守恒能夠解決在高中化學中遇到的難題,有效提升解題的效率。在應用守恒法解題的過程中,需要具備扎實的基礎知識和一定的發(fā)散思維,掌握各種物質(zhì)發(fā)生化學反應時的變化形式,迅速的找出已知條件中隱含的守恒關系,從而達到事半功倍的效果。在高中化學解題中經(jīng)常會遇到各種化學反應,化學反應一般遵循守恒定律,可以根據(jù)不同的題目,選擇不同的守恒法,例如元素守恒法、電子守恒法、質(zhì)量守恒法、電荷守恒法等,利用這些守恒法建立等量關系,有助于簡化題目的解決過程。以下對守恒法的應用做具體闡述:

一、元素守恒法的應用

元素守恒法是指在化學反應中,化學元素的種類不會憑空出現(xiàn),也不會憑空消失,只是會以不同的形式出現(xiàn)。在解題的過程中,只需將元素拆分重組即可[1]。舉例說明:將4.2g鋁和過氧化鈉的混合物放入一定量的水中,當反應完全之后,向容器中導入100毫升4mol/L的鹽酸,正好能夠?qū)⒊恋硗耆?,求原來混合物中鋁和過氧化鈉的質(zhì)量。在解這道題的時候,由于涉及到很多化學反應步驟,如果用一般的方法求解,不但會加大計算量,計算結(jié)果的準確性也無法保證,這個時候就需要利用元素守恒法求解,從而簡化題目。首先要注意到,在倒入鹽酸之后,所得到的溶液中的溶質(zhì)是氯化鋁和氯化鈉,這個時候假設鋁的物質(zhì)的量為Amol,過氧化鈉的物質(zhì)的量為Bmol,可以得出以下等式,27g/mol×A+78g/mol×B=4.2g。然后根據(jù)反應前后鈉元素和氯元素守恒,能夠列出Al—AlCl3,Na2O2—2NaCl,3A+2Y=4mol/L×0.1L。結(jié)合所列出的等式,可以解出A=0.062mol;B=0.01mol,那么就能夠得出在原混合液中,鋁的質(zhì)量為1.674g,氫氧化鈉的質(zhì)量為0.78g。

二、電子守恒法的應用

電子守恒定律是指在氧化還原反應中,氧化劑得到電子的總數(shù)與還原劑失去電子的總數(shù)相等,電子守恒的法則適用于各類的化學反應[2]。舉例說明:有鎂和銅的合金4.6g,將其完全融入濃硝酸中,硝酸發(fā)生還原反應產(chǎn)生了4000Ml的二氧化氮和300Ml的四氧化二氮,此時向反應后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液,求生成沉淀的質(zhì)量。根據(jù)已知條件可以分析出,最終所生成的沉淀物是氫氧化銅和氫氧化鎂,根據(jù)電荷守恒定律,鎂離子和銅離子所帶的正電荷總數(shù)與氫氧根離子的負電荷總數(shù)相等,也就是合金失去電子的總物質(zhì)的量,可以列出:n(OH-)=2n(Mg+)+2n(Cu+),電子轉(zhuǎn)移的總物質(zhì)量等于四氧化二氮和二氧化氮所轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量,可以求出氫氧根離子的物質(zhì)的量為1×4L/22.4L/mol+2×0.3L/22.4L/mol=0.46mol,所以沉淀的質(zhì)量就是氫氧根的質(zhì)量與合金質(zhì)量的和,也就是0.46mol×17g/mol+4.6g=12.42g。

三、質(zhì)量守恒法的應用

質(zhì)量守恒法就是指在化學反應前后,無論發(fā)生怎樣的變化,物質(zhì)的總質(zhì)量都是不會改變的,而且溶液在稀釋的過程中,溶質(zhì)的質(zhì)量保持不變,在解題過程中可以應用這個方法求解[3]。舉例說明:將含有7.2%碳酸鉀和2.8%水的氫氧化鉀固體樣品,取1g放到40ml濃度為4mol/L的鹽酸中,與此同時,將多余的鹽酸與30.8ml濃度為1.07mol/L的氫氧化鉀溶液中和,將中和之后的溶液蒸干,問蒸干后固體的質(zhì)量是多少。在這道題中,由于反應復雜,如果使用普通的計算方法,計算量會非常的大,從已知條件中我們能夠得出,反應之后蒸干的固體是氯化鉀,氯化鉀中的氯元素是從鹽酸中來的,因此可以使用質(zhì)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,所以固體的質(zhì)量就為11.92g。

四、電荷守恒法的應用

電荷守恒法就是指在電解質(zhì)溶液中,陰離子和陽離子所帶點和總數(shù)相等,或者說是離子方程式的兩側(cè),陰陽離子所帶電荷的代數(shù)和相等[4]。舉例說明:將(NH4)2SO4與NH3NO3的混合溶液a升等分為兩份,其中一份加入bmol的燒堿并加熱,正好能夠?qū)H3全部趕出,另一份加入cmol的BaCl2沉淀反應完全,求原溶液中NO3-的物質(zhì)的量濃度。根據(jù)已知條件克制,一份混合液中加入bmol氫氧化鈉,NH4+為bmol,也就是說原溶液中含有2bmolNH4+,另一份混合液中加入cmol的BaCl2,SO42-就為cmol,那么原溶液中就含有2cmolSO42-,設NO3-為x,根據(jù)電荷守恒可以列出,2b=2c×2+x,x=2b-4c,由此得出原溶液中NO3-物質(zhì)的量濃度即為(2b-4c)/amol/L。

五、結(jié)束語

綜上所述,在高中化學解題過程中使用守恒法,能夠避免復雜的過程,將其簡單化,提高了解題的速度,節(jié)約了大量的時間,還能夠保證解題的準確性,達到事半功倍的效果。在平常的學習中,應該扎實基礎、開拓思路、融會貫通,找出題目中的隱含條件,用最快的速度,找到最佳的解體辦法,在提高學習效率的同時還能夠提升學習的興趣,從而實現(xiàn)良性的循環(huán)。

參考文獻

[1]黃震.守恒法在高中化學解題中的應用[J].江西教育,2015,(36):47-48.

[2]連澤華.論守恒法在高中化學解題中的應用[J].讀書文摘,2017,(8):355.

[3]周建發(fā).淺談守恒法在高中化學解題中的應用[J].數(shù)理化學習(高一二版),2016,(11):57-61.

[4]于亮.守恒法在高中化學解題中的應用[J].高中數(shù)理化,2016,(16):50-50.

作者:楊帆 單位:山東省沂南縣第一中學2015級4班