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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号:2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1989

守恒法巧解化学题的几点策略

【作者】 周国强

【机构】 神木第四中学

【摘要】
【关键词】
【正文】守恒思想不仅在日常生活中有重要的应用,在高中化学教学中也起着举足轻重的作用,对学生解决化学问题有很大的帮助。“守恒法”解题是指在解题过程中利用化学反应或化学现象中的一些守恒关系来解决化学问题的一种独特的解题方法。在高中化学教学的过程中,守恒问题主要表现在以下几个方面:
  一、质量守恒:在化学反应过程中,参加反应的各物质总质量等于反应生成的各物质总质量,其本质原因在于化学反应前后原子种类和数目不变。这就好比搭积木,同一盒积木不论是搭成一座桥还是建成一间房子,总质量不变。
  例题1.在反应X+2Y=R+2M中,已知R和M的摩尔质量之比为22:9,当1.6gX与Y完全反应后,生成4.4gR,则在此反应中Y和M的质量之比为(  )
  解析:假设R与M的摩尔质量分别为rg??moL-1和mg?moL-1,参加反应的Y为ag,生成M为bg。
           X   +  2Y=   R +  2M
    r     2m
          1.6g      ag   4.4g   bg
  根据质量守恒定律可列出关系式:1.6+a=4.4+b。化简得a=b+2.8。
  再根据方程式的比例式可得:8.8m=rb,b=3.6。
  ∴a/b=b+2.8/b=3.6+2.8/3.6=16/9??
  二、元素守恒:指物质变化前后组成物质的元素种类不变,原子(或离子、原子团)的物质的量不变。这常用于有多步反应。解题思路是将其看成一个体系,整体思维着重分析过程的始态和终态,省略反应的中间过程,从而找出守恒关系。
  例题2.向一定量的Fe、FeO和Fe2O3 的混合物中加入120 mL 4 molL-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出0.06 molNO,往所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现。若用足量的氢气在加热下还原相同质量的原混合物,能得到铁的物质的量为(? )
  A.0.24mol ?B.?0.21mol   C.0.16mol  ? D.0.14mol
  解析:反应完全后加入KSCN,无血红色出现,说明溶质全为Fe(NO3)2 ,由N元素守恒得n(NO)= 0.42 mol,从而n(Fe2+)=0.21mol,再由Fe元素守恒,得到答案为(B)。
  三、电子守恒:在氧化还原反应中,转移的电子数=失去的电子数=得到的电子数,氧化剂化合价降低总数==还原剂化合价升高总数。
  例题3.已知某强氧化剂RO(OH)2+ 中的R元素被Na2SO3还原到较低价态。如果还原2.4×10-3 mol RO(OH)2+ 至较低价态,需要60 mL 0.1 mol / L的Na2SO3溶液。那么,R元素被还原成的价态是  (        )
  解析:Na2SO3被氧化为Na2SO4,假设R元素被还原的价态为+x,则有氧化剂得电子2.4×10-3 ×(5—x)mol=还原剂失电子60 mL ×0.1 mol / L×2,计算得出x=0。
  四、电荷守恒:离子方程式左右两边电荷守恒。
  例题4:在一定条件下,RO3n-和氟气可发生如下反应:
 RO3n-+F2+2OH-= RO4-+2F-+H2O从而可知在RO3n-中,元素R的化合价是(   )
  A.+4    B.+5    C.+6     D.+7
  解析:利用电荷守恒—n—2= —1—2,得出n=1, RO3n-中R为+5价
  五、水溶液中的守恒问题
  电解质溶液中离子浓度问题综合性非常强,在高考复习中电解质溶液的三大守恒关系:电荷守恒、物料守恒、质子守恒是考试的重点,也是学生面对的难点,学生在复习时,如何把握好溶液中的三大守恒关系,常常感到无从下手或者是混淆这些问题,导致做题时常常出错,若能轻松书写这三种守恒关系,这类问题便迎刃而解。简单说来,书写三大守恒要掌握电解质溶液的描述对象,如:Na2CO3溶液,我们就以Na2CO3和H2O为基准物质,NaHCO3溶液就以NaHCO3和H2O为基准。(以Na2CO3溶液为例)
  1、电荷守恒:所带正电荷浓度和所带负电荷浓度相等。溶液中带正电的有Na+和H+,带负电的有CO32—,HCO3—,OH—。
  c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
  注意:各种离子浓度的系数为所带电荷数。
  2、物料守恒:溶质Na2CO3中钠元素和碳元素的物质的量是2﹕1,然后分析钠元素和碳元素的存在形式,钠元素只能以Na+的形式存在,碳元素的存在形式有:CO32—,HCO3—,H2CO3
  c(Na+)=2[c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)]
  3、质子守恒:以Na2CO3和H2O为基准物质,失去质子剩下的写到等号一边,得到质子生成的写到等号另一边,变化几个质子系数就乘以几。
  c(OH-)= c(HCO3-)+2 c(H2CO3)+ c(H+)
  六、能量守恒:反应物自身总能量+断键吸收总能量=生成物自身总能量+成键放出总能量,焓变ΔH=生成物自身总能量—反应物自身总能量=断键吸收总能量—成键放出总能量。
  任何化学反应都能体现守恒思想的运用,其特点就是能简化步骤,迅速得出结果,在解决某些问题时是一个不错的捷径。