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        高中化學守恒法的內(nèi)涵及應用

        2019-10-03 15:21:05李梅
        中學生數(shù)理化·教與學 2019年9期
        關鍵詞:高中化學解題化學

        李梅

        在高中化學教學中,對守恒法的指導比較常見.雖然化學學科不斷演變,然而守恒法卻建立于不變的定律之上,以守恒法指導高中生的化學解題過程,可以讓學生的解題效率變得更高.因此,我們基于守恒法內(nèi)涵的分析,舉出能量守恒、原子守恒等方面的應用實例,對其加以詳細說明.

        一、對守恒法內(nèi)涵的認知

        守恒法有兩方面內(nèi)涵值得注意:一是質(zhì)量守恒,二是能量守恒.對于質(zhì)量守恒定律來說,高中階段的化學課程側重于對物質(zhì)組成和結構、性質(zhì)等方面的分析,要求學生意識到對物質(zhì)守恒定律的遵守,可以表現(xiàn)出物質(zhì)所具有的普遍變化和規(guī)律,明確化學反應過程之中不會有新物質(zhì)的無端生成和舊物質(zhì)的無端消除,改變的只是物質(zhì)既有形態(tài)及結構.因為有了質(zhì)量守恒定律的認知,可以給學習自然科學的知識與能力奠定堅實基礎,且保證學生哲學理論的發(fā)展.而在能量守恒定律的認知方面,側重于強調(diào)對物質(zhì)變化的研究,把能量守恒定律和化學學科教學相結合.它可以表現(xiàn)出物質(zhì)所具有的運動不變特點,明確物質(zhì)在轉化和守恒方面的基本定律,它構建于哲學基礎之上,強調(diào)了物質(zhì)在實質(zhì)上的變與不變相協(xié)調(diào)的觀念.總的說來,守恒定律對于促進學生對化學本質(zhì)的認知極有幫助.

        二、高中化學守恒法的應用舉例

        1.能量守恒.對于化學物質(zhì)來說,基本的能量守恒研究將關注于微觀層變,明確物質(zhì)在進行化學反應之前及之后,原子不會出現(xiàn)總質(zhì)量的改變.物質(zhì)的能量守恒定律能夠有效應用于化學學科的多步解題過程之中.教師指導學生借助此方法進行問題的分析,可以讓學生的計算步驟變得更加簡便,避免運算時間的浪費.

        例1?在空氣中放置KOH固體,在一段時間以后,利用分析可以知道該固體的含水量是2.8%,另外K2CO3含量是37.3%.如果我們在其中取出1g樣品與25mL 2mol/L的鹽酸中和,再把多余鹽酸用1.0mol/L的KOH溶液30.8mL恰好完全中和,待其蒸發(fā)之后,會得到多少固體?對于這個問題,本身解題過程相對繁復,若是學生以一般方法進行解決,則容易產(chǎn)生錯誤答案.而如果學生能夠?qū)δ芰渴睾愣蛇M行熟練應用,那么解題過程便容易得多.K2CO3和KOH與鹽酸進行反應的產(chǎn)物都是KCl,鹽酸過量,用1.0mol/L的KOH溶液剛好中和,最后全部生成KCl即蒸發(fā)得到的固體為KCl,根據(jù)Cl元素守恒可得: n(KCl)=n(HCl)=0.025mL×2,mol/L=0.05mol所以m(KCl)=0.05mol×74.5g/mol=3.725g.

        2.原子守恒.原子屬于化學變化進行維持的最小微粒,我們強調(diào)的原子守恒,意為當處在化學反應之前或者之后,某原子個數(shù)保持不變.根據(jù)這一原理,當教師在指導學生解題時,可以使學生避免過于關注物質(zhì)發(fā)生的各類化學反應,只關注物質(zhì)初始及結束狀態(tài)下的存在,構建必要的關系式用以處理問題.

        例2?現(xiàn)在有Fe、Al、FeO、Al2O3所共同組成的一種混合物共計19.7g,將這些混合物和540mL 2.00mol/L稀H2SO4溶液進行充分的反應,共得到8.96L氣體.現(xiàn)在已經(jīng)知道混合物里面Fe、Al、FeO、Al2O3所占百分比含量分別是28.4%、27.4%、18.3%、25.9%,那么請問若想讓溶液里面陽離子完全以氫氧化物形式進行沉淀,則應當加入的2.70mol/LNaOH溶液體積量是多少?在對該問題進行探索時,學生應當明確與反應相關各物質(zhì)的情況,因此本問題所牽涉的范圍非常廣,方程式較多、未知數(shù)也較多,若采取常規(guī)方法進行處理,會因計算量過大而發(fā)生錯誤,同樣會使學生產(chǎn)生對于化學問題的厭倦情緒.可是借助原子守恒原理能夠了解到:和酸進行反應之后,金屬陽離子同NaOH 溶液反應又會出現(xiàn)沉淀,剩余的為硫酸鈉溶液,再者,因為能夠意識到SO2-4同Na+原子守恒,按照SO2-4同Na+所具有的一定比例關系,能夠比較容易處理這個問題,最終得到800mL的結果.

        3.電荷守恒.當對化學問題進行研究,在遇到溶液或者物質(zhì)表現(xiàn)為電中性的情況時,便會牽涉到溶液或者物質(zhì)內(nèi)部電荷守恒的問題,也就是陰離子帶電量之和同陽離子帶電量之和相一致.借助這種電子守恒的規(guī)律,能夠讓很多化學問題得到有效處理,只要引導學生弄清反應之前及之后形成的物質(zhì),而不必過多思考反應中間的過程,便會讓解題效率得到大幅度提升.

        總之,守恒法在現(xiàn)代化學的發(fā)展與應用過程中具有無可取代的作用.把守恒法和化學解題教學相結合,可以促進學生更快更優(yōu)的完成解題任務,使其化學應用能力與唯物主義思想得到同步發(fā)展.

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