迮思泉

(江蘇省高郵中學(xué),江蘇,揚(yáng)州 225600)

在熟練掌握大量化學(xué)知識的基礎(chǔ)上,學(xué)生要根據(jù)題目分析出隱含條件的守恒關(guān)系,其中包括最常見的元素守恒、電子守恒、質(zhì)量守恒等(如圖1所示),因此學(xué)生應(yīng)首要判斷題目中給出的是宏觀還是微觀條件,繼而再判斷應(yīng)用哪一種守恒法[1].

圖1 守恒法的類型

元素與化合物相關(guān)變化作為考試內(nèi)容占比較大的知識點(diǎn),學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)學(xué)會構(gòu)建元素與其化合物的關(guān)系圖,將元素作為主干,將含此元素的離子或各種化合物作為枝干畫出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及如何循環(huán)的路徑.以硫元素為例,學(xué)生需鍛煉到可以自己畫出元素與化合物相互轉(zhuǎn)化的路徑(如圖2所示),搭建整體架構(gòu),繼而可以清晰的觀察硫元素的去向,從而更好地應(yīng)用守恒法.

圖2 硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系

1 質(zhì)量守恒法

1.1 解題原理

以宏觀角度看質(zhì)量守恒即為反應(yīng)前后元素的守恒、質(zhì)量的守恒,以微觀角度看則是反應(yīng)前后所有微觀的粒子如原子、離子的種類、質(zhì)量、個(gè)數(shù)都沒有變化[2],但要注意的是分子數(shù)量可能會改變,因此可以總結(jié)為如圖3所示的原理.

圖3 質(zhì)量守恒原理

1.2 解題關(guān)鍵

應(yīng)用質(zhì)量守恒法時(shí),要區(qū)分出題目哪些物質(zhì)參與了化學(xué)反應(yīng),哪些沒有,在求解時(shí)要將未參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)剔除.

1.3 例題解析

例1已知一容器內(nèi)混合氣體由一氧化碳和氫氣組成,已知?dú)怏w質(zhì)量為4 g,相對分子質(zhì)量為9.2,向容器中注入氧氣并點(diǎn)燃,再將氣體通入到足量的過氧化鈉,求固體質(zhì)量增加了多少?

分析(1)不應(yīng)用質(zhì)量守恒法:

先列CO和H2的物質(zhì)的量的一元二次方程組,求解出CO和H2的物質(zhì)的量,再根據(jù)一氧化碳和氫氣燃燒的化學(xué)方程式求出生成物二氧化碳和水的物質(zhì)的量,最后再根據(jù)CO2和H2O與過氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式求出生成物的質(zhì)量,得出增加的固體質(zhì)量.整個(gè)求解步驟需要將所有反應(yīng)過程都列出并計(jì)算各個(gè)步驟生成物的量.

(2)應(yīng)用質(zhì)量守恒法:

先將所有化學(xué)方程式列出,可簡寫得出關(guān)系式

固體過氧化鈉全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉,增加的NaOH質(zhì)量全部來源于氫氣,又通過簡寫的關(guān)系式

得出,所有的Na2CO3增加的質(zhì)量全部來源于一氧化碳,因此可以直接得出增加的質(zhì)量為氣體質(zhì)量4 g.

由上述兩種解題方法可以清晰看出應(yīng)用守恒法的便捷性,只要理清化學(xué)反應(yīng)路徑,將反應(yīng)后物質(zhì)實(shí)質(zhì)增加元素的來源找到,就可以應(yīng)用質(zhì)量守恒法,反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變,推出反應(yīng)后固體增加的質(zhì)量.而普通做法就需要列出整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的步驟及方程式,并計(jì)算出每一步生成物的質(zhì)量或物質(zhì)的量,再求出最后固體增加的質(zhì)量,解題過程繁瑣負(fù)責(zé),計(jì)算量大,反而容易出錯(cuò).

2 電荷守恒

2.1 解題原理

電解質(zhì)溶液是呈電中性的,因此溶液中:陽離子所帶電荷數(shù)=陰離子所帶電荷數(shù),即正負(fù)電荷的代數(shù)和等于0;可將此方法總結(jié)為公式:

其中,a、b表示溶液中共有a種陽離子和b種陰離子,mi表示第i種陽離子所帶電荷數(shù),nj為第i種陽離子所帶電荷數(shù),c(Xim+)代表第i種陽離子的濃度(或物質(zhì)的量),同理c(Yjn-)代表陰離子的,再將所有a種陽離子和b種陰離子按公式相乘相加,等式兩邊相等.

2.2 解題關(guān)鍵

2.3 例題解析

分析(1)按照化學(xué)式特點(diǎn)常規(guī)推斷:

(2)若應(yīng)用電荷守恒法:

公式,可推出

上述兩種做法都可以求解此題,但明顯電荷守恒法要更方便快捷,第一種方法需要求解的步驟、計(jì)算量都要比守恒法多,若物質(zhì)再多兩到三種很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,且作為選擇或填空題,若題中未要求求出所有物質(zhì)各離子濃度,顯然第一種方法多出的計(jì)算會減緩做題速度,而守恒法可在不需要考慮每一種物質(zhì)的電離方程式,只需要按照公式快速解出所求問題.可見掌握電荷守恒法不僅可以提高開拓解題思路,還可以省去多余解題步驟,提高解題效率,節(jié)省答題時(shí)間.

3 多種守恒法綜合應(yīng)用

3.1 解題原理

高考選擇填空題若考查守恒法一般只考單一守恒法,如電子守恒、元素守恒等,但大題多數(shù)會將多個(gè)守恒法結(jié)合在一起考查,如原子守恒法和電荷守恒法相結(jié)合.

3.2 例題解析

例3葡萄酒中含有食品抗氧化劑Na2S2O5,可以用碘液標(biāo)準(zhǔn)液來測試葡萄酒中抗氧化劑的含量,現(xiàn)取100 mL樣品,向里滴加0.01 mol·L-1碘液,共消耗了20 mL,則離子方程式為____.

再由電荷守恒、原子守恒得知,左右兩邊需要補(bǔ)填水及氫離子,而H2O前面添加的系數(shù)則根據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒判斷為3,H+前的系數(shù)為6,最終確定離子方程式是

解化學(xué)習(xí)題需要系統(tǒng)地反思和復(fù)習(xí),循規(guī)蹈矩地按照反應(yīng)順序解題方法并不適用于所有題目.即使做了再多也提高不了化學(xué)思維能力,只有將多變的題型總結(jié)反思,掌握解題技巧,并從新舊知識中,探究守恒法、構(gòu)造法等多種解題方法,才能尋找到解題的突破點(diǎn)[3],學(xué)生需要經(jīng)常舉一反三,觀察題目特點(diǎn),熟練運(yùn)用各種守恒方法解題,從而加深自己的守恒思想.