運用守恒法,透過現(xiàn)象看本質(zhì)-李光自

運用守恒法,透過現(xiàn)象看本質(zhì)-李光自

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1、淺談中學(xué)化學(xué)教學(xué)中守恒法的運用老港中學(xué)李光自在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,化學(xué)計算是一個難點,學(xué)生在解題時常常感到無從下手或因運算過程繁瑣而產(chǎn)生畏難情緒,如果老師能適時地介紹一些巧解的方法,則可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,收到事半功倍的效果,本文就介紹幾種中學(xué)化學(xué)中常用的守恒法。一、質(zhì)量守恒法根據(jù)在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和保持不變的原則,適用于一切常用化學(xué)反應(yīng)的計算。例1:2.1g平均相對分子質(zhì)量為7.2的CO和H2組成的混合氣體,在足量的O2中充分燃燒后,立即通入盛有足量Na2O2固體的容器中

2、,求固體增加的質(zhì)量。分析:根據(jù)常規(guī)方法需先求CO和H2的質(zhì)量,再求出CO和H2燃燒生成的CO2和H2O的質(zhì)量,最后根據(jù)CO2和H2O分別與Na2O2的反應(yīng)即可求出固體增加的質(zhì)量。利用質(zhì)量守恒則十分簡單,因為Na2O2→Na2O3可看作增加的是CO的質(zhì)量,Na2O2→2NaOH可看作增加的是H2的質(zhì)量,所以固體增重的質(zhì)量相當于CO和H2的質(zhì)量,即為2.1g。二、物料守恒法(元素守恒)根據(jù)反應(yīng)前后元素的種類和原子個數(shù)不變或構(gòu)成同一種物質(zhì)的不同元素在反應(yīng)后雖然存在形式不同,但必須遵循物質(zhì)的量比守恒的原則。適用

3、于復(fù)雜的化學(xué)方程式計算多步反應(yīng)計算,有機和溶液中離子濃度關(guān)系判斷等。例2:向100ml0.25mol/l的AlCl3溶液中加入金屬鈉完全反應(yīng),恰好生成只有NaCl和NaAlO2的澄清溶液,則加入的金屬鈉的質(zhì)量是A、3.45gB、2.3gC、1.15gD、0.575g分析:根據(jù)常規(guī)方法要通過以下幾個反應(yīng)可求出加入的金屬鈉的質(zhì)量2Na+2H2O→2NaOH+H2↑AlCl3+3NaOH→Al(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O如果利用元素守恒則快速準確。根據(jù)Cl元素和Al

4、元素守恒可得出nNaCl=0.075molnNaAlO2=0.025mol又根據(jù)Na元素守恒得nNa=0.075+0.025=0.1molmNa=0.1×23=2.3g例3:在Na2SO3溶液中存在多種微粒,分析下列關(guān)系是否正確。分析:解法一在Na2SO3溶液中,存在多種微粒,分別為H2O、H2SO3、Na+、HSO3-、SO32-、H+、OH-七種。根據(jù)電荷守恒得:…(1)根據(jù)物料守恒得:…(2)將(2)代入(1)可得關(guān)系正確解法二:根據(jù)H2O→H++OH-可知水電離出的但由于SO32-的水解,水電離

5、出的H+部分形成了HSO3-和H2SO3,根據(jù)氫元素守恒得:關(guān)系正確三、電子守恒法根據(jù)氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得電子總數(shù)等于還原前失電子總數(shù)的原則,適用于氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計算和電解產(chǎn)物的有關(guān)計算。例4:將5.21g純鐵溶于足量的稀H2SO4中,在加熱條件下用2.53gKNO3氧化溶液中的亞鐵離子,充分反應(yīng)后余下的亞鐵離子還需0.009molCl2才能完全氧化,則KNO3還原產(chǎn)物中氮元素的化合價是:A、-3價B、+4價C、+3價D、+2價分析:此題如果采用寫化學(xué)反應(yīng)方程式去求解,顯然不易,從電子守恒的角度

6、看,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+所失電子數(shù)等于Cl2、KNO3被還原所得的電子總數(shù)設(shè)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價為x,則:x=2四、電荷守恒法根據(jù)在電解質(zhì)溶液中,陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負電荷總數(shù),溶液整體不顯電性的原則,適用于溶液中離子濃度大小比較;溶液酸堿性的計算;離子濃度的計算,電解和電鍍的有關(guān)計算。例5:將硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鋁鉀三種鹽混合溶于硫酸酸化的水中,測得C(SO42-)=0.105mol/L、C(Al3+)=0.055mol/L溶液的PH=2(假想溶液中H2SO4完全電離為H+和

7、SO42-),則C(K+)為:A、0.045mol/LB、0.035mol/LC、0.055mol/LD、0.04mol/L分析:根據(jù)在電解質(zhì)溶液中,溶液整體不顯電性,陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負電荷總數(shù),可得出:由于PH=2,所以C(OH-)可忽略不計。C(K+)=2×0.105-3×0.055-0.01=0.035mol/L總之,通過以上幾例常用守恒法的分析不難看出,守恒法的本質(zhì)就是利用化學(xué)變化中的不變因素去解決變化的問題。這就要求教師在平時的教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟知識的內(nèi)涵,解題時要克服

8、思維定勢,挖掘題中的不變因素,從而達到簡化解題的過程,提高解題的速度、準確度的目的。同時還能培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力。

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