高中化学守恒法的内涵及应用

李梅

在高中化学教学中，对守恒法的指导比较常见.虽然化学学科不断演变，然而守恒法却建立于不变的定律之上，以守恒法指导高中生的化学解题过程，可以让学生的解题效率变得更高.因此，我们基于守恒法内涵的分析，举出能量守恒、原子守恒等方面的应用实例，对其加以详细说明.

一、对守恒法内涵的认知

守恒法有两方面内涵值得注意：一是质量守恒，二是能量守恒.对于质量守恒定律来说，高中阶段的化学课程侧重于对物质组成和结构、性质等方面的分析，要求学生意识到对物质守恒定律的遵守，可以表现出物质所具有的普遍变化和规律，明确化学反应过程之中不会有新物质的无端生成和旧物质的无端消除，改变的只是物质既有形态及结构.因为有了质量守恒定律的认知，可以给学习自然科学的知识与能力奠定坚实基础，且保证学生哲学理论的发展.而在能量守恒定律的认知方面，侧重于强调对物质变化的研究，把能量守恒定律和化学学科教学相结合.它可以表现出物质所具有的运动不变特点，明确物质在转化和守恒方面的基本定律，它构建于哲学基础之上，强调了物质在实质上的变与不变相协调的观念.总的说来，守恒定律对于促进学生对化学本质的认知极有帮助.

二、高中化学守恒法的应用举例

1.能量守恒.对于化学物质来说，基本的能量守恒研究将关注于微观层变，明确物质在进行化学反应之前及之后，原子不会出现总质量的改变.物质的能量守恒定律能够有效应用于化学学科的多步解题过程之中.教师指导学生借助此方法进行问题的分析，可以让学生的计算步骤变得更加简便，避免运算时间的浪费.

例1 在空气中放置KOH固体，在一段时间以后，利用分析可以知道该固体的含水量是2.8%，另外K2CO3含量是37.3%.如果我们在其中取出1g样品与25mL 2mol/L的盐酸中和，再把多余盐酸用1.0mol/L的KOH溶液30.8mL恰好完全中和，待其蒸发之后，会得到多少固体？对于这个问题，本身解题过程相对繁复，若是学生以一般方法进行解决，则容易产生错误答案.而如果学生能够对能量守恒定律进行熟练应用，那么解题过程便容易得多.K2CO3和KOH与盐酸进行反应的产物都是KCl，盐酸过量，用1.0mol/L的KOH溶液刚好中和，最后全部生成KCl即蒸发得到的固体为KCl，根据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.原子属于化学变化进行维持的最小微粒，我们强调的原子守恒，意为当处在化学反应之前或者之后，某原子个数保持不变.根據这一原理，当教师在指导学生解题时，可以使学生避免过于关注物质发生的各类化学反应，只关注物质初始及结束状态下的存在，构建必要的关系式用以处理问题.

例2 现在有Fe、Al、FeO、Al2O3所共同组成的一种混合物共计19.7g，将这些混合物和540mL 2.00mol/L稀H2SO4溶液进行充分的反应，共得到8.96L气体.现在已经知道混合物里面Fe、Al、FeO、Al2O3所占百分比含量分别是28.4%、27.4%、18.3%、25.9%，那么请问若想让溶液里面阳离子完全以氢氧化物形式进行沉淀，则应当加入的2.70mol/LNaOH溶液体积量是多少？在对该问题进行探索时，学生应当明确与反应相关各物质的情况，因此本问题所牵涉的范围非常广，方程式较多、未知数也较多，若采取常规方法进行处理，会因计算量过大而发生错误，同样会使学生产生对于化学问题的厌倦情绪.可是借助原子守恒原理能够了解到：和酸进行反应之后，金属阳离子同NaOH 溶液反应又会出现沉淀，剩余的为硫酸钠溶液，再者，因为能够意识到SO2-4同Na+原子守恒，按照SO2-4同Na+所具有的一定比例关系，能够比较容易处理这个问题，最终得到800mL的结果.

3.电荷守恒.当对化学问题进行研究，在遇到溶液或者物质表现为电中性的情况时，便会牵涉到溶液或者物质内部电荷守恒的问题，也就是阴离子带电量之和同阳离子带电量之和相一致.借助这种电子守恒的规律，能够让很多化学问题得到有效处理，只要引导学生弄清反应之前及之后形成的物质，而不必过多思考反应中间的过程，便会让解题效率得到大幅度提升.

总之，守恒法在现代化学的发展与应用过程中具有无可取代的作用.把守恒法和化学解题教学相结合，可以促进学生更快更优的完成解题任务，使其化学应用能力与唯物主义思想得到同步发展.