基于守恒思想的高中化学技巧运用

【摘 要】在高中化学学习中，守恒思想是非常重要的一种解题方法，如果学生能够深刻认识到守恒思想的本质，巧用守恒思想来解决化学题目，定会起到事半功倍的效果。对于近些年的高考化学试题进行观察也能够看出高考在守恒思想知识点方面所设置的考题分值也越来越大，这足以表明我们广大的高中生巧用守恒思想，仔细摸索守恒思想在高中学习解题中的运用技巧时的重要意义。本文主要对于常见的几种守恒思想，如质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒等方法的运用技巧进行介绍，同时结合相关题目加以说明，以期为其他高中生在运用守恒思想时提供一些参考借鉴。

【关键词】守恒思想；高中化学；技巧；运用

对于近些年来的化学高考题目进行分析，可以发现其在守恒思想知识点方面设置考题所占的分值比例越来越大。而守恒思想在高中化学学习中是必不可少的一种方法，如果我们广大的高中学生能够掌握守恒思想的本质，抓住题目设置中相关变化的始态与终态，而忽略中间所进行的过程，就可以快速建立起等式关系，简化解题思路，迅速得出正确答案，起到事半功倍的效果。因此，对于如何正确运用守恒思想建立起关系式进行分析，得出其在高中化学解题方面的技巧方法来，有着非常重要的意义。将这些学习经验加以总结能够为其他高中学生在运用守恒思想方法时提供一些参考借鉴作用。

一、在平衡类计算题方面巧用守恒思想

计算题在高中化学中所占的比例很大，有很多计算题其实是无需详细计算就可以得出答案的，特别是一些选择题。而在高中化学平衡计算中运用守恒思想可以实现快速解题的目的，有些时候还能验证计算答案是否正确。其中经常用到的守恒思想有电子守恒、电荷守恒、质量守恒以及物料守恒等。

例1.在恒温条件下，把a molN2和b molH2的混合气体通入到一个容积固定的密闭容器中并发生以下反应：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）。如果反应进行到某一时刻t时，nt（N2）= 13mol，nt（NH3）= 6mol。试计算a的值。

解析：在常规解题思路中，根据化学反应方程式，列出相应的等式，从而进行求解。

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）

初始（mol）： a b 0

转化（mol）： 3 9 6

平衡（mol）： 13 9 6

由于n（初始）= n（平衡）+ n（转化），因此代入已知数据，可以解得a为16mol。

而运用守恒思想解题时，根据反应前后氮元素守恒，反应前氮元素仅在N2中存在，反应平衡后氮元素在N2以及NH3中存在，因此得出等式n（N2）= nt（N2）+ 1/2n（NH3），代入已知数值得出n（N2）=16mol。

例2. 在一密闭容器中加入碳以及水蒸气，一定温度下发生如下反应：

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） （1）

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） （2）

当反应进行完全并达到平衡时，得知c（H2）=1.9mol/L，c（CO）=0.1mol/L，那么c（CO2）为多少（ ）。

A. 0.1mol/L B. 0.9mol/L

C. 1.8mol/L D. 1.9mol/L

解析：在常规解题思路中，根据化学反应方程式，列出相应的等式进行求解。假设在第一步反应中所得到的 CO是x mol/L，在第二步反应中所消耗的CO是y mol/L，那么

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）

转化： x x

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）

转化：y y y y

因此在反应达到平衡之后，可以得出关系式c（H2） = x + y = 1.9mol/L，c（CO） = x-y = 0.1mol/L，从而解得y = 0.9mol/L，也就是c（CO2）为 0.9mol/L。

而运用守恒思想解题时，根据原子守恒定律，反应生成的CO与CO2中的氧原子都是由原料中的H2O所得到的，而H2O中的氢原子都转化生成H2，根据氢原子守恒得到c（H2） = c（H20），根据氧原子守恒得到c（H2O） = c（CO） + 2c（CO2） 。将已知数值c（H2）=1.9mol/L，c（CO）=0.1mol/L代入上述等式中，得到c（CO2） = 0.9mol/L，因此答案为B。

二、在氧化还原反应类计算题方面巧用守恒思想

氧化还原反应也是高中化学学习中的一个重点与难点，在解决这一类试题时，通常的做法是写出化学方程式并配平，再运用电子得失守恒进行计算。因此可以毫不夸张地说涉及到氧化还原反应的化学计算题必然要运用守恒思想。

例3. 将标况下3.36 L的Cl2通入100mlFeBr2溶液中，Cl2全部被还原，并且溶液中Br-的溶度与Cl-的溶度相等，那么原FeBr2溶液的物质的量浓度为（ ）

解析：这是关于氧化还原反应知识点的计算题，在解题时要抓住题干中的关键点：Cl2被全部还原，且c（Cl-）=c（Br-）；同时题干中还有隐含的条件：FeBr2中的Fe2+被全部氧化，而Br-被部分氧化。在分析出这些已知条件之后，可以运用不同的守恒方法进行解题：

方法一 电荷守恒法

由反应可以得知氧化还原反应的产物为FeCl3、FeBr3以及Br2，根据电荷守恒定律：电解质溶液中阳离子所带电荷总数等于阴离子所带电荷总数，可知所得电子的总物质的量等于×2×1 = 0.3mol。由于溶液中c（Cl-）=c（Br-），根据电解质溶液中正电荷总数等于负电荷总数，得出关系式：c（Fe3+）×0.1L×3 = 0.3mol×2，从而得出c（Fe3+） = 2mol/L。由于溶液中的Fe3+全部来源于Fe2+，且是等物质的量转化，所以可以得到原FeBr2溶液的物质的量浓度也等于2mol/L。

方法二 电子得失守恒

在氧化还原反应中，存在着得失电子相等的定律，也就是还原反应所得电子总数与氧化反应所失电子总数相等。假设FeBr2的物质的量浓度是x mol/L，那么：还原剂所失电子总数=氧化剂所得电子总数。由于反应中存在未被氧化的Br-，Cl2全部被还原，因此Cl2所得电子的总物质的量=Fe2+所失电子的总物质的量+Br-的总物质的量﹣未被氧化的Br-的总物质的量，即：×2×1 = x mol/L×0.1L×1+2x mol/L×0.1L×1-×2×1。得出x为2mol/L。

此外，这一题目还可以运用原子守恒以及质量守恒方法进行求解，但是其计算过程较为繁冗，且计算原理与电荷守恒以及电子得失守恒相近，因此这里不再进行赘述。

例4. 将1.92g的Cu加入到一定量的浓HNO3中进行反应，在反应过程中，随着反应的不断进行，Cu含量不断减少，反应所得到的气体颜色逐渐变浅。当Cu反应完全时，共得到标准状况下1.12L的气体。那么参加反应的HNO3的物质的量为多少。

解析：在反应开始时，Cu与浓HNO3反应生成NO2气体，但是随着反应的进行，HNO3的浓度逐渐降低，所得到的气体为NO。因此在本题中所生成的气体为NO2与NO的混合气体，根据氮原子守恒可以得出：n（HNO3） = 2n[Cu（NO3）2]+n（NO）+n（NO2）=2n[Cu（NO3）2]+n（气体），代入已知数据可以解得参与反应的HNO3的物质的量为0.11mol。

三、在解决混合气体分子量方面巧用守恒思想

例5.把33.6L的 NO2、NH3以及O2混合气体通过稀H2SO4后，混合气体的总体积减小为11.76L，气体体积均在标准状况下测得，而溶液质量则增加了26.4g，同时通过稀H2SO4之后的混合气体仍然可以让带火星的木条复燃。求之前的混合气体平均相对分子质量。

解析：这一计算题如果按照常规的做法，需要先写出反应方程式并根据已知关系式列出等式，再代入数值得到混合气体的平均相对分子质量。这样计算时过程非常繁琐，且涉及到的计算量很多，容易出错。但是如果运用质量守恒定律，那么这道题就会变得非常简单，其计算过程为：

由于混合气体在通过稀硫酸之后没有其他新的气体产生，因此根据质量守恒定律可知，原混合气体的总质量为26.4g加上11.76L气体的质量，可以得到以下关系式：

r（混）==28.8

即原混合气体的平均相对分子质量为28.8。

四、在解决溶液中离子浓度关系问题方面巧用守恒思想

不论是何种类型的电解质溶液，都存在着下述的等量关系，即：阳离子带的正电荷总量=阴离子带的负电荷总量的等量关系，化合物中离子（或原子）个数固定的比例关系以及酸失去的质子和碱得到的质子数目相同的关系。对于涉及到电解质电离方面的计算题时，只要巧用这三种关系式就可以轻松得出题目的答案来。

例6. 在1mol/L的Na2S溶液中，以下关系式中错误的是（ ）

A.c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=c（Na+）

B. c（Na+）+c（H+）=2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-）

C.c（NaHS）+2c（H2S）=c（NaOH）

D.c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）=c（OH-）

解析：在Na2S当中，存在着关系式n（Na+）=2n（S2-），当Na2S溶于水形成水溶液时，硫元素以三种形式存在，分别是S2-、HS-以及H2S。根据物料守恒定律可以得出c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=c（Na+），因此A选项正确。

在Na2S溶液中存在着Na+、H+、OH-、HS-以及S2-离子，而阳离子所带电荷总量等于阴离子所带电荷总量，溶液呈现电中性，从而可以得出1×c（Na+）×V+1×c（H+）×V+（-1）×c（OH-）×V+（-1）×c（HS-）×V+（-2）×c（S2-）×V=0。式中V为溶液的总体积，经过简化以后可以得到c（Na+）+c（H+）=2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-），因此B选项也正确。

在Ns2S溶液当中，其H+与OH-都是由水电离所得到的，同时得到的H+与OH-是等物质的量的关系，因此n（H+）= n（OH-），而H+在溶液中存在的形式有三种，分别是H+、HS-以及H2S，因此可以得出c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）=c（OH-），即D选项正确。D选项运用的是“酸失去的质子和碱得到的质子数目相同”这一等量关系，而在C选项中缺少c（H2O）这一项，因此是错误的，答案为C。

总而言之，守恒思想在整个高中化学解题与学习中都是非常重要的一种手段，同时也是最为行之有效的一种方法。如果我们学生勤加训练，平时注意多运用守恒思想来解题，那么定会起到事半功倍的效果，在提高解题效率之余也能够培养起对于化学学习的兴趣。此外，将守恒思想与其他方法相结合运用到高中化学学习中，也是未来高中化学课改的必然趋势，值得我们广大的高中学生去多加思考与摸索。

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