刘建宏
西安市八一民族中学 陕西省西安市 710000
摘 要:守恒思想是解答高中化学计算题的重要思想,在化学反应中有很多不变量，解题方法是抓住相关物质的始态和终态，忽略其反应的过程，快速准确的找出其中存在的守恒关系，建立关系式，该方法可以简化计算过程，提高解题效率，能起到事半功倍的效果。本文以典型习题为例，着重分析守恒法在化学解题中的具体应用。
关键词:化学；计算；守恒法
一．守恒法的概述
化学计算中的守恒法指的是把握化学反应过程中某一关系的不变量来解答问题的思想，它是高中化学计算中常用的解题技巧，利用守恒法来分析题目，要求学生抓住反应过程中微粒的内在守恒关系。该方法的优点在于不用考虑题目中的细枝末节，直接抓住其中内在的守恒联系，巧妙建立关系式，快速求解。
守恒思想存在于每一个化学反应中，比如某化学反应反应物和生成物的质量总和、参加反应的各个原子的总数、化合价变化的总数，阴离子、阳离子电荷总数均满足守恒规律。因此，抓住化学反应中的守恒规律，在解题过程中会起到事半功倍的效果。常用的守恒法有质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、物料守恒等，这些守恒方法是高中化学计算题解题过程中的依据，要熟练掌握。
二．守恒法在高中化学解题中的应用
1．质量守恒法
根据化学反应前后反应物与生成物质量相等的原理进行解题的方法，称为质量守恒法。它是守恒法中最基本、最常用的一种解法。
例1：把N2O2充入1L密闭容器中，在47℃101kPa时反应，N2O2（g）2NO2（g）达到平衡时，测得混合气体的平均式量为65.7，则N2O2的分解率为（ ）。
A.20% B.30% C.40% D.50%
解析：若先求出N2O2的物质的量再求其转化率，步骤较为较繁，若按密闭容器内物质的总质量守恒则易解。设开始时N2O2为n mol，其转化率为x%，则：
N2O42NO2
平衡时：n-nx% 2nx%
n总=n-nx%+2nx%=n(1+x%)
M混=m总/n总
65.7=92n/[n(1+x%)]
求得：x%=40%，答C。
2．原子守恒法
原子守恒是根据化学反应前后，原子的种类及个数不变的原理进行推导或计算的方法。该法可在不写出反应方程式的情况下得出结果。
例2：将小苏打和十水碳酸钠的混合物10.0g溶于水制成200mL溶液，其中c(Na+)=0.5 mol·L-1，若将10.0g该混合物加热到恒重，混合物会失重（ ）。
A.3.0g B.4g C.4.7g D.5g
解析：若由c(Na+)分别求出Na2CO3和NaHCO3的量，再求Na2CO3·10H2O和NaHCO3热分解的失重，则比较费时；若从混合物中钠离子在反应中守恒这一点来考虑则简单得多，因反应产物只有Na2CO3，因此只要求得钠离子的量（0.2×0.5mol），就可求得加热后固体的质量，则失重可很快得出：
10.0-1/2×0.2×0.5×106=4.7g，答C。
3．电荷守恒法
根据反应前后离子所带电荷总量不变的原理，进行推导或计算的方法，称为电荷守恒法。常用于溶液中离子浓度关系的推断及有关量的计算。
例3：在NaCl、MgCl2、MgSO4的混合溶液中，若Na+为0.1mol，Mg2+为0.25mol，Cl-为0.4mol，则SO42-为（ ）。
A.0.1mol B.0.5mol C.0.15mol D.0.2mol
解析：设混合溶液中SO42-为xmol，则阴离子的电荷总数为：（2x+0.4）mol，阳离子的电荷总数为：（0.1+0.25×2）mol，因溶液中阴阳离子的电荷守恒，得：
2x+0.4=0.1+0.25×2，解得：x=0.1(mol)，答A。
4．得失电子守恒法
在氧化还原反应中，还原剂失去电子的总数与氧化剂得到的电子总数相等，这是运用得失电子守恒进行化学计算的主要依据。
例4：用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH值由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氧气放出，且电解液在电解前后体积变化忽略），电极上应析出银的质量为（ ）。
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
解析：因pH=3时，溶液中的c(H+)=10-3mol·L-1，n(H+)=5×10-4mol，AgNO3溶液电解时电极反应为：阴极：4Ag+4e-=4Ag↓，阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑，由电子守恒有：4H+~4Ag，得出银的质量为：5×10-4mol×108g·mol-1=0.054g，答B。
5．物料守恒法
物料守恒，是指溶液中某一组分的原始浓度( 或物质的量) 恒等于其在溶液中各种存在形式的浓度 ( 或物质的量) 之和，物料守恒常与电荷守恒配合使用。适用于解答溶液( 尤其是混合溶液) 中相关离子的量的问题。
例5：把0.02mol·L-1CH3COOH溶液和0.01mol·L-1NaOH溶液以等体积混合，溶液呈酸性，混合溶液中粒子浓度关系正确的是（ ）。
A.c(CH3COO-)>c(Na+)
B.c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
C.2c(H+)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)
D.c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.02mol·L-1
解析:A溶液混合后，二者反应，但CH3COOH过量，故为CH3COONa和CH3COOH的混合体系，CH3COOH电离和CH3COO-水解相互抑制，但以CH3COOH电离为主，混合溶液呈酸性，即c(Na+)>c(OH-)，根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)，则c(CH3COO-)>c(Na+)，CH3COOH电离程度大于CH3COO-水解程度，B不正确；根据电荷守恒：c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-)；根据物料守恒：2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)，联立两式可得2c(H+)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)+2c(OH-)，所以C错；D中虽然看似是物料守恒，但其溶液的体积是原溶液的2倍，则c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.01mol·L-1，D错误。
三、结语
综上所述，高中化学解题过程中要灵活运用各种守恒方法，紧紧抓住化学反应过程中参加反应物质的内在关系及其变化规律，从而避免了复杂的分析与计算，将复杂的化学反应过程简洁化，不但能缩短解题的时间，也让我们的解题思路更加清晰。在日常教学中，教师要注重对学生思维能力的培养，强化对守恒法训练，改善学生的思维模式，使学生在高考的大军中脱颖而出。
参考文献
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[2] 张陆琰.守恒法在高中化学解题中的应用策略探讨[M].实践与反思.2019.
[3] 吴桐.守恒法在高中化学解题中的应用研究安排[M].课程教育研究.2018（33）.
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作者简介：刘建宏，出生年月:1990.2，性别:女，民族：汉族，籍贯（精确到市）:陕西省西安市，当前职务：教师，当前职称：助理讲师，学历：硕士研究生，研究方向：化学教育，作者单位:西安市八一民族中学，单位所在地：陕西省西安市，单位所在地邮编:710100.