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【摘 要】文章主要通过对存在于化学学科中的守恒思想在解题中的应用做一例析,以期对学生的技巧型解题能力的提高有所帮助。
【关键词】守恒;初中化学;解题;应用
守恒思想在自然科学中是普遍存在的,是定量研究物质变化过程中的永恒主题,是学习化学的最重要学科思想之一,守恒法作为初中化学解题过程中常用的一种解题方法,更是中学生必须要掌握的一种学习能力。守恒思想有多种表述形式,如质量守恒、元素守恒、原子守恒、离子守恒、电子守恒、电荷守恒、化合价守恒和能量守恒等。其实可以归结为三种守恒:①化学反应是原子的重新组合,故从宏观上讲即质量守恒,从微观粒子角度看即粒子(如原子等)守恒。②氧化还原反应中得失电子总数相等:电子守恒,化合价守恒等。③化合物及电解质溶液中阴阳离子电荷数相等呈电中性:电荷守恒。在初中化学解题过程中,最常见的有质量守恒,电荷守恒,化合价守恒和原子数守恒。巧妙地利用上述守恒思想对于解化学题特别是一些计算型的选择题或填空题,在考试中为学生节省时间和提高成绩,往往能收到事半功倍的效果。另外,通过这类解题技巧的训练也可以活跃学生的思维,提高解题能力。下面通过一些例题简单的分析一下这几种守恒方法,希望能达到举一反三的效果。
一、质量守恒
利用质量守恒的题型常见多为化学反应前后的元素质量守恒问题,如以下两例题,如果利用发生的化学反应,根据化学方程式求解,过程繁而易错,但利用元素质量守恒,反应前∑A元素=反应后∑A元素列出等式,进而解出所需结果,守恒思想的优点不言而喻。
例1.某钢铁厂每天需要消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少?
解析:根据冶炼前后矿石和生铁中铁元素质量相等,可设生铁质量为x,则可得下列等式:
5000t×76%××100%=x×98%,x=2714.3t。
例2.某家里蒸馒头用的纯碱中含有少量的氯化钠,某实验小组要测定该纯碱中碳酸钠(Na2CO3)的含量.现取该纯碱样品8g,加入某稀盐酸溶液恰好完全反应,同时产生了2.2g气体。试计算:纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
解析:设纯碱样品中碳酸钠的质量为x。根据反应前后C元素质量守恒可列出如下式子:
2.2×=x×,x=5.3g。碳酸钠的质量分数为 ×100%=66.3%.
二、原子数守恒
例3.发射“嫦娥二号”的长三甲火箭燃料是偏二甲肼(X),氧化剂是四氧化二氮(N2O4),反应的化学方程式为X+2 N2O4===3N2+2CO2+4H2O,则X的化学式为 ( )
A.H2 B.CH4 C.C2H8N D. C2H8N2
解析:在反应前只出现2N2O4,共有4个N,8个O;而反应后在3N2、2CO2、4H2O中共有6个N,2个C,8个H,8个O。根据质量守恒定律,在化学反应前后,原子的种类、个数保持不变。通过比较可知:在X中共有2个C、8个H、2个N,所以X得化学式是C2H8O2。答案为D。
例4.在加热条件下,14.4g某金属氧化物与一氧化碳充分反应,可生成8.8g二氧化碳。这种氧化物是( )
A.FeO B.ZnO C.PbO D.CuO
解析:根据反应前后C、O原子数守恒求解。设金属氧化物的相对分子质量为M。可列出如下等式:,M=72。答案为A
三、化合价守恒
例5.某金属元素的正磷酸盐中金属元素的质量分数为38.7%,已知该金属的相对原子质量为40,则该盐的分子式可表示为(x表示金属元素) ( )
A.XPO4 B.X3PO4 C.X3(PO4)2 D.X(PO4)2
解析:因磷酸根负化合价总值与金属X正化合价总值在数值上相等的。设金属X的化合价为n,则可列出以下等式:,n=2,答案为C。
四、电荷守恒
例6.测得某溶液中仅含有Na+、Mg2+、SO42-、Cl-四种离子,其中离子个数比为Na+∶Mg2+∶Cl-=4∶5∶8,若设Na+为4n个,则SO42-离子个数可能是 ( )
A.2n B.3n C.6n D.8n
解析:溶液中阴阳离子所带电荷总数应相等。可设SO42-离子数为x。故4n+10n=8n+2x,x=3n。答案为B。
综上分析可见,守恒思想在化学解题分析和定量计算上运用较为普遍。如化学式的书写就是利用元素价态守恒;化学方程式的配平就是利用质量守恒;原子是呈电中性的就是利用质子和电子的电荷守恒等等。守恒法作为解决化学计算题的金钥匙,具有直观性与快速性的特点,学习化学时,不仅要注意强化守恒意识,而且要善于抓住物质变化过程中某一特定量固定不变(如质量守恒或元素守恒)来解决有关化学问题。
【关键词】守恒;初中化学;解题;应用
守恒思想在自然科学中是普遍存在的,是定量研究物质变化过程中的永恒主题,是学习化学的最重要学科思想之一,守恒法作为初中化学解题过程中常用的一种解题方法,更是中学生必须要掌握的一种学习能力。守恒思想有多种表述形式,如质量守恒、元素守恒、原子守恒、离子守恒、电子守恒、电荷守恒、化合价守恒和能量守恒等。其实可以归结为三种守恒:①化学反应是原子的重新组合,故从宏观上讲即质量守恒,从微观粒子角度看即粒子(如原子等)守恒。②氧化还原反应中得失电子总数相等:电子守恒,化合价守恒等。③化合物及电解质溶液中阴阳离子电荷数相等呈电中性:电荷守恒。在初中化学解题过程中,最常见的有质量守恒,电荷守恒,化合价守恒和原子数守恒。巧妙地利用上述守恒思想对于解化学题特别是一些计算型的选择题或填空题,在考试中为学生节省时间和提高成绩,往往能收到事半功倍的效果。另外,通过这类解题技巧的训练也可以活跃学生的思维,提高解题能力。下面通过一些例题简单的分析一下这几种守恒方法,希望能达到举一反三的效果。
一、质量守恒
利用质量守恒的题型常见多为化学反应前后的元素质量守恒问题,如以下两例题,如果利用发生的化学反应,根据化学方程式求解,过程繁而易错,但利用元素质量守恒,反应前∑A元素=反应后∑A元素列出等式,进而解出所需结果,守恒思想的优点不言而喻。
例1.某钢铁厂每天需要消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少?
解析:根据冶炼前后矿石和生铁中铁元素质量相等,可设生铁质量为x,则可得下列等式:
5000t×76%××100%=x×98%,x=2714.3t。
例2.某家里蒸馒头用的纯碱中含有少量的氯化钠,某实验小组要测定该纯碱中碳酸钠(Na2CO3)的含量.现取该纯碱样品8g,加入某稀盐酸溶液恰好完全反应,同时产生了2.2g气体。试计算:纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
解析:设纯碱样品中碳酸钠的质量为x。根据反应前后C元素质量守恒可列出如下式子:
2.2×=x×,x=5.3g。碳酸钠的质量分数为 ×100%=66.3%.
二、原子数守恒
例3.发射“嫦娥二号”的长三甲火箭燃料是偏二甲肼(X),氧化剂是四氧化二氮(N2O4),反应的化学方程式为X+2 N2O4===3N2+2CO2+4H2O,则X的化学式为 ( )
A.H2 B.CH4 C.C2H8N D. C2H8N2
解析:在反应前只出现2N2O4,共有4个N,8个O;而反应后在3N2、2CO2、4H2O中共有6个N,2个C,8个H,8个O。根据质量守恒定律,在化学反应前后,原子的种类、个数保持不变。通过比较可知:在X中共有2个C、8个H、2个N,所以X得化学式是C2H8O2。答案为D。
例4.在加热条件下,14.4g某金属氧化物与一氧化碳充分反应,可生成8.8g二氧化碳。这种氧化物是( )
A.FeO B.ZnO C.PbO D.CuO
解析:根据反应前后C、O原子数守恒求解。设金属氧化物的相对分子质量为M。可列出如下等式:,M=72。答案为A
三、化合价守恒
例5.某金属元素的正磷酸盐中金属元素的质量分数为38.7%,已知该金属的相对原子质量为40,则该盐的分子式可表示为(x表示金属元素) ( )
A.XPO4 B.X3PO4 C.X3(PO4)2 D.X(PO4)2
解析:因磷酸根负化合价总值与金属X正化合价总值在数值上相等的。设金属X的化合价为n,则可列出以下等式:,n=2,答案为C。
四、电荷守恒
例6.测得某溶液中仅含有Na+、Mg2+、SO42-、Cl-四种离子,其中离子个数比为Na+∶Mg2+∶Cl-=4∶5∶8,若设Na+为4n个,则SO42-离子个数可能是 ( )
A.2n B.3n C.6n D.8n
解析:溶液中阴阳离子所带电荷总数应相等。可设SO42-离子数为x。故4n+10n=8n+2x,x=3n。答案为B。
综上分析可见,守恒思想在化学解题分析和定量计算上运用较为普遍。如化学式的书写就是利用元素价态守恒;化学方程式的配平就是利用质量守恒;原子是呈电中性的就是利用质子和电子的电荷守恒等等。守恒法作为解决化学计算题的金钥匙,具有直观性与快速性的特点,学习化学时,不仅要注意强化守恒意识,而且要善于抓住物质变化过程中某一特定量固定不变(如质量守恒或元素守恒)来解决有关化学问题。