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借助守恒思想巧解高中化学习题

2020-03-15甘肃包莹艳

高中数理化 2020年6期
关键词:原子习题物质

◇ 甘肃 包莹艳

守恒思想是一种重要的思想,用于解答高中化学习题,可大大简化解题步骤,提高学习效率.但守恒思想的灵活应用对学生基础知识的掌握程度以及分析问题的能力要求较高.因此,教师在教学过程中应注重结合具体的例题为学生讲解守恒思想的具体应用,使学生掌握相关的应用技巧,提高其解答化学习题的能力.

1 质量守恒思想的巧用

在初中阶段,学生已接触到质量守恒定律.但高中阶段涉及的化学反应较为复杂,应用质量守恒定律时应明确参加反应的物质以及生成的物质,找到反应前后相关物质的质量关系.在教学中,为使学生灵活应用质量守恒思想巧解化学习题,教师可引导学生先不写出化学反应方程式,根据题干进行深入的分析,以找到解题的突破口.

例1为检测Al-Fe合金中铝的质量分数,现将一部分合金溶于盐酸中,而后向溶液中加入足量的NaOH 溶液,待沉淀全部变成红褐色,过滤沉淀物并在空气中灼烧.得到的红色粉末刚好和原来合金的质量相等,则合金中Al的质量分数为.

分析解答该习题时不要急于写化学反应方程式,而应先搞清楚发生的化学反应以及灼烧后得到的最终物质,然后应用质量守恒定律求解.根据所学知识可知,合金溶于盐酸,Al转化为Al3+,Fe转化为Fe2+,加入过量NaOH 溶液后,Al3+转化为,Fe(OH)2和O2、H2O 发生反应生成Fe(OH)3,灼烧后的红色粉末为Fe2O3.整个反应中,Fe元素完全转化,其质量并未发生变化,即反应前后铁元素的质量守恒.由已知条件可知,Al的质量刚好等于Fe2O3中氧元素的质量,所以可得Al元素的质量分数为100%=30%.

2 原子守恒思想的巧用

有些题涉及多个反应,采用原子守恒思想可明显降低解题复杂度,提升解题效率.应用原子守恒思想时,要求学生能根据题干给出的条件联系所学知识,确定守恒的原子,借助反应前后守恒原子的物质的量相等求解.

例2取铜粉1.92g和一定量的浓硝酸反应.当铜粉完全消失后,收集标准状况下的气体体积为1.12L,求消耗硝酸的物质的量.

分析很多学生知道铜和硝酸反应的产物为Cu(NO3)2、NO2或NO 气体.但题目并没有具体给出生成NO2、NO 气体分别为多少,所以,有些学生认为无法计算.事实上,参加反应的HNO3一部分起到酸的作用,一部分起到氧化作用,应用N 原子守恒便可顺利求解.其中起酸作用的HNO3的物质的量为起氧化作用的HNO3的物质的量为mol,因此,反应中共消耗硝酸的物质的量为0.06mol+0.05mol=0.11mol.

3 得失电子守恒思想的巧用

得失电子守恒思想是解答氧化还原反应习题的重要思想.在解题过程中学生要根据所学知识判断氧化剂、还原剂、氧化产物与还原产物,根据化学反应前后某元素化合价的改变情况,确定某一原子得失电子的物质的量,利用得失电子守恒,列出相关的方程求解.

例3羟胺(H2NOH)可还原某些氧化剂.现使用25mL0.049 mol·L-1的羟胺酸性溶液与足量的Fe2(SO4)3溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.5mL0.02mol·L-1的酸性KMnO4溶液发生反应.在反应中羟胺的氧化产物为( ).

A.N2B.N2O C.NO D.NO2

分析根据题目可知,Fe2(SO4)3被H2NOH 还原为FeSO4,而FeSO4又被KMnO4氧化成Fe2(SO4)3,相当于未参加反应.因此,我们可将H2NOH 考虑成还原剂,将KMnO4考虑成氧化剂,设反应后H2NOH中N 元素的化合价为n 价,反应前N 元素的化合价为-1价,则25×10-3L×0.049 mol·L-1×(n+1)=24.5×10-3L×0.02mol-1×(7-2),解得n=1,正确选项为B.

4 结语

我们在教学实践中发现,在解答某些试题时应用守恒思想,经过简单的计算便可得出正确结果,解题效率较高.因此,在教学中教师应优选相关的例题,为学生讲解守恒思想的巧妙应用,提高学生在解题中应用守恒思想的意识与能力,进一步促进学生化学成绩的提高.

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