□衢州第二中学 王 飞
守恒是最重要的化学学科思想之一。守恒法是解决化学题的金钥匙。综合分析，挖掘反应体系的守恒要素，建立等式关系，能达到速解、巧解的目的。笔者在教学过程中发现，有不少学生在解题过程中，想到了用守恒法去解题，但往往不能够灵活运用或运用不当，没有充分挖掘题设条件中的守恒关系，导致错解。那么如何在解题过程中灵活运用守恒思想，简化解题过程，取得事半功倍的效果呢？笔者根据自己的教学体会，以一些具体的实例，来谈谈这方面的问题。
中学化学中的守恒思想主要表现在以下几个方面。
一、能量守恒
物理或化学变化中往往伴随着能量的吸收或释放，但对整个体系而言，总的能量是不变的，这就是所谓的能量守恒。在化学变化中，能量守恒还有另外一种表现形式，即在新教材第三册中出现的盖斯定律[1840年，盖斯（G.H.Hess,俄国化学家）从大量的实验事实中总结出的一条规律]：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分为几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同。
例1.已知2Fe+3O2=Fe2O3（放热Q1 kJ），2Al+3O2=Al2O3（放热Q2 kJ），试比较Q1和Q2的大小。
解析：乍一看，这两个反应似乎风马牛不相及，其热效应当然也无从比较，但细细分析，我们还是可以从中找出解决问题的桥梁，可以设计以下的反应热效应循环：
显然，依据能量守恒原则，可列出等式：Q3=Q2–Q1 。又已知，Q3是一个很大的值（铝热反应），故可初步判断Q2比Q1大得多。
二、质量守恒
参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律就是质量守恒定律。在中学化学中，质量守恒的规律有很多表现形式和应用，如溶液的稀释或浓缩时溶质的量守恒，物质及其变化过程中的元素守恒等。
例2.把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量的NaOH溶液，过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为（ ）。
A、70% B、52.4% C、47.6% D、30%
解析：本题相关的反应有：
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
AlCl3 + 3NaOH = Al（OH）3↓ + 3NaCl
Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
FeCl2 + 2NaOH = Fe（OH）2↓ + 2NaCl
4Fe（OH）3 + O2 + 2H2O = 4Fe（OH）3
依据反应进程画出如下框图：
在上述框图中，如运用Fe元素守恒则不难发现：a g合金样品中含铁的质量等于a g红棕色粉末Fe2O3中Fe元素质量（这是本题的解题关键所在），这个守恒关系的确立，接下来的问题就迎刃而解了。则合金中Fe的质量分数等于Fe2O3中铁的质量分数，合金中Al的质量分数等于Fe2O3中氧的质量分数。
Fe2O3中w(Fe)= ×100% = 70%
所以原铁铝合金中铁的质量分数为70%，正确答案为A。
评注：用守恒法解答这类题目，可以化复杂为简单，从纷繁的已知条件、化学方程式和物质的转化组合中找出最本质的关系，得到解答。
三、电子（电荷）守恒
主要有氧化还原反应中的得失电子守恒以及电中性原理。即在任何氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数必定等于还原剂失去的电子总数；任何物质或电解质溶液总是电中性的。
例3.铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 ml的NO2和336 ml的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（ ）。
A、7.42 g B、8.26 g C、8.51 g D、9.02 g
解析：根据题设条件分析可发生的反应有：
Cu + 4HNO3（浓） = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
Mg + 4HNO3（浓） = Mg(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
2NO2 = N2O4
Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaNO3
Mg(NO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaNO3
依化学方程式按常规方法求解既麻烦又费时，还易错。综合分析反应发现，最后沉淀物的化学式均为M（OH）2,且Mg、Cu失去的电子数等于HNO3中N得到的电子数，用电子守恒法可巧解：
×1 + ×2×1 = n（Cu、Mg）×2
解得：n（Cu、Mg）=0.115 mol
n（OH-）= 2×n（Cu、Mg）=2×0.115 mol=0.23 mol（阴、阳离子数比守恒）
m（OH-）= 0.23 mol×17 g/mol=3.91 g
m（沉淀）= 4.6 g+3.91 g=8.51 g
正确答案为C。
评注：这道题巧妙地运用了元素守恒、得失电子数守恒、电中性原理等若干原则，使解题过程得到大大简化。
同时，学生在解答这类问题的过程中要调用各种知识，透过表面现象，抓住守恒要素的实质，这也有利于学生化学素养的培养与提高，而这正是当前素质教育的关键所在。
