時間：2022-11-02 23:06:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇質量守恒定律，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：化學反應 質量守恒 改變 應用
在化學反應中，參加反應的各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和，這個規律就叫做質量守恒定律。質量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。質量守恒定律是初中化學教材的重要理論之一，既是學好化學方程式的工具，也是歷屆中考化學考查的熱點。因此理解和熟練掌握質量守恒定律，對初中化學的學習有著極其重要的意義。
一、抓要點
1.要點一“化學反應”。任何化學反應都要遵循質量守恒定律，因此定律適用的范圍是化學變化，不適用于物理變化。
2.要點二“質量守恒”。定律中的“守恒”明確指的是“質量”守恒，而不是指體積或者其性質的守恒。例：在■反應中，每2體積的H2與1體積的O2恰好完全反應時生成2體積的H2O，其體積在反應前后并不守恒。
3.要點三“參加反應”。定律中十分清楚地指出“參加化學反應的各物質質量總和”那就是說沒有參加反應的反應物質量是不能計算在內的，只能當做反應物過量來處理。例如：關于H2在O2中燃燒，2g氫氣與8g氧氣反應生成多少克的水呢？通過分析我們發現氫氣過量而氧氣反應完全，所以在計算生成多少克水時我們選擇氧氣的質量計算。
4.要點四“總和”“等于”。定律中明確指出“參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和”。所以在計算時，無論是反應物還是生成物不能漏掉任何一種物質。
二、掌握實質
為什么在化學反應前后，各物質的質量總和不變呢？這是因為化學反應過程，就是參加化學反應的原子重新組合而生成新物質的過程，在這個過程中宏觀、微觀角度有“六個不變”“兩個改變”和“兩個可能改變”。
六個不變宏觀反應物和生成物的總質量不變元素的種類不變元素的質量不變微觀原子的種類不變原子的個數不變原子的質量不變
兩個可能改變宏觀：元素的化合價可能改變微觀：分子的總數可能改變
兩個改變宏觀：物質的種類一定變微觀：分子的種類一定變
理解了上述質量守恒定律的相關要點，我們要應用到實踐中。質量守恒定律在中考和習題中常見的題目有下列幾種形式：
1.對于質量守恒定律的理解
例.下列說法中，符合質量守恒定律的是（ ）
A.蠟燭完全燃燒后，生成水和二氧化碳質量之和等于蠟燭的質量
B.鎂帶在空氣中燃燒后，生成物的質量比鎂帶的質量增加了
C.高錳酸鉀受熱分解后，剩余固體的質量與反應物的質量相等
D.粗鹽提純實驗得到精鹽的質量和濾紙上砂子的質量之和等于溶解的粗鹽的質量
【解析】正確答案為B 。A選項：忽略了參加反應的氧氣質量，故A選項錯；B選項：氧化鎂的質量比鎂的質量增加了是因為鎂燃燒結合空氣中氧氣的質量，所以質量增加；C選項：高錳酸鉀受熱分解后，有氧氣生成并逸出，所以剩余物的質量應比原反應物的質量小，故C選項錯；D選項：此變化為物理變化，不屬于化學變化，故D選項錯。
2.應用質量守恒的簡單計算
例.agH2O2與2gMnO2混合完全反應后有殘留物質bg，則生成O2的質量是（ ）
A.（a-b-2）g B.（a-b+2）g
C.（b-2）g D.（a-b）g
【解析】根據定律內容，反應前后質量守恒，反應前質量為（a+2）g，反應后剩余bg，相減即生成O2的質量。答案為B。
3.確定物質的化學式或組成
例.火箭推進器中盛有液態物質X和雙氧水，當它們混合反應時，放出大量的熱，產生推力，有關反應的化學方程式為X+2H2O2=N2+4H2O，則X的化學式為（ ）
A.N2H4 B.NH3 C.N2O4 D.NO2
【解析】根據反應前后原子種類和個數不變，反應后有2個N原子，8個H原子，4個O原子，故反應前應該與之相同，除了X外有4個H原子，4個O原子，故 X的化學式中應含有2個N原子4個H原子，氮化物的化學式里N一般寫在前面，則化學式為N2H4。答案為A。
4.綜合應用
例.把A、B、C、D四種物質放在密閉容器中，在一定條件下反應，并測得反應物和產物在反應前后各物質的質量如下表所示：
■
下列說法正確的是（ ）
A.物質C一定是化合物，物質D可能是單質
B.反應過程中物質B和物質D變化的質量比為87：36
C.反應后密閉容器中A的質量為19.7g
D.若物質A與物質C的相對分子質量之比為194：216，則反應中A和C的化學計量數之比為1：2
【解析】根據表中質量的變化判定反應物與生成物，質量增加的是生成物，則B、D是生成物，質量減少的是反應物，則C為反應物，（若質量不變，則可能是催化劑或不參與反應），又根據反應前后質量守恒判斷A也應是生成物，則方程式為CA+B+D
設C、A的化學計量數分別為x、y
xC yA + B + D
216x 194y
21.6g 9.7g
■=■
x：y=1：2
答案選A、D
5.實驗驗證定律
例.下列實驗能夠直接用于驗證質量守恒定律的是（ ）
■
【解析】題目不僅僅考查質量守恒定律，也考查平時實驗的基本能力。
A選項：生成的氧化鎂白煙一部分擴散到空氣中一部分沾到坩堝鉗上，因此A錯；
B選項：因塞上活塞且沒有氣體生成，質量沒有損失。B答案正確；
C選項：純粹是物質的混合，屬于物理變化，C錯；
D選項：反應是在敞口的燒杯中，生成的氣體直接擴散到空氣中質量損失，D錯。
6.巧解計算題
例.把干燥、純凈的氯酸鉀和二氧化錳的混合物15.5g裝入大試管中，加熱制取氧氣。待反應完全后，將試管冷卻、稱量，得到10.7g固體物質。試計算：
（1） 生成氧氣的質量。
（2） 生成氯化鉀的質量。
（3） 原混合物中二氧化錳的質量。
【解析】首先，由于二氧化錳是氯酸鉀分解反應的催化劑，其質量在反應前后保持不變，所以10.7g固體物質是氯化鉀和二氧化錳的混合物，其中二氧化錳的質量與15.5g固體中含有二氧化錳的質量相等；其次，題中所給兩個數據均不是純凈物的質量，無法直接利用化學方程式計算氧氣的質量，但根據質量守恒定律知道：生成氧氣的質量即是固體減少的質量；再次，由氧氣的質量，即可根據化學方程式計算出氯化鉀的質量；最后，由氯化鉀的質量計算出10.7g固體中所含二氧化錳的質量，也是原混合物中所含二氧化錳的質量。
解：（1）根據質量守恒定律知：生成氧氣的質量即是固體減少的質量。則：
m（O2）=15.5g-10.7g=4.8g
（2）設反應過程中生成氯化鉀的質量為X。
■
■=■ ■
（3）10.7g固體中含有二氧化錳的質量與15.5g固體中所含有的二氧化錳的質量相等
m（MnO2）=10.7g—7.45g=3.25g
【答案】
（1）生成氧氣4.8g；
（2）生成氯化鉀7.45g；
（3）原混合物中含有二氧化錳3.25g。
類型一、解釋問題：
此類型題目是考查同學們對質量守恒定律意義的理解，要求大家把握住反應物和生成物的總質量相等，并且各物質之間有一定的質量比，不是任意質量都可以參加反應的，并用來解決問題。
【例】有人說：“15g磷與16 g氧氣化合可生成31 g五氧化磷”。這種說法對嗎？為什么？
解析：這種說法不對。因為根據質量守恒定律知，每124份質量的磷可跟160份質量的氧氣完全反應時生成284份質量的五氧化磷，所以16g氧氣只能與12.4g磷完全反應生成28.4g二氧化硫。
類型二：應用質量守恒定律判斷反應物或生成物的化學式
此類型題目要求同學們將質量守恒定律和化學變化的微觀實質相結合，通過“原子是化學變化中的最小粒子，在化學變化中原子種類沒有改變，原子的質量沒有變、數目沒有增減”這一重要知識，來解決問題。
【例】潛艇中船員呼吸產生的CO2能通過化學反應：2Na2O+2CO2=2X+O2吸收，則X的化學式為
解析：根據化學反應前后原子種類沒有改變，原子的質量沒有變、數目沒有增減；在化學方程式中，反應前后碳原子、鈉原子、氧原子個數要相等。反應前有4個鈉原子，那么X中就有兩個鈉原子，反應前有2個碳原子，則X中就要有1個碳原子，反應前有6個氧原子，而生成物只有2個氧原子、則X中就要有3個氧原子所以答案為Na2CO3。
類型三：應用質量守恒定律判斷微觀粒子的變化
此類型題目要求同學們將質量守恒定律和化學變化的微觀示意圖相結合，通過“原子是化學變化中的最小粒子，在化學變化中原子種類沒有改變，數目沒有增減”這一重要知識，來解決問題。
【例】（2009海南42）下圖是密閉體系中某反應的徽觀示意圖，“ ”“ ”分別表示不同原子。
（1）反應后方框內應再填入1個 徽粒（選填序號）；
A. B. C.
（2）該反應屬于 反應（填“分解”、“化合”、“ 置換”或“復分解”）；
（3）寫出符合徽觀圖的一個具體反應的化學方程式 。
解析：這是一道以圖示的形式從微觀角度考察質量守恒的試題，具有一定的開放性?；瘜W反應質量守恒是因為在反應前后原子的種類、原子的數目、原子的質量沒有變化，變化的是分子的種類。解題時可以從上述方面進行敘述。微觀角度認識物質的組成和物質的化學變化是解答本題的關鍵?？炊疽鈭D是解題前提?？磮D時要注意分子的種類、原子的種類、分子的變化、原子的組合等情況。如 分子和 分子發生變化變成了 分子；根據化學反應前后原子的種類和數目不變還應有一個 ，反應類型是：化合。符合該反應的有：2H2+O2 2H2O
類型四：應用質量守恒定律判斷反應類型，反應物或生成物的質量
此類題在中考中一般以文字敘述或圖表的方式進行考查，要求同學們把握住關鍵詞并保持清晰的思路，深刻理解質量守恒定律，并應用定律進行計算。
【例】2009海南37.W、X、Y、Z四種物質在一定條件下充分反應后，測得反應前后各物質的質量如下，下列說法錯誤的是（ ）
A.W在反應中可能是催化劑
B.該反應中生成X的質量為40 g
C.該反應屬于分解反應
D.該反應中Y全部參加反應
解析：我們知道在化學反應進行的過程中，反應物的質量將不斷減少，而生成物則不斷增多，因此如果我們發現一種物質的質量隨著反應的進行在不斷增加，我們就可以判斷該物質是此反應的生成物，若某物質隨反應的進行在不斷減少，則該物質是此反應的反應物，若某物質隨反應的進行而質量不變的，則該物質可能是此反應的催化劑或者與該反應無關。根據提供的數據，通過觀察和簡單計算我們得知：W反應前后不變，X增加了18 g，Z增加了16 g而Y減少34 g，從而判斷反應物是Y，而生成物是X、Z，由此可定此反應屬于分解反應。而W物質的質量在反應前后沒有發生改變，有可能是該反應的催化劑或者與該反應無關，依據質量守恒定律，反應消耗的反應物質量應與反應生成的物質質量相等。參加反應的Y的質量是34 g，故選擇B。
類型五：應用質量守恒定律進行計算
在根據化學方程式的計算中，往往要根據質量守恒定律計算出某物質的質量。
【例1】模擬反應：2009黃石14.在反應2A+5B=2C+4D中，C、D的相對分子質量之比為9：22，若2.6 gA與B完全反應，生成8.8 gD，則在此反應中B與D的質量比為（ ）
A.4：9 B.8：1
C.10：11 D.31：44
解析：根據化學反應2A+5B=2C+4D和已知條件C、D的相對分子質量之比為9：22可計算出在生成8.8 gD的同時，有1.8 gC生成。再根據質量守恒定律，計算出反應消耗的B物質質量。要注意的是已知的是C、D的相對分子質量之比為9：22，所以在計算時9和22要乘化學計量數2和4，然后列出比例解答：
2A+5B=2C+4D
9×2=18 22×4=88
2.6 g y x 8.8 g
= x=1.8g
依據質量守恒定律2.6g+y =1.8g+8.8g，所以y =8g，后得出結果，選C。
【例2】實際反應：將氯酸鉀和二氧化錳的混合物7.0克加熱到不再產生氣體為止，冷卻后稱得剩余固體為5.08克。
（1）生成氧氣多少克？
（2）剩余混合物中有哪些物質？各多少克？
解析：根據質量守恒定律知：固體減少的質量為反應后生成的O2的質量。故生成O2的質量=7.0g-5.08g=1.92g，設生成KCl的質量為X
149 96
X 1.92 g
=
關鍵詞：質量；能量；守恒
本篇論文主要通過探討質量守恒定律從而進一步來探討化學反應過程中反應物總質量與生成物總質量之間的關系，開始了從生成何種物質向生成多少物質方面的過渡，引導學生從量的方面去研究化學反應的客觀規律，運用化學反應的實質解釋和分析質量守恒定律，從微觀角度在一切化學反應中各種元素都是質量守恒的。
一門學科最重要的部分是它的歷史，因為科學只能給我們知識，而歷史卻可以給我們智慧，研究古人留下的歷史，我們知道他們的生活習慣甚至他么的思想。化學從煉丹，煉金到現在確定的一門學科并發展為現代化學，物質間的定量關系早就吸引了人們的注意力。18世紀時法國化學家拉瓦錫從實驗上了燃素說之后，這一定律始得公認。20世紀初以來，發現高速運動物體的質量隨其運動速度而變化，又發現實物和場可以互相轉化，因而應按質能關系考慮場的質量。質量概念的發展使質量守恒原理也有了新的發展，質量守恒和能量守恒兩條定律通過質能關系合并為一條守恒定律，即質量和能量的守恒定律。
在初中的課堂上，教師會借助于實驗來幫助學生來理解質量守恒定律，比如說，在底部鋪有細沙的錐形瓶口，放入一?；鸩翊蟮陌琢?。在錐形瓶口的橡皮塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個小氣球，并使玻璃管下端能與白磷接觸。將錐形瓶與玻璃管放在托盤天平上用砝碼平衡。然后，取下錐形瓶。將橡皮塞上的玻璃管放到酒精燈火焰上灼燒至紅熱后，迅速用橡皮塞將錐形瓶塞緊，白磷引燃。待錐形瓶冷卻后，重新放到托盤天平上，觀察天平是否平衡。毋庸置疑，結果是一樣的，少數的誤差是在許可范圍之內的。
在學習質量守恒定律中，老師應該起引領學生的作用，遵循以下幾個方面來加深學生的理解：
1. 注重啟發學生的參與：在課堂中，學生的參與程度在于老師的引導工作是否做到位，激發學生的學習興趣，興趣是最好的老師，只有對這門課產生興趣，學生才會將精力都投入其中，老師的主導與學生的主體有機結合，讓學生自覺的參與到學習過程中，有助于更好的理解質量守恒這個知識點。
2. 強化理論與實踐相結合：在講解質量守恒定律這堂課中，老師應充分利用現代化的課件設施，在多媒體的教師中，老師可以通過PPT的方式，將探討質量守恒的實驗先演示，動手實踐之前，先做好分組工作，明確實驗的目的，準備好實驗用品和預測好實驗產生的效果以及避免實驗中發生的危險，同時落實好每個學生都參與到實驗中，在實驗后，仔細觀察實驗現象，控制好變量，避免不必要的誤差影響實驗結果，將數據都記錄好之后，就得著手寫實驗報告了。實驗報告是學習過程中最重要的一步，通過實驗報告，我們可以計算出初始結果和最后結果，兩個結果相比較之后，就可知得知質量是否守恒。理論和實踐相結合，將抽象的理論以實驗的方式展現在學生的面前，使學生更好的理解質量守恒定律。
3. 關注學生的認知思維：比如說上文提過的通過實驗來理解質量守恒定律，在課堂上，我們偏向于做一些簡單的實驗，將燃著的蠟燭放在天平上，隨著蠟燭的的慢慢燃燒，同學們可以發現指針向砝碼的一端偏移，從而很自然會激發同學們的強烈的好奇心和求知欲望，大部分的同學就會開始大膽的假設，認為是燃燒產生的二氧化碳與空氣中的水分結合等于燃燒完的蠟燭的質量。但是這僅僅是假設，老師通過有關質量守恒定律的解釋能夠很好地解釋這種問題。再通過鎂條燃燒試驗，在燒瓶中燃燒鎂條，讓學生很快的發現天平傾斜的原因，再通過創新的裝置設計，把培養學生的認知思維放在一個更高的層面上，真正使學生的動手能力提高，認知思維和創新精神得到強化。
探究質量守恒，我們更多的是通過可計量的實驗來得到確定的實驗數據，所以天平是必不可少的，在實驗中，尤其要控制變量，使得實驗數據趨近于我們預想的結果，可以避免的誤差就堅決不讓其出現，誤差越小，質量守恒定律就更加的具有可信性，雖然說，化學的前輩得出這個結論，但我們對于每一個結論都可持懷疑的態度，通過自己動手實踐來說服自己這是具有真理性的。
（教師活動）（教師引導、啟發、分析、講述）
上述實驗發生的化學變化：
方案一：蠟燭+氧氣——二氧化碳+水 有氣體逸出
方案二：鐵+硫酸銅——銅+硫酸亞鐵 有銅析出
Fe+CuSO4 ——Cu+FeSO4
方案三：碳酸鈣+鹽酸——氯化鈣+水+二氧化碳 有氣體逸出
CaCO3+HCl ——CaCl2+H2O+CO2
方案四：氫氧化鈉+硫酸銅——氫氧化銅+硫酸鈉 有沉淀產生
NaOH+ CuSO4——Na2SO4+Cu(OH)2
（學生活動）傾聽、分析、思考、理解。
分析討論（教師活動）（教師引導、啟發、分析、講述）
我們對化學反應前后物質質量總和會不會發生改變這個問題的三種假設進行了驗證。其原理是：物質在發生化學變化時，是反應物的分子發生破裂，分成原子，而原子又重新組合生成新物質的分子的過程。在化學反應中，原子的種類、原子的數目、原子的質量都不會改變，所以，反應前后各物質的質量總和不變。
（學生活動）分組討論（前后4人小組）學生代表發言。
思考討論：（教師活動）講述：對于方案一、方案三可不可以加以改進？可采取什么措施？
（學生活動）傾聽、分組討論（前后4人小組）、分析、思考、學生發言。
實驗驗證
（教師與學生共同活動）1、將方案三的錐形瓶上扎緊一個小氣球，用同樣方法做一次實驗，在用氣球收集放出的二氧化氣體，天平保持平衡。2、白磷燃燒。
得出結論（教師活動）講述：
通過以上實驗，得出：只要不忽略氣體的質量，化學反應前后“各物質的質量總和是保持不變的”結論。
（教師活動）引導學生閱讀教材“質量守恒定律”內容。
（學生活動）朗讀教材“質量守恒定律” 內容。
（教師活動）（板書）二、質量守恒的原因 分成
對化學反應的實質分析：分子——-----原子
————
重新組成
物質在化學反應前后：原子的種類沒有改變
原子的數目沒有增減
原子的質量沒有變化
所以，反應前后各物質的質量總和不變。
（學生活動）傾聽、思考、理解并作筆記。
普遍規律（教師活動）講述：
根據大量實驗事實和對化學反應本質的分析說明，無論什么物質發生了什么樣的化學反應，參加化學反應的各物質質量總和一定等于反應后生成的各物質質量總和，這個規律叫做質量守恒定律。質量守恒定律是自然界一切化學變化遵循的普遍規律。
（學生活動）傾聽、思考、理解。
（教師活動）（板書）三、質量守恒定律的應用
解決問題
應用質量守恒定律解釋現象：
1、有人說；“鐵放在空氣中生銹后的質量變大，說明這一反應不遵循質量守恒定律”，對嗎？
2、高錳酸鉀受熱分解后的殘余物的質量變小。
（學生活動）分組討論（前后4人小組）學生積極發言。
（教師活動）傾聽、補充、訂正。
結課（教師活動）講述：
這節課，我們用實驗探究的方法學習驗證了一個重要定律——質量守恒定律，這是化學變化中的基本規律，也是自然界中的普遍規律。同時我們還感受和體會了一種探索知識的過程，初步學習了科學探究的一般方法，有助于提高同學們的分析、推理能力。那么，在化學用語上能用什么形式來體現質量守恒定律呢？請同學們帶著這個問題預習，我們下節課再來研究。
（學生活動）傾聽、思考、理解。
布置課后作業：
[關鍵詞]量子體系對稱性守恒定律
一、引言
對稱性是自然界最普遍、最重要的特性。近代科學表明，自然界的所有重要的規律均與某種對稱性有關，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某種特殊的對稱性——所謂“規范對稱性”。實際上，對稱性的研究日趨深入，已越來越廣泛的應用到物理學的各個分支：量子論、高能物理、相對論、原子分子物理、晶體物理、原子核物理，以及化學（分子軌道理論、配位場理論等）、生物（DNA的構型對稱性等）和工程技術。
何謂對稱性？按照英國《韋氏國際辭典》中的定義：“對稱性乃是分界線或中央平面兩側各部分在大小、形狀和相對位置的對應性”。這里講的是人們觀察客觀事物形體上的最直觀特征而形成的認識，也就是所謂的幾何對稱性。
關于對稱性和守恒定律的研究一直是物理學中的一個重要領域，對稱性與守恒定律的本質和它們之間的關系一直是人們研究的重要內容。在經典力學中，從牛頓方程出發，在一定條件下可以導出力學量的守恒定律，粗看起來，守恒定律似乎是運動方程的結果．但從本質上來看，守恒定律比運動方程更為基本，因為它表述了自然界的一些普遍法則，支配著自然界的所有過程，制約著不同領域的運動方程．物理學關于對稱性探索的一個重要進展是諾特定理的建立，定理指出，如果運動定律在某一變換下具有不變性，必相應地存在一條守恒定律．簡言之，物理定律的一種對稱性，對應地存在一條守恒定律．經典物理范圍內的對稱性和守恒定律相聯系的諾特定理后來經過推廣，在量子力學范圍內也成立．在量子力學和粒子物理學中，又引入了一些新的內部自由度,認識了一些新的抽象空間的對稱性以及與之相應的守恒定律，這就給解決復雜的微觀問題帶來好處，尤其現在根據量子體系對稱性用群論的方法處理問題，更顯優越。
在物理學中，尤其是在理論物理學中，我們所說的對稱性指的是體系的拉格朗日量或者哈密頓量在某種變換下的不變性。這些變換一般可分為連續變換、分立變換和對于內稟參量的變換。每一種變換下的不變性，都對應一種守恒律，意味著存在某種不可觀測量。例如，時間平移不變性，對應能量守恒，意味著時間的原點不可觀測；空間平移評議不變性，對應動量守恒，意味著空間的絕對位置不可觀測；空間旋轉不變性，對應角動量守恒，意味著空間的絕對方向不可觀測，等等。在物理學中對稱性與守恒定律占著重要地位,特別是三個普遍的守恒定律——動量、能量、角動量守恒，其重要性是眾所周知，并且在工程技術上也得到廣泛的應用。因此，為了對守恒定律的物理實質有較深刻的理解，必須研究體系的時空對稱性與守恒定律之間的關系。
本文將著重討論非相對論情形下討論量子體系的時空對稱性與三個守恒定律的關系，并在最后給出一些我們常見的對稱變換與守恒定律的簡單介紹。
二、對稱變換及其性質
一個力學系統的對稱性就是它的運動規律的不變性，在經典力學里，運動規律由拉格朗日函數決定，因而時空對稱性表現為拉格朗日函數在時空變換下的不變性．在量子力學里，運動規律是薛定諤方程，它決定于系統的哈密頓算符，因此，量子力學系統的對稱性表現為哈密頓算符的不變性。
對稱變換就是保持體系的哈密頓算符不變的變換．在變換S（例如空間平移、空間轉動等）下，體系的任何狀態ψ變為ψ（s）。
三、對稱變換與守恒量的關系
經典力學中守恒量就是在運動過程中不隨時間變化的量，從此考慮過渡到量子力學，當是厄米算符，則表示某個力學量，而
然而,當不是厄米算符,則就不表示力學量.但是，若為連續變換時，我們就很方便的找到了力學量守恒。
設是連續變換，于是可寫成為=1+IλF,λ為一無窮小參量，當λ0時，為恒等變換。考慮到除時間反演外，時空對稱變換都是幺正變換，所以
（8）式中忽略λ的高階小量，由上式看到
即F是厄米算符，F稱為變換算符的生成元。由此可見，當不是厄米算符時，與某個力學量F相對應。再根據可得
（10）可見F是體系的一個守恒量。
從上面的討論說明，量子體系的對稱性，對應著力學量的守恒，下面具體討論時空對稱性與動量、能量、角動量守恒。
1.空間平移不變性（空間均勻性）與動量守恒。
空間平移不變性就是指體系整體移動δr時，體系的哈密頓算符保持不變．當沒有外場時，體系就是具有空間平移不變性。
設體系的坐標自r平移到，那么波函數ψ(r)變換到ψ(s)(r)
2.空間旋轉不變性（空間各向同性）與角動量守恒
空間旋轉不變性就是指體系整體繞任意軸n旋δφ時，體系的哈密頓算符不變。當體系處于中心對稱場或無外場時，體系具有空間旋轉不變性。
3.時間平移不變性與能量守恒
時間平移不變性就是指體系作時間平移時，其哈密頓算符不變。當體系處于不變外場或沒有外場時，體系的哈密頓算符與時間無關（），體系具有時間平移不變性。
和空間平移討論類似，時間平移算符δt對波函數的作用就是使體系從態變為時間平移態：
同樣，將（27）式的右端在T的領域展開為泰勒級數
四、結語
從上面的討論我們可以看到，三個守恒定律都是由于體系的時空對稱性引起的，這說明物質運動與時間空間的對稱性有著密切的聯系，并且這三個守恒定律的確立為后來認識普遍運動規律提供了線索和啟示，曾加了我們對對稱性和守恒定律的認識．對稱性和守恒定律之間的聯系，使我們認識到，任何一種對稱性，或者說一種拉格朗日或哈密頓的變換不變性，都對應著一種守恒定律和一種不可觀測量，這一結論在我們的物理研究中具有極其重要的意義，尤其是在粒子物理學和物理學中，重子數守恒、輕子數守恒和同位旋守恒等內稟參量的守恒在我們的研究中起著重要的作用．下表中我們簡要給出一些對稱性和守恒律之間的關系。
參考文獻
［1］戴元本.相互作用的規范理論，科學出版社，2005.
［2］張瑞明,鐘志成.應用群倫導引.華中理工大學出版社，2001.
［3］A.W.約什.物理學中的群倫基礎.科學出版社，1982.
［4］W.顧萊納，B.繆勒.量子力學：對稱性.北京大學出版社，2002.
［5］于祖榮.核物理中的群論方法.原子能出版社，1993.
［6］卓崇培，劉文杰.時空對稱性與守恒定律.人民教育出版社，1982.
［7］曾謹言，錢伯初.量子力學專題分析（上冊）.高等教育出版社，1990.207-208.
［8］李政道.場論與粒子物理（上冊）.科學出版社，1980.112-119.
翻閱近些年的中考題目可見，一些主要考題類型涉及了質量守恒定律，下面對質量守恒定律的應用及驗證做如下論述。
一、解釋實驗現象
例1 鋅在空氣中燃燒，生成的氧化鋅大于鋅本身質量，試對這一現象做出解釋。
分析 鋅之所以在空氣中燃燒是因為參與了化學反應：
2Zn+O2加熱2ZnO
按照質量守恒定律，生成物氧化鋅的質量和參與化學反應物鋅、氧總質量是相等的，所以，生成物氧化鋅的質量必然大于鋅的質量。
例2 鐵絲在空氣中燃燒，生成物四氧化三鐵的質量為什么大于參與反應物鐵絲的質量？
分析 按照質量守恒定律，鐵絲于空氣中燃燒，生成物四氧化三鐵的質量包含了氧氣的質量，為此，生成物的質量大于鐵絲的質量。
例3 在空氣中燃燒后變為灰燼，為什么質量減少了？
分析 按照質量守恒定律，紙在空氣中燃燒后生成了兩種物質，灰燼和二氧化碳，所以，灰燼小于紙的質量。
二、確定物質化學式
例4 為了更好地發現煤氣泄漏，往往在煤氣中添加一種特殊氣味的氣體乙硫醇（C2H5SH），乙硫醇燃燒化學方程式如下：
2C2H5SH+9O2點燃4CO2+2X+6H2O
則X的化學式為（ ）。A.CO B.SO3 C.SO2 D.S
分析 結合化學方程式，推斷化學物化學方程式，目的是為了考察學生對質量守恒定律的理解及掌握，化學反應前后原子數量及種類不會發生變化，反應前后原子總數守恒，最終得出化學物質X為SO2。
三、推斷物質
例5 一包白色粉末可能含有如下物質中的一種或者幾種，如CuSO4、MgCl2、NaNO3、NaCI，小張為了推斷其中的化學物質，設計并做了以下化學實驗：固體粉末加水/溶解無色溶液加入一定量的NaOH溶液，①生成白色沉淀A（無色溶液加入AgNO3溶液白色沉淀B），結合上述實驗，回答如下問題：
（1）①執行的操作為（ ）；
（2）白色粉末中一定不含有的物質是（ ）；
（3）生成白色沉淀物A的化學方程式為（ ）；
（4）上述實驗（能抑或不能）說明白色粉末物中含有NaNO3、NaCl。
分析 （1）過濾將不溶于液體的固體和液體分離出來。（2）加水于固體粉末中，獲得無色溶液，因為硫酸銅遇水變藍色，表明固體物質中一定不含有物質CuSO4 。（3）無論是無色溶液，還是NaOH溶液反應后，均生成白色沉淀，表明固體物質中含有MgCl2，因為MgCl2和NaOH反應后生成白色沉淀Mg（OH）2。（4）NaNO3、NaCl溶于水后均是無色溶液，兩者都不和NaOH發生化學反應，所以，無法確定發白粉末中是否含有NaNO3、NaCl。
答案：（1）過濾；（2）CuSO4；（3）MgCl2+2NaOH
Mg（OH）2+2NaCl；（4）不能
四、判斷反應物或者生成物的質量
例6 生鐵是一種合金，含有鐵和碳。為了測定某煉鐵廠生鐵中鐵的質量分數，小李稱取生鐵6.0 g，放置燒杯中，往其中加入 65.0 g 稀硫酸，物質完全反應（假如雜質不參與其中反應）。實驗結束后測得實驗數據如下：反應前燒杯的質量為98.0 g，反應后燒杯及生成物總質量為97.9 g，根據上述數據，完成相關實驗（計算結果保留小數點一位）。
（1）生成氣體氫氣質量？
（2）樣品中鐵的質量分數？
（3）反應結束后，溶液的質量分數？
分析 該題目是一道有關數據表格的綜合類題目，主要考查學生對表格的處理能力，問題的切入點是運用質量守恒定律，（1）氫氣質量=98 g-97.9 g=0.1 g。（2）假設生成物中鐵的質量為a，則生成物硫酸亞鐵質量為b，則根據：
Fe+H2SO4FeSO4+H2
得 a=0.1 g×56/2=2.8 g；
b=0.1 g×152/2=7.6 g；
w（Fe）=2.8 g/6 g×100%=46.7%。
（3）所以，w（FeSO4）=7.6 g/（2.8+65-0.1）g×100%=11.4%
五、探究相關實驗
例7 小王和小亮學習了質量守恒定律后，他們想親自探究化學反應是否符合質量守恒定律。小王和小亮采取了如下化學方法。小王做的實驗為在天平一端燒杯內放入BaCl2溶液和Na2SO4溶液；小亮的實驗為在天平的一端燒杯中放入稀鹽酸和Na2CO3溶液。
（1）小王在實驗中可觀察的實驗現象為；；小亮在實驗中可觀察到的實驗現象為；；
（2）上述兩個實驗參與反應的化學方程式為；；
（3）小王和小亮結合各自的實驗，做出了不同的結論，他們的實驗具有一定的相似之處，然而結論卻不同，原因在于。
一、新課標對實驗教學的要求
《義務教育化學課程標準》（2011年版）在“課程性質”中指出：“化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的科學探究能力?！?這段話突出了化學學科的特點及化學實驗的地位和作用。
新課標在“教學建議”中強調：“教師在教學中應高度重視和加強實驗教學，充分發揮實驗的教育功能。應認真組織學生完成好本標準中要求的必做實驗，重視基本的化學實驗技能的學習。應根據學校實際情況合理地選擇實驗形式，有條件的學校盡可能多地為學生提供動手做實驗的機會；條件有限的學校，可采取教師演示實驗或利用替代品進行實驗，鼓勵開展微型實驗、家庭小實驗等。在實驗教學中，應重視培養學生的實驗安全和環境保護意識，形成良好的實驗習慣?！?/p>
二、創新實驗設計問題的提出
質量守恒定律是初中化學的一個重要定律，也是一個知識重點和難點。通過實驗探究活動讓學生“發現”和理解質量守恒定律，是新課程標準的基本理念。如何在課堂有限的時間里盡可能多地開展實驗探究活動，讓學生“通過實驗學化學”，理解化學知識，實驗設計十分重要。
三、教科書與部分實驗改進存在的問題
教材設計實驗存在的問題：藥品用量多，裝置復雜，操作不方便，只有質量相等這種單一的結果。這樣的設計用于學生進行探究質量守恒定律的實驗，效果并不理想。為此，有些教師增加了碳酸鈉與鹽酸反應使質量減少，點燃鎂條讓質量增加等操作。但是，我們發現這些新增實驗操作并不簡單，還產生了光污染、煙污染等問題，需要重新設計實驗。
四、課堂探究實驗設計的基本思路
本課題探究的重點是物質質量關系：大于、等于、小于？因此，在遵循實驗設計的基本原則（科學性原則、簡約性原則、可行性原則、安全性原則、綠色化原則）的前提下，還必須針對課堂探究實驗時間有限的特點設計實驗。一是需要儀器少，操作簡單；二是反應條件容易控制，反應速度快；三是使用一些學生生活中常見的物品進行實驗，使學生關注身邊的化學現象；四是現象明顯（如產生氣體、沉淀、發光、發熱、顏色改變），結果準確等。主要目的是讓學生通過簡單操作，很快完成實驗，得到數據，把主要精力用于探究和討論反應前后物質的質量關系上來。
在學生的分組探究實驗中，要同時產生大于、等于、小于三種不同結果，使實驗結果多樣化，讓學生對實驗結果產生更多的質疑，激發學生的探究欲望。再設計一個復雜多步（連鎖）反應的實驗，讓質量相等，以增強學生對質量守恒定律的認識。
五、創新設計與改進的實驗
根據上述設計思路，我們對教材的實驗進行了改進，一共是5個實驗。實驗結果表現為：三個質量相等，一個大于，一個小于。
先用8號橡皮塞在小的一端鑿一個大約1.5 cm深的小洞，插入規格15×150的小試管固定緊作為反應容器，以下簡稱小試管。
實驗1：在小試管里加入約3 mL CuSO4溶液，取一根直徑約3 mm、長度約17 cm的粗鐵絲，用砂布打磨其中一頭（約占總長一半）并擦拭干凈，將粗鐵絲與小試管一起放在托盤天平上稱量；把鐵絲中打磨的一頭放入小試管里的CuSO4溶液中（如圖1所示），繼續稱量，觀察天平是否平衡。
實驗2：在50 mL小燒杯中加入10 mL食用白醋與1 mL冰醋酸，將4 g左右碎蛋殼（要求剝去內膜并清洗干凈）與該燒杯一起放在天平上稱量；把碎蛋殼放入燒杯中的醋酸溶液后，振蕩，使醋酸溶液與碎蛋殼充分接觸反應，繼續稱量，觀察天平是否平衡。
實驗3：把一束2 g左右的廢花線銅絲揉成一個稀松的小球團后與表面皿一起放在天平上稱量；用坩堝鉗夾起銅絲團在酒精燈火焰上灼燒至全部變黑后，放在表面皿上繼續稱量，觀察天平是否平衡。
實驗4：在小試管里加入約1 mL1：4稀鹽酸與酚酞的混合溶液，用中型滴瓶（60 mL）上的滴管吸取約1 mL10%NaOH溶液后放置固定在小試管口上（如圖2所示），將帶著滴管的小試管放在天平上稱量；取下小試管，慢慢擠壓滴管上的膠頭，逐滴加入NaOH溶液，振蕩，觀察溶液顏色變化，繼續稱量，觀察天平是否平衡。
實驗5：在錐形瓶里放入堿性紅色酚酞試液，橡皮塞上安裝燃燒匙和玻璃棒，取少量白磷放在燃燒匙里，將上述橡皮塞塞在錐形瓶口（如圖3所示），放在天平上稱量；取下橡皮塞，加熱玻璃棒下端至紅熱（如圖4所示），迅速塞入錐形瓶口，壓下熱玻璃棒點燃白磷（如圖3所示），振蕩錐形瓶看溶液顏色變化，再繼續稱量，觀察天平是否平衡。該實驗建議由教師操作演示。
圖1 鐵絲放入試管 圖2 試管口放置滴管
圖3 白磷燃燒裝置 圖4 加熱玻璃棒
六、實驗創新設計的教學應用
將教學班級分成4個大組，每個大組再分成幾個實驗小組，一個大組完成一個實驗。如第一大組各實驗小組的學生負責準備一根粗鐵絲，完成實驗1；第二大組負責準備10 mL食用白醋，完成實驗2；第三大組負責準備2 g左右的廢花線銅絲，完成實驗3；第四大組負責幫助第二大組準備4 g左右碎蛋殼（要求剝去內膜并清洗干凈），完成實驗4；教師請一名學生協助完成實驗5。課前一天布置各組學生準備上述實驗用品。
上課時，把5個實驗方案一起發給學生，但每個實驗小組只能按指定要求做一個實驗，各組完成實驗后匯報本組稱量化學反應前后物質質量的變化情況：有大于、等于、小于三種截然不同的結果，似乎沒有規律可循了。教師設問：化學反應前后物質質量的變化有沒有規律呢？讓學生充分議論和猜測。
師生一起分析實驗中造成質量不相等的原因，讓學生“發現”如果把實驗裝置改成封閉的，那么，質量大于和小于的也將變成相等了。不僅簡單反應中質量相等，并且在復雜多步的反應中質量也是相等的！
當學生從貌似矛盾、無章、沖突的實驗結果中，經過思考、對比、整理、總結，“發現”了質量守恒定律的時候，他們多么有成就感?。∵@就是本設計的目標。
七、設計實驗的優點
除了實驗5以外，其他4個實驗的共同點是：使用儀器少，裝置簡單，操作簡單，反應速度快，結果準確，現象明顯，藥品用量少，符合環保要求，適合學生操作等。為了保證實驗效果，建議使用量程為100 g的天平。加1 mL冰醋酸可以加快反應速度，縮短質量變化所需時間。由學生自己準備實驗用品，一是增加學生動手動腦的機會；二是增強實驗的吸引力和學生的好奇心理（準備這些用來干什么）；三是培養學生的責任心和信心；四是讓學生關注身邊的化學物質與化學問題。
實驗1中用長的粗鐵絲，方便放進和取出；用砂布打磨其中一頭，既能讓學生看到鐵的銀白色本色，又能清除鐵表面的雜質，增加鐵絲表面積，從而加快反應速度。
實驗2中使用生活物品食用白醋與生活廢物碎蛋殼，使學生關注身邊的化學現象；蛋殼要剝去內膜并清洗干凈，使其與醋更好地接觸，加快反應速度。
關鍵詞：鹽酸與碳酸鈉反應；質量守恒；密閉容器
中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2015）11-0065
一、實驗目的
通過對比實驗能直觀地得出有氣體生成的反應也遵守質量守恒定律，并加深學生對質量守恒定律的理解。
二、實驗分析
在教學“質量守恒定律”這一課題時，用實驗探究質量守恒定律是本課的重點，也是難點，尤其是有氣體參加或有氣體生成的反應。圖1是課本上鹽酸與碳酸鈉反應前后質量的測定的實驗裝置圖，在本實驗中有氣體生成且氣體逸散到空氣中，致使天平在反應后失去平衡，盡管可以通過分析得出反應前后的總質量仍然相等，但通過現象不能直觀地得出質量守恒定律。不能加深學生對質量守恒定律的認識，教學效果不是很好。因此，筆者對此實驗作了一定的改進，圖2是筆者設計的實驗，最大特點是用可樂瓶作反應容器。
三、實驗過程
1. 在可樂瓶中加入適量的碳酸鈉粉末，在小試管中加入一定量的稀鹽酸，并將試管放入可樂瓶中，擰緊瓶蓋。
2. 稱量可樂瓶及其內物質的總質量，使天平平衡。
3. 傾斜試管，讓試管中的稀鹽酸流入可樂瓶中，使碳酸鈉和稀鹽酸反應，這時可以看到有氣泡產生。
4. 充分反應后，將可樂瓶放回天平的左盤，這時可以看到天平仍然平衡。學生可以很直觀地觀察到反應前后的總質量相等。
5. 擰開瓶蓋，能聽到“紜鋇囊簧響，這是因為二氧化碳逸散到空氣中了。
6. 再將可樂瓶放到左盤上，發現天平不平衡了，這時問學生天平為什么不平衡呢？學生很容易地回答是氣體逸散到空氣中了。
四、反思與評價
1. 本實驗采用了對比實驗，先使碳酸鈉與稀鹽酸在密閉容器中反應后天平仍然保持平衡，使學生直觀地看到有氣體生成的反應，但氣體沒有逸出時，反應前后的各物質質量總和相等。然后打開瓶蓋后，天平失去平衡，通過直觀地對比，能加深學生對質量守恒定律的認識，使學生能靈活地運用質量守恒定律解釋日常生活、生產中有氣體參與或有氣體生成的反應，突破了教學難點。同時，讓學生認識到選用有氣體參與或有氣體生成的反應來探究質量守恒定律時，注意應在密閉的系統中進行。
2. 本實驗裝置簡單，操作方便，采用了生活中常見的物品――可樂瓶。實驗中為什么選用可樂瓶而不用礦泉水瓶，是因為在實驗中要使二氧化碳氣體不逸出，必然增大瓶中的壓強，而可樂瓶能承受更大的壓強，使實驗更安全。
關鍵詞：實驗;二次備課
文章編號：1008-0546（2014）12-0072-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.028
【案例背景】
作為一個剛畢業的青年教師，如何盡快成長是擺在我們面前的亟需解決的問題，同樣成長也需要一定的舞臺，而學校為我們青年教師準備的“青年教師匯報課”這一展現自我的舞臺，對我們的成長起到積極的促進作用。對于這次匯報課，我做了充足的準備，學校的“微主題”校本研修給了我引導，由備課到講課，在備課組同仁的幫助下三易其稿，這些過程讓我感受頗多。
【案例描述】
這次匯報課我選擇的是《質量守恒定律》這節經典又富有挑戰的教學內容。我知道實驗是化學的靈魂。要想上好《質量守恒定律》這節課化學實驗設計至關重要。下面是我的漫漫備課路。
一、教案初稿
接到開課任務后，我認真閱讀課本、查閱資料、細心研讀課標，完成了教案的初稿。
【提出問題】化學反應前后，參加化學反應的物質的質量與生成的物質的質量是否相等？
【猜想與假設】學生根據已有的知識和經驗提出三種假設：①增加;②減少;③不變。
【實驗探究】
實驗一：取一枚鐵釘，用砂紙打磨鐵銹，另取一個盛有20mL硫酸銅溶液的燒杯，一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱量的質量。[1]
將鐵釘浸入硫酸銅溶液中，觀察實驗現象，將盛有鐵釘和硫酸銅的溶液的燒杯放在托盤天平上稱量，記錄所稱量的結果，比較反應前后質量的變化。
實驗二：把裝有碳酸鈉溶液的小試管，小心地放入盛有適量澄清石灰水的錐形瓶中。將錐形瓶放在托盤天平上稱量調節天平使之平衡。
取下錐形瓶并將其傾斜，使小試管中的碳酸鈉溶液傾出與石灰水混合，觀察實驗現象，再將錐形瓶放回托盤天平上稱量，觀察天平的平衡情況。
【得出結論】化學反應前后各物質的質量總和保持不變。
我的師傅看過教案后指出，備課不能只備教材、課標。還有一個重要的環節就是備學生。在師傅的悉心指導下我對教案進行了二次修改。
其實學生在學習《質量守恒定律》之前對化學反應中的定量關系并不是一無所知的，比如在引課的時候我讓學生猜測化學反應前后物質質量關系，希望學生說出增大、減小、不變三種情況，從而創造認知沖突，引發探究欲望。但在實際教學中我發現學生知道質量守恒是存在的。
對于這節課，學生不知道的內容是什么呢？學生從來沒有直面過化學反應前后物質的質量有沒有變化這個問題，學生需要確證這件事情;學生不清楚質量守恒定律的條件，是不是任何情況下都守恒;也不清楚質量守恒的內涵到底是什么，質量為什么守恒。
二、二次修改
學校的“微主題”校本研修讓我知道，新教材的特點是“具有基礎性、豐富性和開放性”。因此，我們在備課時認真挖掘教材資源，力圖呈現豐富多彩的感知材料，給不同層次的學生留有學習空間，作了以下修改。
【提出問題】化學反應前后，參加化學反應的物質的質量與生成的物質的質量是否相等？為什么？如何加以證明？
【實驗探究】
實驗一：取一枚鐵釘，用砂紙打磨鐵銹，另取一個盛有20mL硫酸銅溶液的燒杯，一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱量的質量。
將鐵釘浸入硫酸銅溶液中，觀察實驗現象，將盛有鐵釘和硫酸銅的溶液的燒杯放在托盤天平上稱量，記錄所稱量的結果，比較反應前后質量的變化。
實驗二：把盛有鹽酸的小試管小心地放入裝有碳酸鈉粉末的錐形瓶中，將錐形瓶放在托盤天平上用砝碼平衡。取下小燒杯并將其傾斜，使小試管中的鹽酸進入錐形瓶中，觀察現象。
反應進行一段時間后，再把錐形瓶放回托盤天平上，觀察天平是否平衡？
對于上述實驗，學生產生了不同的想法，師生共同討論分析，重新設計并完成相關實驗。
實驗三：將錐形瓶加上一個氣球再完成實驗二
【得出結論】化學反應前后各物質的質量總和保持不變。
第二次教學設計最大的改進是利用實驗資源，學生通過實驗發現有的實驗遵守質量守恒定律有的實驗不遵守質量守恒定律，這時學生心理產生了矛盾，對前人的結論產生了懷疑，通過討論，學生對質量不等的原因加以分析，進一步對質量不等的裝置加以改進，并設計出一套能證明質量守恒的實驗裝置。這樣通過學生發現問題、提出問題、解決問題的探究過程，即加深了對知識的鞏固，又真正提高了學生的質疑能力和創新精神。
三、三易其稿
微主題校本研修讓我明白，課堂的開放對應于封閉，生成對應于預設。教學是預設與生成、封閉與開放的矛盾統一體。我們備課也要順著學生的思路，因勢利導地組織適合學生參與的、主動建構知識的教學活動。為了讓學生體驗到如何用定量的方法研究質量守恒定律，確信質量守恒定律的普遍意義，如何用微粒的觀點討論、探究質量守恒定律的實質，并會用質量守恒定律解釋一些相關的化學問題，我對教案進行了第三次修改，下面是實驗教學設計。
【案例反思】
《質量守恒定律》是一節理論概念課，一直以來都是經典教學內容，是教學的重點更是學生學習的難點?；厥走@堂《質量守恒定律》匯報課的三易其稿，每一次都有進步，然而自己三次備課跌跌撞撞的探索中對實驗教學有了一些思考。
1. 學生是實驗的主體。實驗教學設計應以實驗探究為教學的突破口，注重學生為本，給學生足夠的時間和空間，放手讓學生自己實踐。
2. 教師是實驗的導游。由實驗過程的設計、探究到重點的突出、難點的突破，教師始終要關注每位學生參與探索的全過程，將更多地說話的機會留給學生，讓學生充分表達他們的意見，使課堂始終充滿自主、合作、開放、互動的氣氛。
作為青年教師，應該抓住每一次學習的機會，跟師傅學，在學校的校本研修中悟，努力提高自己的教學水平，優化課堂教學，提高教學效率。
參考文獻
關鍵詞：高中化學；守恒法；解題
在自然界中，無論是化學還是物理反應的過程，都存在這樣一種規律。一些參量在反應前后會保持不變，如目前熟知的電荷守恒，質量守恒定律等。因此，通過這類參量的守恒關系來求解試題的方法就是本文所說的守恒法。其主要特點是通過某一參量的守恒規律，規避掉反應中間的復雜過程，從而可以快捷準確地求解試題。
本文將針對不同守恒定律在高中化學試題中的應用進行實例分析，讓學生能夠進一步掌握利用守恒法解題的方法，提高應對高中化學的解題能力。
一、質量守恒定律在化學解題中的應用
質量守恒定律是指參加某一化學反應的反應物或者某一元素的質量在反應前后沒有發生變化。質量守恒定律可以應用的方面主要包括：反應物質量不變，反應元素質量不變或者整個反應過程中總質量守恒，結晶反應中溶液質量不變。
例1.在某化學反應中A+2B=C+2D，已知C和D的摩爾質量比值為9∶22.當16質量單位的A和B充分反應，產生44質量單位的C，那么參與化學反應的B和D的質量比值為（ ）
A.32∶9 B.23∶9 C.16∶9 D.46∶9
解：由題意可知：A + 2B = C + 2D
22 18
16 m（B） 36 44
根據質量不變定律，反應物B的質量應為36+44-16=64，那么參與化學反應的B和D的質量比值為64∶36=16∶9，所以答案為C。
例2.在某容器內，足量的濃硝酸和1.28g的Cu粉發生化學反應，那么當Cu粉完全反應完時，能夠得到標況下的2.24L氣體，那么該過程中參與反應的硝酸為（ ）
A.0.12mol B.0.11mol C.0.03mol D.0.08mol
解：由于參與反應的濃硝酸最終生成為兩個部分，一個是硝酸銅，另外一部分變為氣體，根據質量守恒定律，反應中N原子必定不變，不管最終生成的是何種類型的氣體。因此，最終參與反應的硝酸的物質的量是：
N（Hno3）=n（氣體）+2n（Cu（NO3）2）
=1.92g/64g?mol-1+1.12L/22.4Lmol-1
=0.03mol
二、原子守恒定律在化學解題中的應用
原子守恒定律是指在化學反應過程中，其中元素的種類和個數不變。這是從化學反應的本質中引申推理出來的?；瘜W反應本質上是原子重新組合成新的物質的過程，化學變化中，原子的種類和個數是恒定的，變化中它們按照新的組合方式組成新的微粒。
例1.在氧氣中灼燒0.44g由硫、鐵組成的化合物，使其中的硫經過一系列變化最終全部轉化為硫酸，用20mL 0.5mol/L的燒堿
溶液恰好能完全中和這些硫酸。則原化合物中硫的質量分數約為
（ ）
A.36.4% B.46.2% C.53.1% D.22.8%
解法一：普通方法
先書寫方程式，再列式計算。而本題Fe、S化合物的化學式不定，因此，第一步Fe、S化合物燃燒方程式還需寫不定的化學方程式，這給計算帶來了更大的困難，即使不考慮鐵，只從S元素考慮，也有如下四個反應：
S+O2=SO2；2SO2+O2=2SO3；
SO3+H2O=H2SO4；H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
根據已知NaOH的量，逆推H2SO4，再由H2SO4推SO3，再由SO3推SO2，再由SO2推S元素。這里面所蘊含的關系式如下：
2NaOH―H2SO4―SO3―SO2―S
2mol 32g
20×10-3L×0.5mol/L m（S）
=0.01mol
列比例式：解得m（S）=0.16g
則原化合物中S元素的質量分數=■×100%=■×100%≈36.4%
所以答案為A。
參考文獻：
[1]于榮華.運用守恒法巧解化學題[J].中小學教學研究，2010（10）.
一、守恒法的內涵
守恒法尤其是質量守恒定律不僅僅為現代化學、物理學的產生與發展奠定了堅實的基礎，也從哲學上對唯物主義世界觀進行了深刻的論證，有效的豐富了高中生的辯證唯物主義思想，守恒法有兩個內涵：
1.質量守恒定律
化學是一門研究物質結構、物質組成、物質性質及變化規律的一門綜合性科學，守恒法反映出了物質的規律與變化，在化學反應過程中物質守恒定律也是一個必須要遵循的定律，任何的化學反應都不會將物質消除，只能夠改變物質的原有結構與原有形態，這就可以稱之為物質不滅定律.這一定律不僅為現在自然科學的發展奠定了基礎，也在哲學上打擊了宗教唯心主義思想觀念，為唯物主體世界觀的建立提供了依托.
2.能量守恒定律
化學是一種研究物質變化的學科，可以表現出物質運動的永恒性特征，這一定律有效的揭示了各類物質的守恒與轉化定律.守恒定律是建立在哲學思想科學化的基礎上，守恒定律的實質就是不變和變的有機統一，在這些定律之中，物質不滅是最為根本的定律，物質的任何屬性都不會永遠的喪失，因此，守恒法可以有效促進學生辯證唯物主義思想觀念的發展.
二、守恒法理論的構建方式
1.守恒法理論的內容
守恒法包括元素守恒、原子守恒、質量守恒、電子守恒、電荷守恒、能量守恒、物質的量守恒、化合價守恒、質子守恒、物料守恒幾個內容.在愛因斯坦提出質能關系與相對論之后，傳統獨立的能量守恒定律與質量守恒定律也實現了有機結合，共同組成了質量守恒定律.
2.守恒法的特征
（1）內容具有概括性
守恒法并未是具體的知識，也不僅僅是各項知識的組合，是對大量化學概念、知識、事實進行概括、類比、總結、類比與反思基礎上提出的總觀性任務.守恒觀念是化學學科的核心，是學生在學習相關規律與特征之后抽象而出的一種普遍性認識.
（2）觀念的持久性
守恒法的觀念形成之后是不會發生變化的，學習者一旦在頭腦中建立起守恒定律，就能夠從守恒法的角度來分析問題、解決問題，可以幫助學習者不斷的鞏固已有的觀念，因此，守恒法有著觀念持久性的特征.
（3）觀念形成具有階段性
元素守恒是化學學科中的第一個守恒關系，通過進一步的學習，學生就可以將化學變化過程進行重新組合，逐步的認識到各種守恒關系.學生經歷了初中化學階段的學習，守恒對象也逐步的擴大，在不同階段，學生會形成不同的守恒觀念，在學習內容的增加之下，學生對于守恒法的認識也越來越深刻，觀點也越來越全面，因此，守恒法觀念也有著階段性的特征.
時間萬物都是處在不斷的變化過程中，其類型有化學變化與物理變化兩個內容，化學反應是對能量守恒定律與質量守恒定律的遵循，讓學生了解到守恒法之后，就能夠讓他們利用該種定律來深入的分析自然界中的現象、本質與規律.也只有幫助學生掌握好物質變化的規律與本質，才能夠幫助他們養成正確的解題觀念，利用化學反應獲取到有用的信息，這不僅是學生一種必備的素養，也是幫助中學生認識世界的重要途徑.
二、守恒法在高中化學解題中的應用分析
在中學化學教學中，特別是元素化合物的相關知識教學中，凡是涉及到化學變化的都是用化學方程式來表示，如，化學反應式、熱化學方程式、離子方程式、鹽類水解方程式、電極反應方程式等，守恒法的內容也是多種多樣的.
1.質量守恒法在高中化學解題中的應用
質量守恒法即在化學反應前后總物質質量不會發變化.
例1：有一定質量的氫氧化鉀固體，其含水量為2.8%，碳酸鉀含量為7.2%，取其中1 g加入50 mL鹽酸，鹽酸濃度為3 mol/L，其中30.8 mL濃度為1.07 mol/L氫氧化鉀溶液用于中和多余鹽酸，在反應完成之后可以蒸干固體多少克？
如果按照常規的方式來解決這種問題，過程會十分的復雜，也很容易發生錯誤，通過對已知條件的分析，可以得出，在蒸干后得出固體為氯化鉀，其氯元素是完全來自于碳酸的，根據質量守恒定律，可以分出n（KCl）與n（HCl）相同，根據該種方式就可以迅速的得出答案.
2.化合價守恒法在高中化學解題中的應用
化合價守恒法就是某種化合物在經過化學反應后，生成物中正負化合價綜述相同的守恒法則.
例2 有20 mL的K2CO3溶液，用80 mL 1 mol?L-1的鹽酸進行中和反應，再使用大量的酸與濃度為2 mol?L-1的氫氧化鉀溶液進行反應，在氫氧化鉀用量達到4 mL時，溶液開始表現為酸性，若使用1 mol?L-1的硫酸與氧化鉀來中和，在容量為1 mL溶液剛剛能夠中和，求K2CO3溶液的濃度.
在解決此類問題時，利用化合價守恒法可以很快的得出答案，解題方式如下：
假設K2CO3溶液的濃度為x，根據化合價守恒定理可以得知氫氧化鉀與K2CO3化合價總數與鹽酸中氯化氫以及H2SO4相同，因此，x×1×0.2+2×1×0.004=1×1×0.08+1×2×0.001，這樣即可得出x為1.85.
3.電子守恒法在高中化學解題中的應用方式
在氧化還原反應之中，氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數，這就是電子守恒定律，在各類化學反應中，都需要遵循電子守恒法的原則，因此，該種定律也在高中化學解題過程中得到了廣泛的使用.
例3 在某種金屬與硝酸反應的過程中，被還原硝酸與單純參與反應硝酸物質量之比為1∶[KG-*3]6，還原產物是唯一的，求還原產物.
與一般的題目相比而言，這類型題目有著更大的難度，常常讓學生頭痛不已，為了幫助學生更好的解決從類問題，就可以為學生傳達電子守恒法的應用方式，這樣就可以快速準確的得出答案，具體的解題策略如下：
根據電子守恒法，假設共計6 mol硝酸參與反應，那么根據題意就可以得出，共計1 mol硝酸被還原，剩下的
5 mol依然在溶液中，金屬在失去電子之后，正負電荷是平衡的，因此，金屬陽離子電荷為5 mol，由于還原產物是唯一的，那么一個氮原子是可以得到5個電子的，化合物正價也從+5變化為0，因此，還原產物為氮氣.
4.元素守恒法在高中化學解題中的應用
元素守恒法即在化學反應過程中，化學元素的種類不會出現變化，僅僅是存在的形式出現變化，使用元素守恒法可以很好的解決高中化學中的難題.
例4 有4.2 g過氧化鈉與鋁的混合物，將其置入水中，在發生完全反應之后，向溶液中加入100 mL濃度為4 mol/L的鹽酸，正好能夠與沉淀發生完全反應，求混合物鋁以及過氧化鈉質量.
有效地培養學生的問題意識和解決問題的能力。本文論述了在初中化學教學中創設問題情境的幾點策略，對學生的創新精神和實踐能力的培養有著十分重要的意義。
關鍵詞初中化學教學；問題情境；創設
學生的學習是一種思維活動，貫穿于學習活動的始終。思維的本源在于問題情境，而且以解決問題為目的。問題情境是指學生覺察到的一種“有目的但又不知如何達到這一目的的心理困境”。問題情境就是一種心理狀態，一種當學生接觸到的學習內容與其原有認知水平不和諧、不平衡時，學生對疑難問題急需解決的心理狀態?；瘜W課堂的教學過程就是不斷地發現問題、解決問題的思維過程。教師創設恰當、合理的問題情境，激活學生的思維，恰是化學教學過程的關鍵，是培養學生創新能力的基點。以下是關于初中化學教學中問題情境創設的幾點策略。
策略1：利用實驗創設問題情境
1.利用趣味性實驗創設問題情境
化學趣味實驗能以鮮明、生動、直觀的現象與意想不到的結果有效地激發學生的興趣，使他們產生探究的動機。教師可以根據教學內容的需要設置富有趣味的化學小實驗。并利用趣味實驗設置問題，引導學生通過對實驗的觀察和分析獲得的感性信息去思考問題，喚醒學生們的探究意識。在此種情境下引入新課，必然收到較好的效果。
例如：在“質量守恒定律”的新授課引入時增設“大象牙膏”趣味實驗。在60ml30G的過氧化氫溶液中加入適量的洗滌劑，再將10ml碘化鉀的飽和溶液迅速倒入盛有過氧化氫溶液的細口瓶中。于是，不可思議的現象發生了：大量細小的淡黃色泡沫從瓶口涌出，源源不斷就像擠不完的牙膏。也許此時學生驚呆了，急于想知道為什么會發生這種現象。此時教師要利用學生的這種強烈的好奇心，展開進一步的討論。你們判斷一下這是化學變化還是物理變化？是哪個具體的化學反應呢？化學反應生成了新物質，物質種類發生了變化，化學反應前后物質的總質量會發生變化嗎？這節課我們就來研究這個問題。
2.利用探究性實驗創設問題情境
探究性實驗有利于激發學生的求知欲，培養觀察實驗能力、概括能力和創新精神。以化學實驗創設問題情境，應使化學實驗呈現的問題處于學生的最近發展區。教師在教學中要以最佳的實驗方式呈現化學問題，使學生通過努力能夠順利地解決化學呈現的問題。
例如：在師生共同分析、歸納出質量守恒定律的內容后，教師提出問題：碳酸鈉和稀鹽酸的反應會不會違背質量守恒定律呢？請設計實驗方案進行驗證。學生們探究后得出兩種不同的實驗結論。教師再問：同一個化學反應，為什么實驗結果不同？
學生的認知再次發生沖突。組內組間交流、傾聽、爭論，在思想火花的碰撞中學生積極參與，熱情會很高。此時，教師可適時點撥，恰當追問，引導分析實驗結果不同的原因，從而達成共識，有氣體參加或生成氣體的反應來驗證質量守恒定律時要在密閉的容器中進行。
策略2：利用新舊知識的聯系，創設問題情境
根據奧蘇伯爾的認知同化理論，任何一個新知識均可以通過上位學習、下位學習、組合學習，設計恰當的先行組織者，尋求他與舊知識的聯系作為新概念的增長點，促進新知識的學習。可見在教學中，利用學生原有知識來創設問題情境，有助于學生積極主動地學習，促進思維的敏捷性和創造性。
例如：“質量守恒定律”也可以這樣引入新課。水在通電條件下生成氫氣和氧氣，請用分子、原子的觀點分析這一變化的過程。
分子分解原子重新組合新分子聚合新物質
由此看來，在化學變化中，物質發生了質的變化，那么，在化學變化中，物質在量的方面會不會也發生變化呢？
策略3：利用生活中的實際問題，創設問題情境
“學以致用”是學習的根本出發點和最終目的。通過將化學知識與生活實際相聯系，會使學生感到科學就在身邊，能激發學生的學習動機和社會責任感。通過創設這樣的問題情境，學生在運用知識的同時，也明白了生活中的諸多“為什么”，增強了對化學學科學習的興趣，鞏固了新授知識的理解和運用。
例如：在“質量守恒定律”新授課的學以致用環節，教師提問：蠟燭燃燒后質量變小，說明質量守恒定律不是普遍規律這種說法對嗎？紙在空氣中燃燒后化為灰燼，灰燼的質量比紙的質量小，為什么？銅粉在空氣中加熱，為什么質量會變大？
策略4：利用化學史實創設問題情境
我國著名化學家傅鷹先生說過：“化學可以給人以知識，化學史更給人以智慧?！痹诨瘜W教學過程中貫穿化學史，可以使教學不只局限于知識本身的靜態結果，還可以追溯到它的來源和動態演變，揭示出反映在認識過程中的科學態度和科學思想，使學生學到發展知識和運用知識的科學方法。
例如：科學家也是沿著我們剛才所走過的研究路線發現并一次次的驗證了這條定律。該定律的最早發現要歸功于拉瓦錫和羅蒙諾索夫。史實資料：《質量守恒定律的發現》。重溫歷史，感受拉瓦錫的所思所想，感受建立量的觀點的重要性，認識質量守恒定律的發現是經過大量一絲不茍的定量實驗的探究過程。教師提問：什么原因導致波義耳錯過了發現質量守恒定律的機會？拉瓦錫為什么成功地發現質量守恒定律呢？
策略5：利用提出假說、驗證假說的方法創設問題情境
對于一部分化學知識，可以讓學生聯系原有的知識經驗提出假說，然后再通過實驗或者推理來驗證假說。學生在推論、驗證各自的假說過程中，原有知識與新知識之間產生矛盾，這些矛盾導致問題情境的產生。
例如：假設參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的
質量總和。（要通過實驗來驗證）
紅磷燃燒前后的質量測定實驗步驟：
1.稱量裝有少量紅磷的密閉容器的質量。
2.加熱錐形瓶。
3.冷卻后第二次稱量。
提問：天平是否平衡？瓶底細沙的作用問？氣球為什么先膨脹后縮?。窟@個探究實驗還有其他的不同的設計方案嗎？
策略6：利用現代教育技術創設問題情境
化學研究的領域包括宏觀和微觀兩大方面，教學中合理使用多媒體技術，可以化微觀為宏觀、化抽象為具體，化靜態為動態，從而幫助學生更好地理解那些靜態的、抽象的或微觀的知識。此外，利用現代多媒體技術，把生動的動畫、圖像、清晰的文字注解和優美的聲音有機地集成并顯示在屏幕上，將內在的、重要的、本質的東西突現出來，調動學生的積極性，優化教學過程，提高課堂效益。
例如：組織學生觀看過氧化氫分解的微觀動畫，從微觀角度分析質量守恒的原因。提問：從微觀的角度回答為什么化學反應前后物質總質量不變呢？
在引入新課的環節，可以播放“張根碩做客快樂大本營之神奇花瓶”視頻，提問：這個神奇的花瓶中的“花”是哪個化學反應產生的？在這個化學反應前后各物質的質量總和有什么關系呢？
總之，問題情境是影響學生學習的重要因素，創設問題情境是培養學生學習能力的一項有效的教學策略。在教學中，教師應該深入地分析教材并結合學生的認知心理特點來創設恰當的問題情境，從而更好地激發學生學習和探究的熱情，培養學生的創新意識和創新能力。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準（實驗稿），北京：北京師范大學出版社，2001.
[2]王真東.關于學生問題意識培養的思考[J].中國教育學刊，2001，（6）：29.
[3]鄭長龍.化學實驗教學情景及其創設教學策略研究[J].化學教育，2004，（12）17-20.
