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第31章 学好高中化学的有效方法和技巧(4)

若更加简化,可把相邻化合物逆增的差C6H2,简化为C3H,不论该系列的如何无限加长,此关系都是不变的,按最后到无限大的思路计算,应为:

C%=12×312×3+1×100%=97.3%

(3)某些取值范围的判断

近年取值范围型题经常出现,若用极限思维找出“极值”关系,则较易找到思路。例如两化合物可能发生两种反应,甲、乙过量反应各异。可把两反应分别作为“极值”关系,即反应物在前一反应甲适当或过量,后一反应乙适量或过量。以此为两个标准,在其上必甲过量,在其下必乙过量,在两极值之间的区域,也可找到对应的量的关系。

〔例10〕向含有a摩明矾的溶液里,不断滴加含有b摩氢氧化钡的溶液。当a与b的比值不同时,各应生成哪些沉淀?并用含a、b的数或式表示这些沉淀各自物质的量。

思路:

题述过程应为明矾与氢氧化钡的反应,生成氢氧化铝沉淀渐多,至最大量后又溶于过量碱直至完全溶解,硫酸钡沉淀随明矾中硫酸根的消耗而BaSO4渐多,至硫酸根耗尽达最大极值。

解题时写出生成Al(OH)3和BaSO4使KAl(SO4)2中Al3+与SO2-4恰沉淀完全的化学方程式作为一个极限。再写出Al(OH)3完全恰溶解,而SO2-4恰全沉淀时的另一化学方程式作为另一个极限。图示为(反应物比数单位为摩,下同):

2∶3

2KAl(SO4)2+3Ba(OH)22Al(OH)3+3BaSO4+K2SO4

明矾过量

1∶2

KAl(SO4)2+2Ba(OH)22BaSO4+KAlO2+2H2O

氢氧化钡过量

先以两方程的极值为准,找到等量关系,再由过量找出某物质过量的关系,用“>”或“=”表示;找出极值后,根据恰反应找等量关系,再按过量写出“<”关系。即:

①a∶b=2∶3时,生成BaSO4b,Al(OH)323b,注意用b不用a,是因为a∶b≥2∶3时,明矾过量以Ba(OH)2b值为准计算。于是a∶b>2∶3,因Ba(OH)2消耗完仍为a∶b=2∶3时的沉淀量。由此据极值(1)解完。

②a∶b≤1∶2时,因Ba(OH)2过量,要以明矾的a值计算为准,所以数据要用a的关系。生成沉淀只有BaSO4,其量由KAl(SO4)2计应为2aSO2-4即2aBaSO4。

③找两极值之间区域,Al(OH)3渐溶时的关系,即找a∶b在两标准反应之间的比例关系,实际由①②综合即得;

2∶3≥a∶b≥1∶2时

(a)生成BaSO4的量,因明矾SO2-4耗尽,沉淀BaSO4量仍为①所得,即b。

(b)生成Al(OH)3被溶后剩余的量:原有由①来a(摩)Al(OH)3,它在生成要消耗OH-为(摩)。即相当于把原b(摩)Ba(OH)2,用去32a(摩)。所以多余的Ba(OH)2为b-32a(摩),即多余OH-为2b-3a(摩)。

由反应Al(OH)3+OH-—AlO-2+2H2O可知多余的(2b-3a)OH-要溶去(2b-3a)Al(OH)3。

∴剩余Al(OH)3为a-(2b-3a)=4a-2b

把上述关系整理后的答案是(单位:摩):

a∶b≥2∶3时,生成Al(OH)3为23b,BaSO4为b

2∶3≥a∶b≥1∶2时,生成Al(OH)3为4a-2b,BaSO4为b

a∶b≤1∶2时,生成BaSO42a

6.侧向思维和转化法

有些题目,由正向求解或逆向求解都受阻,此时用侧向思维往往容易找出关系得以解答。有时还会遇到单纯由题目所述按常规解法非常繁琐,若将其转化为相关易解关系或加以变形则可以速解。这些方法以解答选择题和快捷填空时较为常用,因为命题者就要求速解。

〔例11〕已知硫化钠、亚硫酸钠和无水硫酸钠的混合物中,含硫质量百分数为25.6%,则含氧的质量百分数是%。

思路:本题似与例1同理,但它是三种物质的混合物,其中一种没有氧,所以不能照搬。这时可以采用变形法,将其转化为:

“Na2S、Na2SO3、Na2SO4”

据Na2S中质量比Na2:S=2×23:32,今有S25.6%,故必含Na36.8%。则含氧%为100%-25.6%-36.8%=37.6%。

〔例12〕有体积为V毫升、密度为d克/厘米3的溶液,含有分子量为M的溶质m克,其质量百分比浓度为W%,摩尔浓度为C摩/升,则下列表示它们之间关系正确的是()。

(A)C=1000WdM(B)C=1000mVM

(C)m=VdW100(D)W%=CM1000d%

思路:本题不是难题,但按照给出的几种量相互推导是比较费时间的。若把字母转化为数字(单位要对),回套可以加快解题速度。这是把抽象转化为具体的方法之一。选用代字母的数据时不妨找最有把握的,又是最简易的。如本题可代入最熟悉的纯水。即水的分子量是18;V毫升设为1000毫升,其质量m是1000克,质量百分比浓度当然是100%。摩尔浓度可用1000克即1升水含水的摩尔数导出(或平时就已记住了这一重要数据)。即为55.6摩/升(由1000÷18摩/升而来)。

将这些数据分别代入各选项,如(A)选项为C=100WdM=100×100×118≠55.56,不正确。(C)选项为m=VdW100=1000×100×1100=1000正确。代入其他试之,得答案为B、C。

〔例13〕将10克硫完全与氧反应,另10克硫完全与氢反应。把反应后的气体混合,可生成硫的质量是()。

(A)20克(B)15克

(C)10克(D)5克

思路:

本题可按常规计算,但较费时。若采用把具体转化为抽象的方法,可以心算得出答案。即把10克硫用x摩代替(同元素质量比等于摩尔比)。各x摩S必分别可得x摩SO2x摩H2S。

从2H2S+SO2—3S+2H2O可知SO2过量,由xmolH2S应得1.5xmolS的关系,可见应得硫10×1.5=15(克)答案为B。

7.归纳法、演绎法与迁移法

归纳和演绎是最常用的科学方法。将诸多相关问题进行归纳往往能找到规律,也便于检索和记忆。演绎可由此及彼,在研究和发现中甚为常用。迁移属于演绎的范畴,可举一返三,但必须有理有据,不得任意迁移。

〔例14〕同主族的单质和化合物有许多性质相似。例如,硫化物某些性质类似于氧化物,也有酸性、碱性和两性之分,如MoS3酸性、Na2S碱性、As2S3两性。请写出下列反应的化学方程式。

①Na2S溶液与CS2溶液混合振荡出现红黄色。

②Na2S与As2S3。

③Na2S2与SnS。

④Na2S与MoS3。

⑤Na2S与SnS2。

思路:本题主要用迁移法,演绎后解答。可设把硫代换成氧,锡代换为碳等熟悉的元素后,用已学知识解决未学的实际。

①Na2S+CS2—Na2CS3(硫代碳酸钠)类似Na2O与CO2

②Na2S+As2S3—2NaAlS2类似于Na2O与AI2O3

③Na2S2+SnS—Na2SnS3把Na2S2看成类似Na2O2而具氧化性,SnS看成SnO因锡+4价稳定,在+2价时易向+4价转化而具明显还原性。Na2O2与SnO相遇应发生氧化还原反应,锡为与碳、硅同族的元素应具有一定非金属性,在高价时成酸,所以应生成类似Na2CO3的Na2SnS3。

④Na2S+MoS3—Na2MoS4类似Na2O与SO3

⑤Na2S+SnS2—Na2SnS3类似Na2O与CO2

四、提高化学实验技能的方法

1.提高实验操作技能的方法

要学好化学实验,必须掌握基本操作技能。任何一个化学实验都是由一个个基本操作组成,严格而规范的基本操作,是得到鲜明的实验现象和准确的实验结果的前提,是避免一切意外事故的保证。因而,要重视对实验操作知识的学习,练就过硬的基本功。

培养化学实验技能要注意以下几个方面。

(1)懂得仪器的使用

懂得仪器的使用,一要了解所用仪器的名称、用途和使用中的注意事项;二要学会使用仪器,即学会使用时的操作步骤和方法。

(2)提高操作技能

就是要明确操作的注意事项,掌握操作关键。实验操作技能与仪器使用技能有密切关系,并且两者之间没有截然分开的鸿沟,可以把实验操作的过程看作是有关的仪器操作的连接与组合。

那么,怎样才能提高实验的操作技能呢?首先要在模仿“示范”的基础上不断练习。对各种基本操作,老师都会作出示范演示,要认真听老师讲操作要点,仔细看老师如何规范操作并反复琢磨,对那些容易出问题的地方更要特别注意,然后加以模仿。当然这种模仿不能是单纯、机械的模仿,要在模仿练习中细心体会其中的窍门。在实验的过程中,要有意识地严格按各操作的基本要求去做。这样,我们对各种操作方法的模仿和练习由“生”到“熟”,又通过应用和总结由“熟”变“巧”,日积月累,便可养成良好的操作习惯。

2.提高实验结果分析处理技能的方法

(1)描述实验中的现象并进行如实的反映

首先是要如实反映实验现象。不能照抄照搬课本中的有关内容,而要反映实验过程的真实情况。当实验中出现的现象与预期不一致时,应该以实验中观察到的现象为准,并作出有关的分析说明;其次是要对实验现象进行正确的描述,有人把锌粒与稀硫酸反应的现象写成“有无色无味的氢气放出”就是错误的描述,因为只能看到“有无色无味的气体放出”,至于这种气体是不是氢气,并不是观察到的现象,而是需要进一步推理验证的结果。

(2)对失败的实验进行分析

化学实验,特别是探索性的实验,不一定一次就成功,此时,我们应该分析实验失败的原因,发现其中的隐含问题。3.提高化学计算技能的方法

化学计算是中学化学的重要内容。化学计算题是借助数学计算的方式从量的方面研究物质及其变化规律的一类习题,通过化学计算的学习,一方面可以掌握化学计算的技能,另一方面可以加深学生从量的方面对化学概念和原理的理解,进一步掌握物质的性质和变化规律,培养分析问题和解决问题的能力,更重要的是通过计算数学,培养学生将学到的数学知识应用到化学的研究上,加强学科知识间的渗透,全面提高学生的综合素质品质。

要学好化学计算,必须注意以下几个方面的问题。

(1)明确化学计算的根据

明确化学计算的根据就是要正确理解和掌握有关的基本概念、基本定律、一些化学量之间的相互关系式以及它们的适用范围和使用条件等。其中化学概念是化学计算的基础,因为化学计算是由化学概念的量引申出来的。化学定律主要是指质量守恒定律、阿伏加德罗定律等。由于化学计算的要求是把数学运算和化学知识有机结合起来,所以,我们在化学知识的学习过程中,必须要弄清楚概念的内涵和外延,认识概念间的关系,并注意灵活运用基本定律。

(2)规范解题的操作过程

①审题。

认真审题是完整理解题意和正确解题的关键。

②把化学问题转化为数学问题。

就是要寻找已知条件和判断各量之间的关系,并用数学的方式表达出来。

③数学运算过程。

④结论的得出及其检验。

就是对运算依据及其结果的正确性进行检验,并把数学语言转化为化学语言,作出恰当的回答。

(3)重视一题多解,力求巧解妙算

首先,要重视一题多解。化学计算的技能是一种高层次的智力操作技能,运用一题多解的方式去解决化学计算问题是一种很好的技能训练过程。重视一题多解要求我们在遇到化学计算题时,要认真分析可能出现的各种情况,运用基本概念、基本理论进行思维判断,严格加以科学论证,寻求符合题意的全部正确解法。一题多解的训练迫使我们开动脑筋,拓宽思路,多方思考,充分领略知识的结构以及各种解法的内在联系,不仅有助于培养我们化学计算技能水平,还会促进我们思维的广阔性、深刻性和创造性的发展。

其次,要力求巧解妙算。巧解妙算的前提有两个,一个是化学计算必须有多种解法;另一个是我们能在一题多解的基础上发现最简单最巧妙的解法,巧解妙算是我们进行一题多解训练的目的之一。

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