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整体思维法在几类化学解题中的应用

阅读:1856 次  我要评论(0)  收藏  2012/8/21 18:05:39
所谓整体性思维是指注重对对象的整体性把握的思维倾向,要求纵览全局,通盘考虑,防止“只见树木,不见森林”,在化学解题中具有快速性、直接性、简约性、跳跃性和独创性等特点。整体思维要求我们研究化学问题时,暂且避开局部细节或单个因素的纠缠,将需要解决的问题看作一个整体,通过研究问题的整体形式或整体结构作某种整体处理。最常见的一种整体思维方式在化学习题上的应用是守恒法,主要包括:1. 质量守恒;2. 原子、原子团守恒;3. 物质的量守恒;4. 电子转移守恒;5. 电荷守恒等。
类一:在反应过程复杂,反应步骤繁多甚至循环反应中的应用
 对于此类反应,应用整体思维,可以在理解题意的基础上,忽略中间过程,中间产物,直接找出反应物生成物之间的关系。
例1:将足量的O2,CH4,Na2O2密封于一容器中,用电火花引燃混合气体.反应结束后,若容器中压强为零(1500C),且残余物质溶于水无气体产生,则O2,CH4,Na2O2三种物质的物质的量之比为 :.
    评析:本题的反应过程复杂,且为循环反应,运用反应方程式叠加法费时费力。若从整体上分析,则根据题意 反应物和产物可判断出所以:CH4+ O2+Na2O2—Na2CO3+NaOH,可用待定系数法进行配平: 令CH4的系数为1由原子守恒配平。符合题意的混合物中O2,CH4,Na2O2三种物质的物质的量之比为1:2:6。
     例2:Fe和Fe2O3的混和物共15克,加入稀H2SO4150ml,在标况下放出H2为1.68升。Fe与Fe2O3均全部反应,经检验溶液中不存在Fe3+,为中和过量H2SO4,并使溶液中的Fe2+全部转化为Fe(OH)2沉淀,用去3mol/l的NaOH溶液200ml,则该稀H2SO4溶液的物质的量浓度为
       A.2mol/l       B.1mol/l     C.1.5mol/l        D.3mol/l
  评析 本题数据繁多,涉及的反应过程也很复杂。若从整体上分析,则不难发现H2SO4和NaOH最终全部转化为Na2SO4,进而得到n(H2SO4)=(1/2)n(NaOH)=(1/2)×3×0.2=0.3(mol),硫酸物质的量浓度为0.3/0.15=2(mol/l),答案选A。 
类二:在因素影响多重,局部细节繁多的分析题中的应用
例3: 向CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液,当[CH3COO-]=[Na+]时,溶液的pH值是多少?(常温)
  评析 CH3COOH溶液中存在CH3COOH CH3COO-+ H+,加入NaOH溶液后生成CH3COONa,又存在CH3COO-+ H2O CH3COOH+OH-,当[CH3COO-]=[Na+]时上述两个平衡哪个占优势?实在难以判断。但若分析溶液的整体组成,则不难发现溶液中只存在 CH3COO-,OH-,Na+和H+。整个溶液呈电中性决定了它们有如下关系:
  [CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+[H+]
  当[CH3COO-]=[Na+]时,自然有[H+]=[OH-],故溶液呈中性,pH值为7。
  例4:在一定温度下,由乙基环已烷、乙酸和甲酸甲酯组成的均匀混合蒸气10g,在O2中完全燃烧后可得0.6mol CO2,求该混合蒸气中氧的质量分数。
解析:该混合物有C8H16、CH3COOH、HCOOCH3 3种分子,根据混合物分子组成的整体化,可将该混合物写成平均分子式(CH2)nO2,n(CH2)=n(CO2)=0.6mol,CH2的质量分数为:m(CH2)%= (0.6×14)/10 =84%,则氧的质量分数为1-84%=16% 。 
    类三:在推断题中的应用
    例5: X、Y、Z是短周期元素的三种常见氧化物。X跟水反应后可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸,该酸的化学式是__________;Y和X的组成元素相同,Y的化学式是________,1mol Z在加热时跟水反应的产物需要用6mol的氢氧化钠才能完全中和,在一定条件下,Y可以跟非金属单质A反应生成X和Z,单质A是________。
    解析:本题文字叙述较长,信息较为松散,因此在做题时,要认真读题,提取有效信息,然后对有效信息进行整体思考。X、Y、Z都是氧化物,X跟水反应后可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸,Y和X的组成元素相同,原子个数比不同,且Y能氧化非金属单质。如果你对、的性质非常熟悉,很容易推出X为;具有还原性的不稳定的二元酸为;Y为。再由Z在加热时跟水反应的产物可以和氢氧化钠发生中和反应,且Z和氢氧化钠的计量关系为1:6,可推测出Z为,对应的酸为,最后根据在一定条件下可以跟非金属单质A反应生成,推出单质A是磷。
 从上述几类不难看出,运用整体思维的方法去解决化学问题,往往可以跳过常规步骤,直取捷径,优化解题过程,提高解题效率。进而培养学生思维的广阔性、高度性和整体性,使之既有广阔的视野又有把握全局的能力。
效果检测
1、 标准状况下的aLH2和Cl2的混合气体,经光照充分反应后,所得气体恰好使溶液中bmolNaOH完全转变为盐,a与b的关系不可能是
     A.b=       B.0       C     D.b≥
解析:由题意可知,发生的反应为:
H2+Cl2=2HCl
NaOH+HCl=NaCl+ H2O
2NaOH+ Cl2= NaCl+ NaClO+H2O
于是,可得关系式:Cl2     2NaOH
                 22.4L    2mol
                 V(Cl2)L bmol
22.4:2=V(Cl2): bmol解之得V(Cl2)=11.2b
当=1时,有V(Cl2)=,进而有11.2b=,知b=成立;
当>1时,有2)< a,进而有<11.2b,知成立;
当<1时,有02) <,进而有0<11.2b<,知0成立。
故a与b的关系不可能是D
2、200℃时,11.6gCO2和H2O的混合气体与足量的Na2O2充分反应后,固体增重3.6g,则原混合气体的平均相对分子质量是
A. 5.8          B.21.6           C.23.2             D.46.4
解析:由题意可知,发生的反应为:
2CO2+ 2Na2O2= 2Na2CO3+ O2
2H2O+ 2Na2O2=4NaOH+ O2
于是,可得关系式:2(混合气体)         O2
                   2mol              32g
                   n(混合气体)mol    (11.6-3.6)g
2:32= n(混合气体): (11.6-3.6)
解之得n(混合气体)=0.5
故M(混合气体)=23.2,选C
3、在25℃,101KPa条件下,将15LO2通入10 LCO和H2的混合气体中,使其完全燃烧,干燥后,恢复到来的温度和压强。
(1)若剩余气体的体积是15L,则原CO和H2的混合气体中:
V(CO)=          ,V(H2)=          LL
(2)若剩余气体的体积是aL,则原CO和H2的混合气体中:
V(CO): V(H2)=         
(3)若剩余气体的体积是aL,则a的取值范围是:                  
解析:由题意可知发生的反应为:
2CO+O2         2CO2
2H2+H2          2H2O
于是可得关系式:2(CO和H2)            O2
                2L                    1L
                10L                   V(耗O2)= 5L
∵原V(O2)=15L
∴V(剩O2)=15-5=10L
(1)若剩余气体的体积是15L,其中应该有10L是O2,还有5L气体只可能是CO2,故V(CO)= V(CO2)=5L,又原混合气体为10L,故V(H2)=10-5=5(L)。
(2)若剩余气体的体积是aL,其中应该有10L是O2,还有(a-10)L气体只可能是CO2,故V(CO)= V(CO2)=(a-10) (L);
又原混合气体为10L,故V(H2)=10-(a-10)= (20-a)(L);
可知V(CO):V(H2)=
(3)若剩余气体的体积是aL,(2)中已求出V(CO) = (a-10)L,V(H2)= (20-a) L,因原气体为混合气体,故有0或0< V(H2)= (20-a)<10解之得0<a<20
     来源:网络  编辑:lihua138321  返回顶部  关闭页面  
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