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在一些比较复杂的化学试题中,命题者常常将“特殊情况” 蕴藏在“一般规律”的情景中,或者是“一般条件”隐含于“特定规则”的背景之中,以此为载体来测试解题者运用“一般”与“特殊”辩证关系来解决化学问题的能力.在高三化学复习阶段,要重视熟练掌握以下两种思考方法.
一、从“一般规律”的情景中发现“特殊情况”
中学化学知识中有许多一般规律,但每条一般规律中都有许多特殊情况,在化学学习中,特别高三复习阶段要加以重视.在一些重要的考试试题中,命题者常常会以某个跟“一般规律”相关的知识点为载体,设置一些解题者“意料之外”的问题.解答这类问题时,要求解题者善于从“一般规律”的情景中发现“特殊情况”,进而针对问题的特殊性展开思维的翅膀,寻找问题的答案.
【例1】水银法电解食盐水曾经是氯碱工业发展进程中的重要里程碑,以制得碱液纯度高、质量好著称,其生产原理示意如下:
水银法电解食盐水原理示意图
(1)分别写出电解池、解汞室中发生反应的离子方程式(水银可看作是惰性电极).
(2)20世纪60年代,氯碱生产采用离子膜法,水银法逐渐被淘汰,你认为被淘汰的主要原因是什么?
答案:(1)电解室中的离子方程式为:2Na++2Cl- 通电2Na+Cl2↑
解汞室中的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
(2)汞毒性比较强,用汞作电极易造成污染.
评析:电解时H+比Na+更容易得到电子,这是一般的规律.所以,跟电解氯化钠溶液相关的习题的答案中,阴极上必定是H+得电子被还原生成H2,不可能是Na+被还原成Na(除非是电解熔融氯化钠).很多同学在解答这道题时自然会用上述规律作出分析,将电解室中反应的离子方程式错写为:
2Cl-+2H2O通电H2↑+Cl2↑+2OH-
但这道题是一个特殊例子,只要注意观察题中图像可发现,电解室中汞阴极上流出钠汞合金、阳极上放出氯气,由此判断电解产物是金属钠和氯气.对于这道题,书写离子方程式的主要依据是题中的图像信息,不能想当然地用一般的规律来分析.
【例2】某主族元素R的单质可被稀硝酸氧化为R3+,R3+最外层有两个电子,在氢氧化钠溶液条件下,R3+可被Cl2氧化成带一个单位负电荷的含氧酸根阴离子并转化成钠盐X;该钠盐X在酸性条件下能将Mn2+氧化成MnO4-,同时本身又被还原为R3+.若R元素最高价氧化物水化物所形成的钠盐是一种难溶于水的物质,试写出下列反应的离子方程式:
(1)氢氧化钠条件下,R3+跟Cl2反应: .
(2)酸性条件下钠盐X跟Mn2+反应: .
答案:(1)R3++Cl2+6OH-+Na+=NaRO3+2Cl-+3H2O
(2)5NaRO3+2Mn2++14H+=5Na++5R3++2MnO4
评析:很多同学会将(1)(2)两个离子方程式错误地写成:
R3++Cl2+6OH-=RO3-+2Cl-+3H2O
5RO3-+2Mn2++14H+=5R3++2MnO4-+7H2O
这是因为中学化学涉及的钠盐、钾盐、铵盐都溶于水,所以很多同学将“钠盐、钾盐、铵盐都易溶于水”作为一条规律来记忆,解决中学化学问题时很多同学会熟练地用这一规律去思考问题.所以,在审题时忽略了“所形成的钠盐是一种难溶于水的物质”这一重要条件.
值得注意的是,平时做的习题大多是针对化学知识中的“一般规律”进行设问的,做过这类习题后可以强化对一般规律的记忆和理解.所以在高三复习阶段只有重视总结归纳“一般规律”的适用范围,解题时才能少犯错误.
二、从“特定规则”的背景中发现“一般条件”
反应热跟反应条件有关,但在书写热化学方程式时大多都不注明反应的条件,这是一个“特定规则”.在热化学方程式中不注明反应条件时,其反应热都是指在101kPa、25℃条件下测定的.中学化学中还有其他一些类似的“特定规则”,值得重视的是这些“特定规则”常常会成为某些试题命题的落点.解这类试题时,不少学生由于只记住了“特定规则”、而忘掉了“一般条件”,导致解题错误.
【例3】以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(某些转化步骤及生成物未列出):
请填写下列空白:
(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是: .
(2)当甲烷合成氨气的转化率为75%时,5.60×107L甲烷为原料能够合成 L氨气(假设体积在标准状况下测定).
(3)已知尿素的结构简式为H2NCONH2,请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式:
①;
② .
答案:(1)CH4(g)+H2O(g)t ℃,p kPa CO(g)+3H2(g) ΔH=2a kJ•mol-1
(2)1.12×108
(3)①HCNHNH2O
②NH4NCO
评析:第(1)问中只能写出t℃、pkPa的热化学方程式,所以不在通常所说的特殊规则之内,书写相关热化学方程式时要标明反应的条件.不能错写成:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
ΔH=2a kJ•mol-1.
观察题给生产流程图可知,1 mol CH4可转化生成4 mol H2.最终生成8/3 mol NH3,所以当CH4合成NH3的转化率为75%时,以5.60×107L CH4为原料能够合成:
5.60×107L×0.75×83=1.12×108L
解答第(3)问时,比较多的同学会囿于有机化合物范围思考,结果很难找到符合条件的两种同分异构体,这里要求跳出分析同分异构体的“特定范围”去研究.
【例4】两个氧化还原反应的离子反程式如下:
R3++Cl2+6OH-=RO3-+2Cl-+3H2O(1)
5RO3-+2Mn2++14H+=5R3++2MnO4-+7H2O(2)
根据(1)可得出RO3-的氧化性比氯气,根据(2)可得出RO3-的氧化性比MnO4- , (填“能”或“不能”)由此得出Cl2的氧化性比MnO4-强的结论,理由是 .
答案:弱 强 不能 两个反应不是在同一条件下进行,不能比较
评析:有一些同学很自然地根据氧化性、还原性强弱的“特定规则”得出氯气的氧化性比高锰酸根离子的氧化性强.实际上,两个反应分别是在碱性、酸性条件下进行,不能将这两个反应联系在一起进行分析比较,因此不能根据这两个反应比较Cl2、MnO4-的氧化性强弱.
对于很多同学来说,在平时的学习中记住了“特定规则”而遗忘“一般条件”的情况比较普遍,高三复习阶段要重视从源头上补上这种缺口,以免解题出错.
辩证唯物主义认为,任何特殊都蕴含着一般,并反映着一般,一般存在于每一个特殊之中.“从特殊到一般”和“从一般到特殊”,是人们正确认识客观世界的基本方法.谙熟“一般”与“特殊”的辩证关系,可以使同学们在提高解决化学问题能力的同时掌握正确认识客观世界的基本方法.
(责任编辑 廖银燕)
一、从“一般规律”的情景中发现“特殊情况”
中学化学知识中有许多一般规律,但每条一般规律中都有许多特殊情况,在化学学习中,特别高三复习阶段要加以重视.在一些重要的考试试题中,命题者常常会以某个跟“一般规律”相关的知识点为载体,设置一些解题者“意料之外”的问题.解答这类问题时,要求解题者善于从“一般规律”的情景中发现“特殊情况”,进而针对问题的特殊性展开思维的翅膀,寻找问题的答案.
【例1】水银法电解食盐水曾经是氯碱工业发展进程中的重要里程碑,以制得碱液纯度高、质量好著称,其生产原理示意如下:
水银法电解食盐水原理示意图
(1)分别写出电解池、解汞室中发生反应的离子方程式(水银可看作是惰性电极).
(2)20世纪60年代,氯碱生产采用离子膜法,水银法逐渐被淘汰,你认为被淘汰的主要原因是什么?
答案:(1)电解室中的离子方程式为:2Na++2Cl- 通电2Na+Cl2↑
解汞室中的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
(2)汞毒性比较强,用汞作电极易造成污染.
评析:电解时H+比Na+更容易得到电子,这是一般的规律.所以,跟电解氯化钠溶液相关的习题的答案中,阴极上必定是H+得电子被还原生成H2,不可能是Na+被还原成Na(除非是电解熔融氯化钠).很多同学在解答这道题时自然会用上述规律作出分析,将电解室中反应的离子方程式错写为:
2Cl-+2H2O通电H2↑+Cl2↑+2OH-
但这道题是一个特殊例子,只要注意观察题中图像可发现,电解室中汞阴极上流出钠汞合金、阳极上放出氯气,由此判断电解产物是金属钠和氯气.对于这道题,书写离子方程式的主要依据是题中的图像信息,不能想当然地用一般的规律来分析.
【例2】某主族元素R的单质可被稀硝酸氧化为R3+,R3+最外层有两个电子,在氢氧化钠溶液条件下,R3+可被Cl2氧化成带一个单位负电荷的含氧酸根阴离子并转化成钠盐X;该钠盐X在酸性条件下能将Mn2+氧化成MnO4-,同时本身又被还原为R3+.若R元素最高价氧化物水化物所形成的钠盐是一种难溶于水的物质,试写出下列反应的离子方程式:
(1)氢氧化钠条件下,R3+跟Cl2反应: .
(2)酸性条件下钠盐X跟Mn2+反应: .
答案:(1)R3++Cl2+6OH-+Na+=NaRO3+2Cl-+3H2O
(2)5NaRO3+2Mn2++14H+=5Na++5R3++2MnO4
评析:很多同学会将(1)(2)两个离子方程式错误地写成:
R3++Cl2+6OH-=RO3-+2Cl-+3H2O
5RO3-+2Mn2++14H+=5R3++2MnO4-+7H2O
这是因为中学化学涉及的钠盐、钾盐、铵盐都溶于水,所以很多同学将“钠盐、钾盐、铵盐都易溶于水”作为一条规律来记忆,解决中学化学问题时很多同学会熟练地用这一规律去思考问题.所以,在审题时忽略了“所形成的钠盐是一种难溶于水的物质”这一重要条件.
值得注意的是,平时做的习题大多是针对化学知识中的“一般规律”进行设问的,做过这类习题后可以强化对一般规律的记忆和理解.所以在高三复习阶段只有重视总结归纳“一般规律”的适用范围,解题时才能少犯错误.
二、从“特定规则”的背景中发现“一般条件”
反应热跟反应条件有关,但在书写热化学方程式时大多都不注明反应的条件,这是一个“特定规则”.在热化学方程式中不注明反应条件时,其反应热都是指在101kPa、25℃条件下测定的.中学化学中还有其他一些类似的“特定规则”,值得重视的是这些“特定规则”常常会成为某些试题命题的落点.解这类试题时,不少学生由于只记住了“特定规则”、而忘掉了“一般条件”,导致解题错误.
【例3】以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(某些转化步骤及生成物未列出):
请填写下列空白:
(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是: .
(2)当甲烷合成氨气的转化率为75%时,5.60×107L甲烷为原料能够合成 L氨气(假设体积在标准状况下测定).
(3)已知尿素的结构简式为H2NCONH2,请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式:
①;
② .
答案:(1)CH4(g)+H2O(g)t ℃,p kPa CO(g)+3H2(g) ΔH=2a kJ•mol-1
(2)1.12×108
(3)①HCNHNH2O
②NH4NCO
评析:第(1)问中只能写出t℃、pkPa的热化学方程式,所以不在通常所说的特殊规则之内,书写相关热化学方程式时要标明反应的条件.不能错写成:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
ΔH=2a kJ•mol-1.
观察题给生产流程图可知,1 mol CH4可转化生成4 mol H2.最终生成8/3 mol NH3,所以当CH4合成NH3的转化率为75%时,以5.60×107L CH4为原料能够合成:
5.60×107L×0.75×83=1.12×108L
解答第(3)问时,比较多的同学会囿于有机化合物范围思考,结果很难找到符合条件的两种同分异构体,这里要求跳出分析同分异构体的“特定范围”去研究.
【例4】两个氧化还原反应的离子反程式如下:
R3++Cl2+6OH-=RO3-+2Cl-+3H2O(1)
5RO3-+2Mn2++14H+=5R3++2MnO4-+7H2O(2)
根据(1)可得出RO3-的氧化性比氯气,根据(2)可得出RO3-的氧化性比MnO4- , (填“能”或“不能”)由此得出Cl2的氧化性比MnO4-强的结论,理由是 .
答案:弱 强 不能 两个反应不是在同一条件下进行,不能比较
评析:有一些同学很自然地根据氧化性、还原性强弱的“特定规则”得出氯气的氧化性比高锰酸根离子的氧化性强.实际上,两个反应分别是在碱性、酸性条件下进行,不能将这两个反应联系在一起进行分析比较,因此不能根据这两个反应比较Cl2、MnO4-的氧化性强弱.
对于很多同学来说,在平时的学习中记住了“特定规则”而遗忘“一般条件”的情况比较普遍,高三复习阶段要重视从源头上补上这种缺口,以免解题出错.
辩证唯物主义认为,任何特殊都蕴含着一般,并反映着一般,一般存在于每一个特殊之中.“从特殊到一般”和“从一般到特殊”,是人们正确认识客观世界的基本方法.谙熟“一般”与“特殊”的辩证关系,可以使同学们在提高解决化学问题能力的同时掌握正确认识客观世界的基本方法.
(责任编辑 廖银燕)