(7)整體思維、逆向思維、轉(zhuǎn)化法(含答案解析)

1、專題9整體思維、逆向思維、轉(zhuǎn)化法化學(xué)問題的解決與思維方法的正確運(yùn)用有著密切的關(guān)系，運(yùn)用科學(xué)的思維方法來分析有關(guān)化學(xué)問題，可以明辨概念，生華基本理論，在解題中能獨(dú)辟蹊徑，化繁為簡(jiǎn)，化難為易，進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確、快速解答之目的。下面例談化學(xué)解題中的一些常用思維技巧。一、整體思維整體思維，就是對(duì)一些化學(xué)問題不糾纏細(xì)枝末節(jié)，縱觀全局，從整體上析題，以達(dá)到迅速找到解題切人點(diǎn)、簡(jiǎn)化解題的目的。例1、將1.92gCu投入到一定量的濃HNO3中，Cu完全溶解，生成的氣體越來越淺，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下672mL氣體。將盛此氣體的容器倒扣在水中，求通入多少毫升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣可使容器中充滿液體。解析：按一般解法解此題較為

2、復(fù)雜。如果拋開細(xì)節(jié)，注意到它們間的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，把氧化劑和還原劑得失電子相等作為整體考慮，則可化繁為簡(jiǎn)。濃HNO3將Cu氧化后自身被還原為低價(jià)氮的氧化物，而低價(jià)氮的氧化物又恰好被通入的氧氣氧化，最后變成hno3，相當(dāng)于在整個(gè)過程中HNO3的化合價(jià)未變，即1.92gCu相當(dāng)于被通入的氧氣氧化。由電子得失守TOC o 1-5 h z192gV(0)恒知64g/mOlX2=22和爲(wèi)X4解之，V(02)=0.336L即通入336mL02即可。例2、某種由K2S和Al2S3組成的混合物中，這兩種組分的物質(zhì)的量之比為3：2,則含32g硫元素的這種混合物的質(zhì)量是()64gB.94gC.70gD.14

3、0g解析：由KS和AlS的物質(zhì)的量之比為3：2,可將它們看作一個(gè)整體，其化學(xué)式為KA1S。23649得KAlS9S6496309X32X32g用此方法，答案很快就出來了，為70g。答案：C例3、有5.1g鎂，鋁合金，投入500ml2mol/L鹽酸溶液中，金屬完全溶解后，再加入4mol/LNaOH溶液，若要達(dá)到最大量的沉淀物質(zhì)，加入的NaOH溶液的體積為多少？()300mlB.250mlC.200mlD.100ml解析：物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為MgHClMg2+NaOHMg(OH)Al3+Al(OH)3AlH+Cl-NaCl從反應(yīng)的整體來觀察，原溶液里的Cl-和加入的Na+都不參加反應(yīng)，最終生成NaCl

4、，即,n(HCl)=n(NaOH)V(NaOH)=n(HCl)/c(Na0H)=2X0.5/4=250ml答案：B例4、淺綠色的Fe(NO3)2溶液中，存在如下平衡：Fe2+2HOFe(OH)+2H+2若在此溶液中加入鹽酸后，溶液的顏色將，其原因是。解析=不少學(xué)生認(rèn)為溶液的顏色變?yōu)榫G色或加深，是由于加入鹽酸后，使上述平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)-這樣答題就恰好落入試題的圈套而失分-解題時(shí)應(yīng)從溶蔽的整體進(jìn)行考慮，由于原溶蔽里有較多的恥廠離子，當(dāng)加入鹽酸后，有較多的H+,此時(shí)恥離子在酸性溶蔽中有較強(qiáng)的氧化性，這樣的間題也被稱為“隱形硝酸間題巴發(fā)生下列反應(yīng)：3FeJ_+N03_+4ir=3Fe3+NOt+2

5、比0答案=溶液的顏色變?yōu)樽攸S色，是由于恥廠離子在IT存在下，將F/竄化戚F尹，使溶械變?yōu)樽攸S色-例5、已知脂肪烴CH在光照條件下和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，問其一氯取代物可能有幾種？而TOC o 1-5 h z410解析：不少學(xué)生回答：2種。有些甚至是不假思索地口答的，還洋洋得意地說，CH有兩410種等效氫，所以一氯取代的同分異構(gòu)體就是等效氫的數(shù)目。造成這樣的錯(cuò)誤，原因很大一部分在于學(xué)生沒有從整體上考慮物質(zhì)可能存在的結(jié)構(gòu)，而是依靠記憶，或者僅憑上課模糊的印象，知道丁烷(CHCHCHCH)滿足CH而答題的，這樣答題情況，在一開始學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的時(shí)候，223410出現(xiàn)在很多學(xué)生的身上。解題時(shí)應(yīng)從CH整體進(jìn)行

6、考慮，由于題干中未告訴我們此分子式代表的具體是什么物質(zhì)(這10樣的題干也是有機(jī)當(dāng)中非常常見的一種情況)，所以它可能是丁烷(CH3CH2CH2CH3)，也可能是2-甲基丙烷(CH)CH)，也就是說，首先要弄清CH本身就有兩種同分異構(gòu)體，接著用到“等3410效氫”的知識(shí)，判斷出丁烷和2-甲基丙烷各有兩種等效氫，所以一氯取代物應(yīng)該可能有四種(ClCHCHCHCH，CHCHClCHCH，(CH)CCl，(CH)CHCHCl。)222332333322答案=四種思維能力是智力的核心，也是高考若查重點(diǎn)所在，更是教學(xué)目標(biāo)的重要內(nèi)容.優(yōu)秀的思維品質(zhì)有多種特征，思維的整體性是其中一個(gè)重要方面.本文就化學(xué)計(jì)算中思

7、維的整體性策略作一些探討總而言之，思維的整體性就是從問題的性局出發(fā)，整悴駕馭信息,以拋開次要因素，抓住主要、實(shí)質(zhì)因素，直接架起間題與結(jié)論的橋梁，簡(jiǎn)化間題的解決，如果能較好的掌握此類解題右法和養(yǎng)戚思維習(xí)慣，能起到事半功倍的效果-二、逆向思維逆向思維是指思維程序與通常相反，不是從原因來推知結(jié)果，而是從結(jié)果入手分析解題思路，逆向思維有它的獨(dú)特性，能克服思維定勢(shì)的消極影響，充分運(yùn)用逆向思維來求解某些化學(xué)問題時(shí)，有時(shí)比正向思維來得更簡(jiǎn)單，更巧妙。例1、agCu可與含有bgHNO3的溶液恰好反應(yīng)。若a:b=4:10.5,則被還原的HN03的質(zhì)量為（）A.bgB.2g3b4gD.解析：Cu與HNO3反應(yīng)時(shí)因

8、硝酸的濃度的不同，其還原產(chǎn)物也不同。若正向思維，則參加反應(yīng)的Cu與被還原的HNO3之間的量的關(guān)系難以確定。但若考慮反應(yīng)中未被還原的硝酸，則問題2a64TOC o 1-5 h za2a可迎刃而解。依題意知，參加反應(yīng)的Cu為64mo1，起酸作用的HNO3為64mo1，其質(zhì)量為molX63g/mol因a:b=4:10.5,6363=32ag，進(jìn)而可知被還原的HNO3的質(zhì)量為（b-32a）g,4b、b即a=10匚,故被還原的HNO的質(zhì)量為4go10.534例2、鋅粉、鐵粉、鎂粉的混合物4g與一定質(zhì)量25%的稀HSO恰好完全反應(yīng)，蒸發(fā)水24分后，得固體物質(zhì)100g,則生成的氫氣質(zhì)量為（）A、2gB、3g

9、C、4gD、5g【解析】本題如果采用正向思維將鋅、鐵、鎂的質(zhì)量分別設(shè)未知數(shù)進(jìn)行分析、計(jì)算，則過程非常復(fù)雜，頭緒也較多。而采用逆向思維按以下思路解析：反應(yīng)前后各元素的質(zhì)量不變，由題意可知：鋅、鐵、鎂三種金屬全部參加反應(yīng)，分別生成了硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸鎂，則蒸發(fā)水分后所得100g固體物質(zhì)（硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸鎂的混合物）中，包含鋅、鐵、鎂三種元素總質(zhì)量為4g,其它的96g則為SO的質(zhì)量，繼而根據(jù)反應(yīng)中H與SO的關(guān)系，求得生成的氫24氣的質(zhì)量為2go由此可見逆向思維對(duì)培養(yǎng)思維的靈活性和敏感性是非常有益的。例3、等質(zhì)量的兩種金屬M(fèi)和N分別與足量的稀硫酸反應(yīng)，都生成+2價(jià)金屬的硫酸鹽和氫氣。生成的氫氣質(zhì)

10、量m（縱坐標(biāo)）與反應(yīng)時(shí)間t（橫坐標(biāo)）的關(guān)系如下圖（1）比較M、N兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱（2）由圖中的兩條直線還可以得出的結(jié)論有m/H-i【解析】本題給出的是金屬與酸反應(yīng)時(shí)生成的氫氣質(zhì)量與時(shí)間的曲線，很多學(xué)生會(huì)感到無從下手，若是逆向思考：曲線上升得越快，說明金屬與稀鹽酸反應(yīng)得越劇烈，該金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)。同時(shí)從圖中可以看出M產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量比N多，完全反應(yīng)所需時(shí)間少。例4、根據(jù)以下圖推斷（假設(shè)能發(fā)生反應(yīng)的均反應(yīng)完全）（1）若B是水，則A是;（填化學(xué)式）（2）若B是酸溶液，則A是；（填化學(xué)式）（3）寫出C與BaCl2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：?！窘馕觥勘绢}如果順著變化方向解題較困難，若是逆向思維，即鈦?zhàn)兓?/p>

11、終巨來解題就容易多了-解訣元蓋化合物推斷題，妾抓性物質(zhì)恃征反應(yīng)作齒解題的突破口，紅褐色沉淀F二F為FetOH）.；進(jìn)而復(fù)分解反應(yīng)的特點(diǎn)二黃色：容液齒FH1：；而有色沿液C與血C1：落液反應(yīng)生成白色沉淀D和氏吒洛液且白色沉淀D不洛于稀硝醍二白色沉淀D為血力有色溶液C酋Fe：（S04）：尿而間題迎刃而解例5、在CO和CO?的混合氣體中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%,將該混合氣體5熄通過足量的灼熱的氧化銅，充分反應(yīng)后，氣體再全部通入足量的澄清石灰水中，得到的白色的沉淀的質(zhì)量是多少？【解析】本題如果按部就班，涉及到的反應(yīng)較多，數(shù)據(jù)較多，計(jì)算繁瑣，易于出錯(cuò)。而如果把握住最終反應(yīng)產(chǎn)物是碳酸鈣，采用逆向思維，找

12、出碳酸鈣和起始反應(yīng)物CO和CO2的混合氣體之間所存在的C-CaCO3守恒關(guān)系，則極易走出“山重水復(fù)”，迎來“柳暗花明”。三、極端思維極端思維是把研究對(duì)象或過程變化通過假設(shè)定理想的極端值，得極端情況與實(shí)際情況的對(duì)比，分析偏差發(fā)生的原因，作出合理的判斷。例1、將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NO、N02、02的混合氣體充滿容器，倒置于水中完全溶解，無氣體剩余，若產(chǎn)物也不擴(kuò)散，則所得溶液的物質(zhì)的量濃度的數(shù)值范圍是()122.41A39.2B.C.122.4D.無法確定解析：此題可用極端思維來分析，因溶于水后無氣體剩余，若原混合氣體中無NO,則發(fā)生TOC o 1-5 h z414NO+O+2HO=4HNO的反應(yīng)，5mo

13、l氣體轉(zhuǎn)化為4molHNO，C(HNO)=X(mol/L)2223335224=(mol/L)；若原混合氣體中無NO，則發(fā)生4NO+3O+2HO=4HNO的反應(yīng)，7mol氣體282223411轉(zhuǎn)化為4molHNO3，C(HNO3)=7X亍(mol/L)=39乜(mol/L)。由于是混合氣體，則所得hno3溶液的物質(zhì)的量濃度的數(shù)值范圍是步CpB.m+nVp平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加【解析】當(dāng)氣體體積縮小到原來的1/2,假設(shè)平衡未發(fā)生移動(dòng)（虛擬出一種中間狀態(tài)），則C的濃度為原平衡時(shí)的2倍，而事實(shí)上平衡發(fā)生了移動(dòng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果是C的濃度為原平衡時(shí)的1.9倍，則可認(rèn)為由虛擬中間狀態(tài)向逆

14、反應(yīng)方向發(fā)生了移動(dòng)。即增大?！敬鸢浮緽C例5、一容積固定真空密閉容器中，盛有1molPCl，加熱到200C時(shí)發(fā)生反應(yīng):PCl（g）PCl（g）TOC o 1-5 h z53+Cl2（g）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為a%,若在同一溫度和同一容器中，最初投入的是2molPCl，反應(yīng)平衡時(shí)，PCl所占體積分?jǐn)?shù)為b%，則a和b的關(guān)系是（）5A.abB.aVbC.a=bD.無法比較【解析】（虛擬法）題目給出了狀態(tài)1和狀態(tài)2,為解決問題虛擬出狀態(tài)3,狀態(tài)3容器容積是狀態(tài)1（或狀態(tài)2）的2倍。顯然由狀態(tài)3變到狀態(tài)2只須將容器容積縮小到它的1/2即可。該過程是一個(gè)加壓過程，對(duì)于題給反應(yīng)，加壓平衡向逆

15、反應(yīng)方向移動(dòng)，PCl物質(zhì)的量及其百分含量都增大，故b%a%。5【答案】B四、轉(zhuǎn)化思維轉(zhuǎn)化思維是指不要被所給問題的形式所束縛，而能依具體情況進(jìn)行“變通”如將一個(gè)難題分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的小問題將直接難求解的問題變?yōu)殚g接求解的問題等。這種問題變換的技巧常用于解繁雜的綜合性計(jì)算題、陌生的信息題和書寫復(fù)雜的化學(xué)方程式等。有些題目的思維方法分析時(shí)很繁瑣，甚至?xí)萑虢^境。如能轉(zhuǎn)換一下研究對(duì)象，則會(huì)“絕處逢生”例1、有由環(huán)己醇、丙酮和戊醛組成的混合物共2.00g,完全燃燒后使所得氣體通過盛有P2O5的干躁管，干躁管增重1.998g。原混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為（）A.74.75B.86.00C.71.43D.81

16、.33解析：按常規(guī)方法解此題似乎不可能，但巧用轉(zhuǎn)換的方法則可快速求解。由題意知，產(chǎn)生1988g水的質(zhì)量為18/=0.111molo將混合物中各物質(zhì)的組成做如下“轉(zhuǎn)換”環(huán)己醇CHO18g/mol612-（CH）0,丙酮CHO-（CH）0,戊醛CHO-（CH）0,即由三者組成的混合物可看作是由CH和3623510250兩部分組成的。設(shè)混合物中環(huán)己醇、丙酮、戊醛的物質(zhì)的量分別為X、y、Z,則根據(jù)CH2H2O關(guān)系知混合物中含CH0.111mol，含O（x+y+z）mol,即有等式0.111X14+（x+y+z）X16=2.00（x+y+z）=（2.00-0.111X14）/16=0.028M=m/n=

17、2.00/0.028=71.43總總例2、化合物（1）A中含B36.36%,化合物（2）BC中含50%，則化合物ABC中含B為（）44A.12.64%B.14.09%C.19.65%D.21.1%解析：此題乍看，似乎無從入手，甚感困惑。若據(jù)題意運(yùn)用等量代換的方法來解，則十分簡(jiǎn)潔明了。將原題分為三個(gè)層次。由（1）得AB式量=B/0.3636，由（2）得B=2C，A在ABC4中，B%=B/AB+2X2CX100%=B/AB+2BX100%=21.1%o此解中，關(guān)鍵是用B作過渡橋梁。答案為ABCo4例3、元素A、B可形成化合物X、Y，其質(zhì)量組成為：X中A占23/31，Y中B占16/39o已知Y的最簡(jiǎn)

18、式為AB,則X的最簡(jiǎn)式為（）A.ABB.ABC.ABD.AB223243解析：已知Y的最簡(jiǎn)式為AB，B占16/39,則A占23/39,若設(shè)AB式量為39（第一次轉(zhuǎn)換），則A/B=23/16,聯(lián)想到23為Na,16為0（般向具體轉(zhuǎn)換，第二次轉(zhuǎn)換），則最簡(jiǎn)式為N20。分子式為Na202o同理，設(shè)X的式量為31,A為23,B為31-23=8，得Na01/2,即Na2O,：X為A2B,選（B）（由具體向一般轉(zhuǎn)換）。這里進(jìn)行了三次思維轉(zhuǎn)換，靈活巧妙。例4、1.5毫升0.02摩/升的石灰水3份，均加入0.02摩/升的HPO溶液，恰好完全反應(yīng)，34分別生成Ca（PO）2、CaHPO、Ca（HPO）2，所需加入的HPO的體積比為（）3442434A.1：2：3B.3：2：1C.6：3：2D.2：3：6解析：若據(jù)題意列式計(jì)算，則十分麻煩。若作如下拆分變換推算，則十分簡(jiǎn)便。由上述三種生成物分子式得知，Ca、P元素的原子數(shù)之比為3：2、1：1、1：2。變換為3：2、3：3、3：6，則P元素的原子數(shù)已變換為2：3：6。而P由HPO4提供，且濃渡已定，其量的多少顯然只決定其體積了，所以H3PO4體積之比為2：3：6,答案為（D）以上三例，分別應(yīng)用等量關(guān)系、聯(lián)想遷延、拆分方法，論說了代換、轉(zhuǎn)換、變換思維方式在解題中