定性與定量思想解決化學(xué)問題

定性與定量思想解決化學(xué)問題定性與定量思想是化學(xué)研究中通常用到的兩種思想方法。不僅化學(xué)研究離不開這兩種思想方法，而且社會研究、科學(xué)研究、教育研究、經(jīng)濟(jì)研究、管理研究等都離不開這兩種思想方法，學(xué)會并熟練掌握這兩種思想方法對學(xué)習(xí)、研究以及工作都有著及其重要的實(shí)用價(jià)值。

主要觀點(diǎn)：定性分析是對研究對象進(jìn)行“質(zhì)”的分析，主要解決“有什么”或“是什么”的問題，常用文字語言描述。定量分析是對研究對象進(jìn)行“量”的分析，主要解決“有多少”的問題，解決更為準(zhǔn)確的定性問題，常用數(shù)學(xué)語言描述。定量思想是化學(xué)問題的本體特征，也是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化等化學(xué)問題的基本思維方法。定性是定量的依據(jù)，定量是定性的具體化。定性與定量是相輔相成，既統(tǒng)一又互補(bǔ)，還可變通處理。如對某溶液酸堿性的描述和酸堿度的表達(dá)、物質(zhì)溶解性的描述和溶解度的描述、化學(xué)方程式及其有關(guān)計(jì)算，等等，前者定性，后者定量，都是從定性和定量兩個(gè)方面來對事物進(jìn)行研究的。

一、定性與定量相結(jié)合

定性與定量相結(jié)合既是化學(xué)的重要思想，也是研究物質(zhì)組成的重要方法。在解決物質(zhì)組成推斷的問題時(shí)，二者結(jié)合，靈活運(yùn)用，效果最佳。請看示例：

例1．(2013·上海高考17)某溶液可能含有Cl－、SO42－、CO32－、NH4+、Fe3+、Al3+和K+。取該溶液100mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02mol氣體，同時(shí)產(chǎn)生紅褐色沉淀；顧慮，洗滌，灼燒，得到1.6g固體；向上述濾液中加足量BaCl2溶液，得到4.66g不溶于鹽酸的沉淀。由此可知原溶液中(

)

A．至少存在5種離子

B．Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4mL·L-1

C．SO42－、NH4+一定存在，Cl－可能不存在

D．CO32－、Al3+一定不存在，K+可能存在

解析：離子推斷屬于定性分析，而有關(guān)離子的量的計(jì)算屬于定量問題，這就必須綜合應(yīng)用定性與定量思想。存在何種離子由定性分析知：加堿生成氣體為NH3，一定存在NH4+；加堿生成紅褐色沉淀為Fe(OH)3，一定存在Fe3+；Fe3+與CO32－不共存，則沒有CO32－；加BaCl2生成不溶于鹽酸的沉淀為BaSO4，一定存在SO42－。顯然，定性分析無法確證四個(gè)選項(xiàng)的正確與否。結(jié)合定量判斷：由0.02mol氣體NH3，知溶液中含有0.02molNH4+，由1.6g固體Fe2O3求得溶液中含有0.02molFe3+，由4.66g沉淀BaSO4求得溶液中含有0.02molSO42－，由電荷守恒知溶液中一定存在0.04molCl－。由于題設(shè)信息無法確證是否含有Al3+和K+，故c(Cl－)≥0.4mL·L-1。正確答案為B。

現(xiàn)場體驗(yàn)：(2013·浙江高考26)氫能源是一種重要的清潔能源?，F(xiàn)有兩種可產(chǎn)生H2的化合物甲和乙。將6.00g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質(zhì)和6.72LH2(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。甲與水反應(yīng)也能產(chǎn)生H2，同時(shí)還產(chǎn)生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液?；衔镆以诖呋瘎┐嬖谙驴煞纸獾玫紿2和另一種單質(zhì)氣體丙，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.25g·L-1。請回答下列問題：

(1)甲的化學(xué)式是_________；乙的電子式是__________。

(2)甲與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________。

(3)氣體丙與金屬鎂反應(yīng)的產(chǎn)物是_______(用化學(xué)式表示)。

(4)乙在加熱條件下與CuO反應(yīng)可生成Cu和氣體丙，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______

__。

有人提出產(chǎn)物Cu中可能還含有Cu2O，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證之_________。(已知Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O)

(5)甲與乙之間_______(填“可能”或“不可能”)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2，判斷理由是______

__。

提示：這是以定性與定量相結(jié)合推斷物質(zhì)的高考試題。由氣體丙的密度為1.25g·L-1定量推測丙為N2；由乙分解得到H2和N2，定性分析乙為NH3或NH4H。由化合物甲與水反應(yīng)生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，定性說明該沉淀可能是Al(OH)3，由6.00g甲分解得到0.3molH2和5.4g金屬單質(zhì)可定量推斷甲為AlH3。甲、乙受熱分解反應(yīng)分別為：2AlH3

2Al+3H2↑、2NH3

N2+3H2

或2NH4H

N2↑+5H2↑，定性驗(yàn)證，推斷結(jié)論成立。

答案：(1)AlH3

或

(2)AlH3+3H2O==Al(OH)3+3H2↑

(3)Mg3N2

(4)2NH3+3CuO

3Cu+N2↑+3H2O或2NH4H+5CuO

5Cu+N2↑+5H2O

取少量反應(yīng)產(chǎn)物，滴加足量稀硫酸，若溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，證明產(chǎn)物Cu中含有Cu2O；若溶液不變藍(lán)色，證明產(chǎn)物Cu中不含Cu2O。

(5)可能

AlH3中含－1價(jià)H，NH3或NH4H中含+1價(jià)H，可發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生H2。2AlH3+2NH3

==2Al+N2↑+3H2↑或2AlH3+2NH4H==2Al+N2↑+8H2↑

感悟：定性分析物質(zhì)組成，如溶液中含有何種離子、混合氣體中含有何種氣體、是什么物質(zhì)等，需要依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理。當(dāng)定性描述不能確切到位時(shí)，定量推演則成為了準(zhǔn)確推斷物質(zhì)組成不可缺少的手段，定量與定性不是相互完全獨(dú)立的，而是相互補(bǔ)充的，誰也離不開誰。

專題強(qiáng)化訓(xùn)練：

1．(2014·廣東高考12)常溫下，0.2mL·L-1一元酸HA與等濃度的NaOH溶液等體積混合后，所得溶液中部分微粒組分及濃度如圖5所示，下列說法正確的是(

)

A．HA是強(qiáng)酸

B．該混合液pH=7

C．圖中x表示HA，Y表示OH－，Z表示H+

D．該混合溶液中：c(A－)+c(Y)=c(Na+)

2．(2014·北京高考27)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將

B．x=10時(shí)，溶液中有NH4+、AlO2－、SO42－，且c(NH4+)>c(SO42－)

C．x=30時(shí)，溶液中有Ba2+、AlO2－、OH－，且c(OH－)2－)

D．x=30時(shí)，溶液中有Ba2+、Al3+、OH－，且c(OH－)=c(Ba2+)

提示與答案：由化學(xué)式NH4Al(SO4)2知溶液中有1∶1的NH4+與Al3+，酸性強(qiáng)的Al3+先與Ba(OH)2溶液反應(yīng)，若溶液中同時(shí)有NH4+、Al3+，必定c(NH4+)>c(Al3+)，選項(xiàng)A正確。由NH4+與AlO2－不共存、Al3+與OH－不共存定性分析選項(xiàng)B、D錯。由反應(yīng)NH4++OH－=NH3·H2O，Al3++4OH－==AlO2－+2H2O知AlO2－與過量的OH－為1∶1，但AlO2－的水解與NH3·H2O的電離均產(chǎn)生OH－，故c(OH－)>c(AlO2－)，選項(xiàng)C錯。正確答案為A。

感悟：在實(shí)際處理化學(xué)問題時(shí)，有時(shí)將定量問題進(jìn)行定性化處理，定性借助于變化趨勢的描述，往往可以快速準(zhǔn)確得到正確答案。

專題強(qiáng)化訓(xùn)練：

1．(2010·安徽高考13)將0.01mol下列物質(zhì)分別加入100mL蒸餾水中，恢復(fù)至室溫，所得溶液中陰離子濃度的大小順序是(溶液體積變化忽略不計(jì))(

)①Na2O2

②Na2O

③Na2CO3

④NaCl

A．①>②>③>④

B．①>②>④>③

C．①=②>③>④

D．①=②>③=④

2．已知0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH為8.4，0.1mol·L-1Na2CO3溶液的pH為11.4，則NaHCO3水解產(chǎn)生的c(OH－)是Na2CO3水解產(chǎn)生的c(OH－)]的(

)

A．3倍

B．1/3倍

C．103倍

D．10-3倍

3．在一個(gè)6L的密閉容器中，放入3LX和2LY的兩種氣體，在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng)：4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g)達(dá)到平衡后，容器內(nèi)溫度不變，混和氣體的壓強(qiáng)比原來增加5%，X的濃度減小1/3，則該反應(yīng)方程式中的n值是(

)

A．3

B．4

C．5

D．6

4．將KC