用整體性思維巧解化學(xué)題

高考不單是對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)情況的檢測(cè)，更是對(duì)學(xué)生能力和學(xué)科素養(yǎng)的考查，所以思維能力的高低將直接影響學(xué)生的高考成績(jī)。在平時(shí)的教學(xué)中如何優(yōu)化學(xué)生思維方式，提高學(xué)生思維能力是每位教育工作者都必須認(rèn)真思考的問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生辯證思維的能力更是教學(xué)中的重中之重，而整體性是辯證思維的基本特征。下面我談?wù)勛约涸诨瘜W(xué)教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生用整體性思維巧解習(xí)題，以培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。

首先，要讓學(xué)生明確什么是思維的整體性。簡(jiǎn)單說(shuō)，人們?cè)谒伎紗?wèn)題時(shí)能夠著眼全局，抓住事物的主要矛盾，全面衡量，綜合考慮，而不是一味注意細(xì)枝末節(jié)，這就是整體性思維的體現(xiàn)。為了給學(xué)生一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，我采用了“他山之石，可以攻玉”的策略，給學(xué)生出了一道數(shù)學(xué)題。

【例1】 甲乙兩地相距1000m，有一人由甲地向乙地前進(jìn)，每分鐘行走100m，在乙地有一只小狗同時(shí)向甲地跑，每分鐘可以跑500m。當(dāng)小狗與人相遇，小狗便立刻折回乙地，然后又再次去迎接主人，小狗就這樣不斷跑來(lái)跑去。則當(dāng)人到達(dá)乙地時(shí)，小狗共跑了多少米?

解析:如果按照常規(guī)思路解答，將小狗跑的路程一次一次地疊加，顯然很難計(jì)算。但如果縱觀整個(gè)過(guò)程，就會(huì)發(fā)現(xiàn)小狗始終在以不變的速度跑，而跑的時(shí)間就是人到達(dá)乙地所用的時(shí)間。所以小狗跑的路程為:

s=v#8226;t=500×(1000÷100)=5000(m)

有了以上的解題經(jīng)驗(yàn)，我給出以下習(xí)題讓學(xué)生解答。

【例2】 銅和鐵合金4.6g完全溶于過(guò)量濃硝酸溶液中，若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和336mL的N2O4氣體(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，則生成的沉淀質(zhì)量為()。

A.9.02gB.8.51gC.8.26gD.7.04g

解析:本題的常規(guī)解法是:設(shè)合金中銅的物質(zhì)的量為xmol，鐵的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)質(zhì)量關(guān)系有:

64x+56y=4.6

根據(jù)電子守恒有:

2x+3y=4.48÷22.4+0.336÷22.4×2

解兩方程得到:x=0.0115，

y=0.069

則生成的沉淀質(zhì)量為:

Cu(OH)2 98g/mol×0.0115mol

Fe(OH)3 107g/mol×0.069mol

故生成沉淀的總質(zhì)量為8.51g，答案為B。

上面的解法計(jì)算比較繁瑣，如果利用整體思維法就可以很快得到答案。最終沉淀Cu(OH)2和Fe(OH)3的總質(zhì)量為銅和鐵的質(zhì)量加上OH-的總質(zhì)量，而OH-的物質(zhì)的量等于銅和鐵所失去電子的總物質(zhì)的量。根據(jù)電子守恒可知銅和鐵所失去電子的總物質(zhì)的量也等于硝酸得電子的總物質(zhì)的量，則最終沉淀的質(zhì)量為:

4.6g+17g/mol×〔(4.48÷22.4)mol+(0.336÷22.4)×2mol〕

=4.6g+17g/mol×0.23mol

=8.51g

顯然這種方法對(duì)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)要求更高，更能體現(xiàn)學(xué)生思維的整體性。

變式訓(xùn)練1 Fe2O3、ZnO、CuO的固體混合粉末ag，在加熱條件下用足量的CO還原，得到金屬混合物2.41g。將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產(chǎn)生5.00g白色沉淀，則a的數(shù)值為()。

A.7.41B.3.21C.2.46D.3.59

(提示:混合粉末質(zhì)量ag為金屬混合物的質(zhì)量與失去的氧原子質(zhì)量之和，而失去的氧原子的物質(zhì)的量等于CO2的物質(zhì)的量。)

變式訓(xùn)練2 已知NO2與NaOH溶液發(fā)生的反應(yīng)為3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2O;NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。

在盛有amolNO，bmolNO2和cmolO2的密閉容器中加入VL某濃度的燒堿溶液后，密閉容器中壓強(qiáng)為零，則該NaOH溶液的濃度為()。

A.a+b+cV B.2(a+b)2V

C.a+b+c2V

D.a+bV

(提示:NaOH的物質(zhì)的量等于NO-3和NO-2的物質(zhì)的量之和，

也等于NO和NO2的物質(zhì)的量之和)

【例3】 有五瓶溶液，分別是①10mL0.60mol/LNaOH水溶液，②20mL0.50mol/L硫酸水溶液，③30mL0.40mol/LHCl水溶液，④40mL0.30mol/LHAc水溶液，⑤50mL0.20mol/L蔗糖水溶液。以上各瓶溶液所含離子和分子總數(shù)的大小順序是()。

A.①>②>③>④>⑤B.②>①>③>④>⑤

C.②>③>④>①>⑤D.⑤>④>③>②>①

解析:很多學(xué)生在解答本題時(shí)陷入思維誤區(qū)，只是一味地計(jì)算溶液中溶質(zhì)的量，而忽略了溶液中水的分子數(shù)，實(shí)際上水分子數(shù)要遠(yuǎn)多于溶質(zhì)的分子數(shù)或電離出的離子數(shù)。因此我們?cè)诮獯鸨绢}時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾，只要比較溶液的體積大小就可以作出正確的判斷，答案為D。這種高屋建瓴，快刀斬亂麻的思維方式就是整體思維的體現(xiàn)。

變式訓(xùn)練 某不純的純堿樣品所含Na2CO3為53.8%，H2O為5.8%，NaOH為0.4%，其余的是NaHCO3。取mg樣品溶于40mL2mol/L的鹽酸中，剩余的酸用1mol/L的NaOH溶液VmL恰好完全中和。則

蒸發(fā)所得溶液最終可得干燥固體的質(zhì)量為 。

(提示:最終所得固體為NaCl，其物質(zhì)的量就等于所加的40mL2mol/L的鹽酸中HCl的物質(zhì)的量。)

利用“守恒法”解題在化學(xué)計(jì)算中相當(dāng)常見(jiàn)，而“守恒法”就是思維整體性的體現(xiàn)。

【例4】 足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體。這些氣體與1.68LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是()。

A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL

解析:分析整個(gè)過(guò)程可知，銅被硝酸氧化所失去的電子總數(shù)應(yīng)等于1.68LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)所得的電子總數(shù)，其物質(zhì)的量也等于消耗的NaOH的物質(zhì)的量。O2所得的電子的物質(zhì)的量為:

1.68L÷22.4L/mol×4=0.3mol

則消耗的NaOH溶液的體積為:

0.3mol÷5mol/L=0.06L=60mL

故答案為A。

對(duì)于以上的解答，不同的學(xué)生應(yīng)該有不同的感悟。趁熱打鐵訓(xùn)練一番，相信學(xué)生的理解會(huì)更加透徹。

附針對(duì)性練習(xí):

1.向一定量的Fe，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3的混合物中加入120mL4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344L的NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無(wú)血紅色出現(xiàn)。若用足量的氫氣在加熱的條件下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到的鐵的物質(zhì)的量為()。

A.0.24molB.0.21mol

C.0.16molD.0.14mol

提示:根據(jù)題意可知最終溶液中溶質(zhì)只有Fe(NO3)2，Fe2+的物質(zhì)的量等于原硝酸的物質(zhì)的量減去NO的物質(zhì)的量后再除以2。則能得到的鐵的物質(zhì)的量為:

(0.12L×4mol/L-1.344L÷22.4L/mol)÷2=0.21mol

2.0.3molCu2S與足量的濃硝酸反應(yīng)，生成了Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O。在參加反應(yīng)的硝酸中，未被還原的硝酸的物質(zhì)的量應(yīng)是()。

A.2.2mol B.1.2mol

C.1.8molD.0.9mol

提示:巧攻一點(diǎn)，抓住Cu2S→2Cu(NO3)2→4NO-3，則4×0.3=1.2，所以選B。

3.把7.4gNa2CO3#8226;10H2O和NaHCO3的混合物溶于水，配成100mL溶液，其中Na+為0.6mol/L。若把等質(zhì)量的該混合物加熱至恒重，所得殘留物的質(zhì)量為()。

A.5.28gB.4.22gC.3.18gD.2.12g

提示:根據(jù)Na+守恒:n(Na+)=0.1×0.6=0.06(mol)→0.03molNa2CO3，所以選C。

4.將含O2和CH4的混合氣體充入裝有23.4gNa2O2的密閉容器中，由火花點(diǎn)燃。反應(yīng)結(jié)束后，容器溫度為150℃、壓強(qiáng)為0Pa。將殘留物溶于水，無(wú)氣體逸出。則下列敘述正確的是()。

A.原混合氣體中O2和CH4的體積比為2∶1

B.原混合氣體中O2和CH4的體積比為1∶2

C.殘留固體中有Na2CO3和NaOH

D.殘留固體中只有Na2CO3

提示:此題的有關(guān)數(shù)據(jù)均不能用于計(jì)算。抓住“壓強(qiáng)為0Pa，殘留物溶于水，無(wú)氣體逸出”，可知Na2O2已反應(yīng)完全，可寫出:

6Na2O2+O2+2CH4→2Na2CO3+8NaOH所以選B、C。

5.一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250mL2mol/L的硝酸溶液中，反應(yīng)完全后，生成1.12LNO(標(biāo)況)，再向反應(yīng)后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液。要使鐵元素完全沉淀下來(lái)，所加入的NaOH溶液體積最少是()。

A.450mLB.500mL

C.400mLD.不能確定

提示:本題涉及的反應(yīng)較多，反應(yīng)后鐵最終以Fe(OH)3還是以Fe(OH)2形式存在難以確定，硝酸是否過(guò)量也不能確定。但若從NaOH方面考慮，加入的NaOH恰好使鐵元素沉淀，所得溶液為硝酸鈉溶液，不難得出:

n(NaNO3)=n(NO-3)=0.25L×2mol/L-0.05mol=0.45mol，故選A。

這是一個(gè)信息時(shí)代，面對(duì)潮水般涌來(lái)的信息，每一個(gè)人都要學(xué)會(huì)沙里淘金，正確掌控信息，篩選信息，為我所用。上面的計(jì)算可以幫助學(xué)生提升這方面的能力。

(責(zé)任編輯 廖銀燕)