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化學選擇題常用解法

2014-08-07 00:33:45羅功舉樊玉田
廣東教育·高中 2014年6期
關鍵詞:解題化學分析

羅功舉+樊玉田

選擇題是化學試題構成的常見題型,在歷年高考中約占總分的45%左右,由此可見,選擇題在高考考查中占有重要的地位。如何做好選擇題呢?除了要求掌握扎實的化學基礎知識外,還要求有一定的思辨能力和解題技巧。下面談談選擇題解答的一些常用方法,供參考。

一、排除法運用已經掌握的知識,在正確理解題意的基礎上,通過尋找不合理或不符合題目要求的因素,逐一剔除,也可驗證余下內容是否正確,直至最后獲得正確的結論或符合題意的選項。該法主要適合于解答概念、元化性質應用、組合型選擇題等。

【例1】下列物質的分類正確的一組是()

分析:本題屬于概念和物質分類知識的考查。NH3屬于非電解質,則A項錯誤;明礬、冰水混合物屬于純凈物,則B、D項也不正確;再驗證C項中后兩種物質類別,可進一步確定C項正確。

答案:C

評注分析概念性問題時,要把握其本質特征,了解一些常見的特例情況及一些事實而非的問題,如冰水混合物為純凈物、純堿不屬于堿等。

二、類推法通過對兩個或兩類不同的對象進行比較,找出它們的相似點或相同處,然后以此為依據,把其中一個對象的有關知識或結論推移到另一對象中去,獲得解題思路。但分析時要注意問題的本質和其間的差別。此法適合于化學反應方程式書寫或組成結構分析等。

【例2】CaC2和ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2等都同屬離子型碳化物。請通過對CaC2制C2H2的反應進行思考,從中得到必要的啟示,判斷下列反應產物正確的是()

A. ZnC2水解生成乙烷(C2H6)

B. Al4C3水解生成丙炔(C3H4)

C. Mg2C3水解生成丙炔(C3H4)

D. Li2C2水解生成乙烯(C2H4)

分析:CaC2與水反應的化學方程式為:CaC2+2H–OH→Ca(OH)2+C2H2↑,該反應類似復分解反應,微粒間按“頭尾結合、中間結合”規律反應得到產物。將此結論類推到其它離子型碳化物與水反應中,得到各反應式為:ZnC2+2H–OH→Zn(OH)2+C2H2↑、Al4C3+12H–OH→4Al(OH)3+3CH4↑、Mg2C3+4H–OH→2Mg(OH)2+C3H4↑、Li2C2+2H–OH→2LiOH+C2H2↑。

答案:C

評注對于任意離子型碳化物與水的反應,可以寫出其反應通式:金屬碳化物+H2O→金屬氫氧化物+烴,其中OH–來源于水的電離,烴中的氫原子來源于水電離出的H+。

三、實例法有些選擇題給出的條件不很具體,若把握問題能力不強則容易出錯,此時需要抓住題目所提供的各種特征(如數據、結構、位置等)信息,選擇自己熟悉的實例帶入分析,把抽象問題具體化,往往會收到事半功倍的效果。此法適合解答元素推斷、反應規律類問題。

【例3】X和Y是短周期元素,二者能形成化合物X2Y3,若Y的原子序數為n,則X的原子序數不可能是( )

A. n-8 B. n-3 C. n-1 D. n+5

分析:由化學式X2Y3可知,X為+3價,Y為–2價,則可將X2Y3常見形式的化合物及X的原子序數一一列舉出來,如Al2O3、n+5,N2O3、n-1,Al2S3、n-3。

答案:A

評注本題也可以另解,由化學式X2Y3知,X、Y的原子序數一個為奇數一個為偶數,根據“序、價”規律可判斷A項正確。

四、守恒法是利用物質在變化過程中某一特定的量固定不變(如質量守恒、電子得失守恒、電荷守恒等),進行化學計算或推斷的解題方法。該法主要適合于化學計算、離子濃度大小比較、氧化還原反應分析等題的解答。

【例4】有一鈉塊放置于潮濕的空氣中,表面已氧化變質,且仍為白色塊狀固體,稱其質量為25 g。將其全部投入足量水中發生反應,得到溶液1000 mL,并收集到氣體2.24 L(標準狀況下的純凈物);再取此溶液100 mL,用1 mol·L–1的鹽酸滴定至中性,用去70 mL,并將滴定過程中產生的氣體通入到足量的澄清石灰水中,得到干燥的沉淀1 g,則金屬鈉的氧化率為()

A. 71.4% B. 81.6% C. 18.4% D. 28.6%

分析:根據題意可知,2.24 L氣體是鈉與水反應產生的H2,可得:未被氧化的鈉的物質的量n(Na)1=0.2 mol;又根據“用鹽酸滴定至中性”及電荷守恒知識可知:c(Na+)=c(Cl–),則1000 mL溶液鈉的物質的量n(Na)2=1 mol·L–1×0.07 L×10=0.7 mol,那么,被氧化的鈉的物質的量n(Na)3=0.7 mol-0.2 mol=0.5 mol,故金屬鈉的氧化率為0.5/0.7×100%=71.4%。

答案:A

評注本題并不需要完全弄清楚鈉的氧化變質產物是什么,且25 g、1 g為多余數據。因此,解答計算型問題時,不必強求所有的數據均要用到。

五、構造法利用“替代”、“假設”、“隔離”等思維方式,將直接解答難以獲得思路的問題構造為另一個“等價”、“相當”的較易解決的模型,使問題得以解決。此法適合于解答化學平衡、有機物結構分析等試題。

【例5】在化合物X2Y和YZ2中,Y的質量百分比分別約為40%和50%,則在化合物X2YZ3中Y的質量百分比約為( )

A. 20%B. 25%C. 30%D.35%

分析:根據題設數據特點,假設在X2Y中Y的相對原子質量為40,則X的相對原子質量為30;在YZ2中,Y的相對原子質量若為40,則Z的相對原子質量就為20。這樣,在化合物X2YZ3中,Y的質量百分比約為:40/(30×2+40+20×3)×100%=25%,故正確答案為B。

評注利用特殊數據解題是化學中常用的一種方法,那構造特殊數據則需要技巧,也是解題的關鍵,可以是組成中的特定量也可以是圖像中對應特殊點的量等,根據實際需要進行假設。

六、圖示法對于復雜變化過程或模糊性較強的問題,可采取將其轉化為圖像、圖示、數軸、過程示意圖、數學模型等形式,使問題得到簡化,進而迅速解題。此法適合于溶液組分分析、元素推斷、元素化合價升降分析、發散性問題計算、蓋斯定律應用等。

【例6】已知膽礬溶于水時溶液溫度降低。膽礬分解的熱化學方程式為CuSO4·5H2O(s)■ CuSO4(s)+5H2O(l);△H=+Q1 kJ·mol–1。室溫下,若將1 mol無水硫酸銅溶解為溶液時放熱Q2 kJ,則Q1與Q2的關系為()

A. Q1>Q2B. Q1=Q2C. Q1<Q2D. 無法比較

分析:本題考查蓋斯定律的應用。根據題意,膽礬溶于水時溶液溫度降低,則△H=+Q kJ·mol–1,Q>0;1 mol無水硫酸銅溶解為溶液時放熱,△H=–Q2 kJ·mol–1,Q2>0;可設計右圖所示的循環路線,則Q=Q1-Q2>0,得:Q1>Q2。

答案:A

評注設計此類問題的圖示時,一是路線要符合循環、封閉原則,二是熱量變化的“+、–”號要正確,三是按蓋斯定律內容要求書寫各量的關系式(如等式)。

七、規律法中學化學中的規律性內容很多,有些選擇題就是規律知識的具體化,遇到這些問題時,可以直接運用所掌握的規律解答問題。此法適合解答元素化合物性質和反應規律、酸堿稀釋、有機物結構和性質規律等問題。

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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO2(假設溶液體積不變),隨后取此溶液10 mL,將其稀釋至100 mL,并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的鹽酸,產生CO2氣體的體積(標準狀況下)與所加入的鹽酸的體積關系如圖。下列分析錯誤的是()

A. OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–

B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,其物質的量濃度之比為1︰1

C. 產生CO2的體積(標準狀況下)為0.056 L

D. 原NaOH溶液的物質的量濃度為0.5 mol·L–1

分析:觀察圖像,A點前后耗鹽酸的體積比為1∶2,根據碳酸鹽與鹽酸反應規律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,且其物質的量濃度之比為1︰1,那么,OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所發生反應的離子方程式為H++HCO3–=H2O+CO2↑,產生CO2的體積為0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B點對應的溶液中的溶質只有NaCl,則c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。

答案:D

評注NaOH與CO2反應的產物可能有多種情況,每類產物與鹽酸反應時,消耗鹽酸的量都有特定的比值,由具體比值則可反推對應產物的組成。

八、推斷法根據題目給出的框圖或流程圖、條件及現象等,尋找有關知識的內在聯系,然后進行綜合分析和推理判斷,從而得出正確結論的方法。該法主要適合于概念型、元素化合物推斷、離子型推斷等選擇題。

【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–離子中的兩種組成,可以發生如圖轉化,下列說法正確的是()

A. 甲為AlCl3,乙為NaHCO3

B. 溶液丙中還可以大量共存的離子有:Fe2+、NO3–、SO42–

C. 在甲中滴加丁開始反應的離子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O

D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中

分析:根據題給離子情況可知,四種物質中有兩種含相同的陰離子;再結合框圖,甲與乙、甲與丙反應均可產生NaCl溶液及無色氣體B,則B為CO2,又幾種離子中只有H+與HCO3–、Al3+與HCO3–反應可產生CO2,故甲中含HCO3–且甲為NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根據離子共存原則可知,H+、Al3+都只能與Cl–共存,故丙為HCl、乙為AlCl3;剩余兩離子組合為丁,即Ba(OH)2。然后可推斷出A為Al(OH)3、C為BaCO3、D為NaOH或Na2CO3(甲與丁反應分過量和不過量兩種情況)。B項,酸性條件下,Fe2+與NO3–不能共存;C項,開始反應時Ba(OH)2是少量的,其離子方程式應為2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D項,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。

答案:D

評注遇到推斷問題時,要善于抓關鍵信息進行突破,如本題中的“無色氣體B”,否則,解題時就會陷入瓶頸;另外還要注意審題,如C項就是易錯點。

九、方程組法在混合物計算中,因涉及到多個反應或有多個變量,解題時可設置多個未知數,然后根據題設條件列多個方程構成方程組,進而求解得出答案。要注意的是,有的試題中的未知數可以設而不求,一是轉換為具有另外化學意義的量,二是化簡約掉。

【例9】鎂鋁合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反應中硝酸被還原只產生4.48 L(標準狀況下)NO氣體,在反應后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的質量為()

A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g

分析:設鎂、鋁的物質的量分別為x、y,則24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其質量為0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。

答案:A

本題也可以用估算法。鎂、鋁的相對原子質量分別為24、27,二者總質量6.3 g的小數位是3,可看作X7+Y6=Z3的個位數,“X7”與“27”相聯系,可假設鋁為2.7 g,則鎂為3.6 g(即“Y6=3.6”,與“24”相聯系,相差0.15倍),這樣就將6.3 g迅速分解為鎂和鋁的質量,再根據題設即可快速求解。

評注化學計算中有很多規律技巧,但要總結積累。如很多試題的已知數據與未知數據間存在著0.1、0.2或0.5等特定的、又可觀察發現的倍數關系,解題時,要充分利用這一特點。

十、替代法在有機物同分異構體分析中,有些物質具有結構對稱性或組成相似性或基團特殊性等特點,解答這些問題時,可抓住其特征,運用對稱法、變形法、整體與部分等價法進行思考,從而得出結論。

【例10】分子式為C3H2Cl6的同分異構體共有(不考慮立體異構)()

A. 3種B. 4種C. 5種D. 6種

分析:有的同學在解答此題時,將C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,則陷入書寫的困境。其實,C3H2Cl6與C3Cl2H6的同分異構體數是相同的,因為C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氫代物;C3Cl2H6還可看做C3H8的二氯代物,這樣就使問題簡化了。C3H8的二氯代物有4種,則C3H2Cl6的同分異構體也有4種。

答案:B

評注若有機物分子中氫原子數和鹵原子(或其它特定的原子或基團)數之和為定值,則CHmXn與CHnXm的同分異構體數相等。解題時,用替代法可將復雜問題簡單化。

十一、公式法化學選擇題中常常有一些公式的運用問題,如涉及物質的量濃度、質量分數、化學反應速率、pH、化學平衡常數的計算等,對于這類計算,一要注意公式的適用范圍,二要注意公式中各量的意義,三要注意各量的單位及書寫形式,不能出錯。

【例11】在一個容積固定為2 L的密閉容器內充入0.18 mol的碘化氫氣體,480℃時發生反應:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),體系中n(HI)隨時間變化的情況如下表:

則480℃時,反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數為()

A. 7B. 14C. 21D. 49

分析:480℃時,反應2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化學平衡常數K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。

答案:A

評注本題易錯選D項,錯因是只注意了兩個反應式的書寫方向相反,未注意兩個反應式的化學計量數存在倍數差異,若先書寫出各自反應的化學平衡常數表達式,再找出二者的關系,則可減少失誤。

十二、平均值法此法一般用于確定混合物的組成或成分。當量的最小值M1與最大值M2之間,存在關系式M1<M<M2,且已知其中兩個量時,則可以確定另一個量,然后推出對應的物質。常用的平均值有平均相對分子質量、平均摩爾電子質量等。

【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的幾種,向該溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量,生成沉淀的質量與NaOH的物質的量的關系如圖所示,則該溶液中一定含有的離子是( )

A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦

分析:根據圖像可知,加1 mol NaOH溶液階段反映的是H+與OH–的反應,即原溶液中含H+,則無CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未減少,則原溶液中無Al3+;與金屬陽離子反應生成沉淀的OH–為3 mol,若只有Mg2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+時,產生沉淀的質量為1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×98 g/mol=147 g;而實際產生沉淀的質量為100 g,根據平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一種。

答案:A

評注本題還有很多變化,如無“④Cu2+”時,答案為B項;如將圖像中的100改為107時,答案為C項,等等。正確解題的關鍵是對平均值原理的理解。

除上述一些方法外,還有如討論法、比較法、差量法、本質法、極限法、關系式法、窮舉法(判斷同分異構體數目)等,也是化學選擇題解答中常用的方法。總之,具體實踐中要能靈活機動,有的試題可以用多種方法解答,不能墨守成規。

(作者單位:湖北枝江一中)

責任編校李平安

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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO2(假設溶液體積不變),隨后取此溶液10 mL,將其稀釋至100 mL,并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的鹽酸,產生CO2氣體的體積(標準狀況下)與所加入的鹽酸的體積關系如圖。下列分析錯誤的是()

A. OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–

B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,其物質的量濃度之比為1︰1

C. 產生CO2的體積(標準狀況下)為0.056 L

D. 原NaOH溶液的物質的量濃度為0.5 mol·L–1

分析:觀察圖像,A點前后耗鹽酸的體積比為1∶2,根據碳酸鹽與鹽酸反應規律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,且其物質的量濃度之比為1︰1,那么,OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所發生反應的離子方程式為H++HCO3–=H2O+CO2↑,產生CO2的體積為0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B點對應的溶液中的溶質只有NaCl,則c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。

答案:D

評注NaOH與CO2反應的產物可能有多種情況,每類產物與鹽酸反應時,消耗鹽酸的量都有特定的比值,由具體比值則可反推對應產物的組成。

八、推斷法根據題目給出的框圖或流程圖、條件及現象等,尋找有關知識的內在聯系,然后進行綜合分析和推理判斷,從而得出正確結論的方法。該法主要適合于概念型、元素化合物推斷、離子型推斷等選擇題。

【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–離子中的兩種組成,可以發生如圖轉化,下列說法正確的是()

A. 甲為AlCl3,乙為NaHCO3

B. 溶液丙中還可以大量共存的離子有:Fe2+、NO3–、SO42–

C. 在甲中滴加丁開始反應的離子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O

D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中

分析:根據題給離子情況可知,四種物質中有兩種含相同的陰離子;再結合框圖,甲與乙、甲與丙反應均可產生NaCl溶液及無色氣體B,則B為CO2,又幾種離子中只有H+與HCO3–、Al3+與HCO3–反應可產生CO2,故甲中含HCO3–且甲為NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根據離子共存原則可知,H+、Al3+都只能與Cl–共存,故丙為HCl、乙為AlCl3;剩余兩離子組合為丁,即Ba(OH)2。然后可推斷出A為Al(OH)3、C為BaCO3、D為NaOH或Na2CO3(甲與丁反應分過量和不過量兩種情況)。B項,酸性條件下,Fe2+與NO3–不能共存;C項,開始反應時Ba(OH)2是少量的,其離子方程式應為2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D項,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。

答案:D

評注遇到推斷問題時,要善于抓關鍵信息進行突破,如本題中的“無色氣體B”,否則,解題時就會陷入瓶頸;另外還要注意審題,如C項就是易錯點。

九、方程組法在混合物計算中,因涉及到多個反應或有多個變量,解題時可設置多個未知數,然后根據題設條件列多個方程構成方程組,進而求解得出答案。要注意的是,有的試題中的未知數可以設而不求,一是轉換為具有另外化學意義的量,二是化簡約掉。

【例9】鎂鋁合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反應中硝酸被還原只產生4.48 L(標準狀況下)NO氣體,在反應后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的質量為()

A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g

分析:設鎂、鋁的物質的量分別為x、y,則24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其質量為0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。

答案:A

本題也可以用估算法。鎂、鋁的相對原子質量分別為24、27,二者總質量6.3 g的小數位是3,可看作X7+Y6=Z3的個位數,“X7”與“27”相聯系,可假設鋁為2.7 g,則鎂為3.6 g(即“Y6=3.6”,與“24”相聯系,相差0.15倍),這樣就將6.3 g迅速分解為鎂和鋁的質量,再根據題設即可快速求解。

評注化學計算中有很多規律技巧,但要總結積累。如很多試題的已知數據與未知數據間存在著0.1、0.2或0.5等特定的、又可觀察發現的倍數關系,解題時,要充分利用這一特點。

十、替代法在有機物同分異構體分析中,有些物質具有結構對稱性或組成相似性或基團特殊性等特點,解答這些問題時,可抓住其特征,運用對稱法、變形法、整體與部分等價法進行思考,從而得出結論。

【例10】分子式為C3H2Cl6的同分異構體共有(不考慮立體異構)()

A. 3種B. 4種C. 5種D. 6種

分析:有的同學在解答此題時,將C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,則陷入書寫的困境。其實,C3H2Cl6與C3Cl2H6的同分異構體數是相同的,因為C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氫代物;C3Cl2H6還可看做C3H8的二氯代物,這樣就使問題簡化了。C3H8的二氯代物有4種,則C3H2Cl6的同分異構體也有4種。

答案:B

評注若有機物分子中氫原子數和鹵原子(或其它特定的原子或基團)數之和為定值,則CHmXn與CHnXm的同分異構體數相等。解題時,用替代法可將復雜問題簡單化。

十一、公式法化學選擇題中常常有一些公式的運用問題,如涉及物質的量濃度、質量分數、化學反應速率、pH、化學平衡常數的計算等,對于這類計算,一要注意公式的適用范圍,二要注意公式中各量的意義,三要注意各量的單位及書寫形式,不能出錯。

【例11】在一個容積固定為2 L的密閉容器內充入0.18 mol的碘化氫氣體,480℃時發生反應:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),體系中n(HI)隨時間變化的情況如下表:

則480℃時,反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數為()

A. 7B. 14C. 21D. 49

分析:480℃時,反應2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化學平衡常數K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。

答案:A

評注本題易錯選D項,錯因是只注意了兩個反應式的書寫方向相反,未注意兩個反應式的化學計量數存在倍數差異,若先書寫出各自反應的化學平衡常數表達式,再找出二者的關系,則可減少失誤。

十二、平均值法此法一般用于確定混合物的組成或成分。當量的最小值M1與最大值M2之間,存在關系式M1<M<M2,且已知其中兩個量時,則可以確定另一個量,然后推出對應的物質。常用的平均值有平均相對分子質量、平均摩爾電子質量等。

【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的幾種,向該溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量,生成沉淀的質量與NaOH的物質的量的關系如圖所示,則該溶液中一定含有的離子是( )

A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦

分析:根據圖像可知,加1 mol NaOH溶液階段反映的是H+與OH–的反應,即原溶液中含H+,則無CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未減少,則原溶液中無Al3+;與金屬陽離子反應生成沉淀的OH–為3 mol,若只有Mg2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+時,產生沉淀的質量為1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×98 g/mol=147 g;而實際產生沉淀的質量為100 g,根據平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一種。

答案:A

評注本題還有很多變化,如無“④Cu2+”時,答案為B項;如將圖像中的100改為107時,答案為C項,等等。正確解題的關鍵是對平均值原理的理解。

除上述一些方法外,還有如討論法、比較法、差量法、本質法、極限法、關系式法、窮舉法(判斷同分異構體數目)等,也是化學選擇題解答中常用的方法。總之,具體實踐中要能靈活機動,有的試題可以用多種方法解答,不能墨守成規。

(作者單位:湖北枝江一中)

責任編校李平安

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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO2(假設溶液體積不變),隨后取此溶液10 mL,將其稀釋至100 mL,并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的鹽酸,產生CO2氣體的體積(標準狀況下)與所加入的鹽酸的體積關系如圖。下列分析錯誤的是()

A. OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–

B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,其物質的量濃度之比為1︰1

C. 產生CO2的體積(標準狀況下)為0.056 L

D. 原NaOH溶液的物質的量濃度為0.5 mol·L–1

分析:觀察圖像,A點前后耗鹽酸的體積比為1∶2,根據碳酸鹽與鹽酸反應規律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3,且其物質的量濃度之比為1︰1,那么,OA段所發生反應的離子方程式為:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所發生反應的離子方程式為H++HCO3–=H2O+CO2↑,產生CO2的體積為0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B點對應的溶液中的溶質只有NaCl,則c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。

答案:D

評注NaOH與CO2反應的產物可能有多種情況,每類產物與鹽酸反應時,消耗鹽酸的量都有特定的比值,由具體比值則可反推對應產物的組成。

八、推斷法根據題目給出的框圖或流程圖、條件及現象等,尋找有關知識的內在聯系,然后進行綜合分析和推理判斷,從而得出正確結論的方法。該法主要適合于概念型、元素化合物推斷、離子型推斷等選擇題。

【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–離子中的兩種組成,可以發生如圖轉化,下列說法正確的是()

A. 甲為AlCl3,乙為NaHCO3

B. 溶液丙中還可以大量共存的離子有:Fe2+、NO3–、SO42–

C. 在甲中滴加丁開始反應的離子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O

D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中

分析:根據題給離子情況可知,四種物質中有兩種含相同的陰離子;再結合框圖,甲與乙、甲與丙反應均可產生NaCl溶液及無色氣體B,則B為CO2,又幾種離子中只有H+與HCO3–、Al3+與HCO3–反應可產生CO2,故甲中含HCO3–且甲為NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根據離子共存原則可知,H+、Al3+都只能與Cl–共存,故丙為HCl、乙為AlCl3;剩余兩離子組合為丁,即Ba(OH)2。然后可推斷出A為Al(OH)3、C為BaCO3、D為NaOH或Na2CO3(甲與丁反應分過量和不過量兩種情況)。B項,酸性條件下,Fe2+與NO3–不能共存;C項,開始反應時Ba(OH)2是少量的,其離子方程式應為2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D項,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。

答案:D

評注遇到推斷問題時,要善于抓關鍵信息進行突破,如本題中的“無色氣體B”,否則,解題時就會陷入瓶頸;另外還要注意審題,如C項就是易錯點。

九、方程組法在混合物計算中,因涉及到多個反應或有多個變量,解題時可設置多個未知數,然后根據題設條件列多個方程構成方程組,進而求解得出答案。要注意的是,有的試題中的未知數可以設而不求,一是轉換為具有另外化學意義的量,二是化簡約掉。

【例9】鎂鋁合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反應中硝酸被還原只產生4.48 L(標準狀況下)NO氣體,在反應后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的質量為()

A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g

分析:設鎂、鋁的物質的量分別為x、y,則24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其質量為0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。

答案:A

本題也可以用估算法。鎂、鋁的相對原子質量分別為24、27,二者總質量6.3 g的小數位是3,可看作X7+Y6=Z3的個位數,“X7”與“27”相聯系,可假設鋁為2.7 g,則鎂為3.6 g(即“Y6=3.6”,與“24”相聯系,相差0.15倍),這樣就將6.3 g迅速分解為鎂和鋁的質量,再根據題設即可快速求解。

評注化學計算中有很多規律技巧,但要總結積累。如很多試題的已知數據與未知數據間存在著0.1、0.2或0.5等特定的、又可觀察發現的倍數關系,解題時,要充分利用這一特點。

十、替代法在有機物同分異構體分析中,有些物質具有結構對稱性或組成相似性或基團特殊性等特點,解答這些問題時,可抓住其特征,運用對稱法、變形法、整體與部分等價法進行思考,從而得出結論。

【例10】分子式為C3H2Cl6的同分異構體共有(不考慮立體異構)()

A. 3種B. 4種C. 5種D. 6種

分析:有的同學在解答此題時,將C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,則陷入書寫的困境。其實,C3H2Cl6與C3Cl2H6的同分異構體數是相同的,因為C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氫代物;C3Cl2H6還可看做C3H8的二氯代物,這樣就使問題簡化了。C3H8的二氯代物有4種,則C3H2Cl6的同分異構體也有4種。

答案:B

評注若有機物分子中氫原子數和鹵原子(或其它特定的原子或基團)數之和為定值,則CHmXn與CHnXm的同分異構體數相等。解題時,用替代法可將復雜問題簡單化。

十一、公式法化學選擇題中常常有一些公式的運用問題,如涉及物質的量濃度、質量分數、化學反應速率、pH、化學平衡常數的計算等,對于這類計算,一要注意公式的適用范圍,二要注意公式中各量的意義,三要注意各量的單位及書寫形式,不能出錯。

【例11】在一個容積固定為2 L的密閉容器內充入0.18 mol的碘化氫氣體,480℃時發生反應:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),體系中n(HI)隨時間變化的情況如下表:

則480℃時,反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數為()

A. 7B. 14C. 21D. 49

分析:480℃時,反應2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化學平衡常數K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反應1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化學平衡常數K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。

答案:A

評注本題易錯選D項,錯因是只注意了兩個反應式的書寫方向相反,未注意兩個反應式的化學計量數存在倍數差異,若先書寫出各自反應的化學平衡常數表達式,再找出二者的關系,則可減少失誤。

十二、平均值法此法一般用于確定混合物的組成或成分。當量的最小值M1與最大值M2之間,存在關系式M1<M<M2,且已知其中兩個量時,則可以確定另一個量,然后推出對應的物質。常用的平均值有平均相對分子質量、平均摩爾電子質量等。

【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的幾種,向該溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量,生成沉淀的質量與NaOH的物質的量的關系如圖所示,則該溶液中一定含有的離子是( )

A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦

分析:根據圖像可知,加1 mol NaOH溶液階段反映的是H+與OH–的反應,即原溶液中含H+,則無CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未減少,則原溶液中無Al3+;與金屬陽離子反應生成沉淀的OH–為3 mol,若只有Mg2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+時,產生沉淀的質量為1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+時,產生沉淀的質量為3/2 mol×98 g/mol=147 g;而實際產生沉淀的質量為100 g,根據平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一種。

答案:A

評注本題還有很多變化,如無“④Cu2+”時,答案為B項;如將圖像中的100改為107時,答案為C項,等等。正確解題的關鍵是對平均值原理的理解。

除上述一些方法外,還有如討論法、比較法、差量法、本質法、極限法、關系式法、窮舉法(判斷同分異構體數目)等,也是化學選擇題解答中常用的方法。總之,具體實踐中要能靈活機動,有的試題可以用多種方法解答,不能墨守成規。

(作者單位:湖北枝江一中)

責任編校李平安

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