三種解法 三個思維層次 三種能力高度

■鄭州外國語學校 梁國順

經常有學生問:“我也會把題正確地做出來,就是速度比較慢,怎么辦?”我們通過例題來體驗感悟一下。

例題硝酸工業尾氣中氮的氧化物(NO、NO2)是主要的大氣污染物之一。可用以下方法進行治理,其主要原理可表示如下:

①2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O

②NO2+NO+2NaOH==2NaNO2+H2O

現有一定量的含NO2和NO的硝酸工業尾氣(不含其他氣體),若用過量的NaOH吸收后,溶液中NaNO3和NaNO2的物質的量之比恰好與原尾氣中NO和NO2的物質的量之比相等。若用NOx表示該尾氣中氮的氧化物的平均組成,試求x的值。

解析：下面用三種方法解答。

方法1:由于NO只參加②的反應,NO2參加①②的反應。假設硝酸工業尾氣中n(NO)=amol,n(NO2)=bmol,則②中消耗的NO2的物質的量為n(NO2)=amol,剩余的NO2的物質的量為n(NO2)=(b-a)mol,剩余的NO2全部參加反應①。根據過量計算的方法,解法如下:

溶液中NaNO3和NaNO2的物質的量之比恰好與原尾氣中NO和NO2的物質的量之比相等。

解得:b=3a,則混合物中氮原子的物質的量為n(N)=4amol,氧原子n(O)=7amol。

方法2:由于NaOH溶液過量,所以尾氣中的NO2和NO完全被吸收。生成物主要是NaNO3和NaNO2。根據化學學科思想中整體思想(只研究反應物和最終生成物的定量關系,不研究反應過程的思想就是整體思想),依據題意中NaNO3和NaNO2的物質的量之比恰好與原尾氣中NO和NO2的物質的量之比相等,得式:。

由電荷守恒知OH-的計量數為:b+a,由H守恒知的計量數為:,由O守恒知:,解得:b=3a,則x=1.75。

方法3:通過觀察把 ①和②直接相加恰好符合題意:NaNO3和NaNO2的物質的量之比恰好與原尾氣中NO和NO2的物質的量之比相等。可知,可得:x=1.75。

上述三種方法中,最簡單用時最少的是方法3,根據要解決的問題的要求,通過觀察、比較和分析,找出規律,從而迅速解決問題,體現的是綜合應用能力。其次是方法2,它是化學學科思想中整體思想和化學學科觀念中守恒觀的有機結合的應用。方法1,是基本方法和基本技能的應用。