例谈有序思维在化学解题中的重要性.doc

例谈有序思维在化学解题中的重要性笔者在研读2010年高考命题解析（理科综合）时，上面有这样一段内容：中学化学知识具有相对分散、凌乱，逻辑性、系统性不强等特点，因此考生应该具备较强的化学学习能力，通过对中学化学基础知识的归纳、整理、有序存储，达到融会贯通，从而具备正确复述、再现、辨认化学基础知识的能力。由此可见，“有序”是高考化学中考查的思维能力中很重要的一种。笔者在平时的教学过程中发现，有很多问题看上去比较繁杂，难以入手，其实只要对繁杂的化学知识进行仔细地分析、整理、归纳，我们会发现很多知识都存在一定的规律。如果我们善于利用有序思维去分析，就可以使看似繁杂的化学问题变得简单清晰。下面通过几个例题来体会一下有序思维在化学解题中的重要性。不当之处请同行指正。1.“10电子”和“18电子”微粒相关习题例1已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同的分子或离子。一定条件下它们之间存在如右图转化关系：（1）如果A、B、C、D均是含10个电子的粒子，请写出：B的电子式 ，C的结构式 。（2）如果A、B、C、D均是含18个电子的粒子，B和D均是含10电子的粒子，请写出：A与B在溶液中反应的离子方程式： 。比较B、C结合H能力的大小，结合H能力较强的是 。解析：本题主要考查“10电子”和“18电子”微粒的结构和性质，只有对“10电子”和“18电子”微粒经过有序地整理才能快速解答此类题目。首先应找到10电子和18电子的中性原子Ne和Ar，然后比它们多或少电子的原子以阴、阳离子或氢化物的形式出现，其中18电子微粒还可以根据99思维获得。现整理如下：10电子微粒：N3 O2 CH3 NH2 OH F CH4 NH3 H2O HF Ne Na Mg2 Al3 NH4 H3O 18电子微粒： P3 S2 HS Cl SiH4 PH3 H2S HCl Ar K Ca2 PH4 9电子的原子团为：F、OH、NH2、CH3，根据99=18还可以写出以下几种：F2 H2O2 N2H4 C2H6 CH5N CH4O CH3F(FF) (HOOH) (H2NNH2) (H3CCH3) (CH3NH2) (CH3OH) (CH3F)经过这样有序地整理，结合题意与H会反应的常见10电子微粒有OH、F、NH3、H2O，与H会反应的常见18电子微粒有S2、HS，这样就快速得到答案（1） （2）HSOH=S2H2O或H2SOH=HSH2O，B。2.置换反应有关的推断题例2置换反应的通式可以表示为：单质（1）化合物（1）化合物（2）单质（2）请写出满足以下要求的3个置换反应的化学方程式： 所涉及的元素的原子序数都小于20；6种单质分属6个不同的主族。解析：这是2006年高考全国理综卷中的26题，学生拿到题目后，肯定会有很多置换反应浮现在脑海中，可是后来才发现要一下子写出3个符合题意的置换反应也不是很容易的一件事。评卷结果下来出人意料，得分率只有50%，零分率为17%。究其原因主要是平时学习中没有对置换反应进行有序的整理。例如按照单质的性质对置换反应进行梳理可以分为四类：.金属金属 同族间置换：NaKCl=NaClK 不同族间置换： FeCuSO4=FeSO4Cu ZnCu(NO3)2=Zn(NO3)2Cu高温2Al3Hg(NO3)2=2Al(NO3)33Hg高温8Al3Fe3O4=4Al2O39Fe高温4Al3MnO2=2Al2O33Mn2AlCr2O3=Al2O32Cr电炉.非金属非金属 同族间置换：2CSiO2=2COSi O22H2S=2H2O2SBr22NaI=2NaBrI2Cl22NaBr=2NaClBr2Cl22NaI=2NaClI2光不同族间置换：2F22H2O=4HFO2 2Cl22H2O=4HClO2 Cl2H2S=2HClS点燃3Cl22NH3=6HClN23O24NH3=6H2O2N2 高温CuCl2O24HCl=2H2O2Cl2 高温CH2O(g)=COH2 2H2SiCl4=4HClSiSi4HF=SiF42H2点燃高温.金属非金属 2MgCO2=2MgOC3Fe4H2O(g)=Fe3O44H22Na2H2O=2NaOHH22K2H2O=2KOHH2Fe2HCl=FeCl2H2Mg2HCl=MgCl2H22Al6HCl=2AlCl33H2Zn2HCl=ZnCl2H2.非金属金属 H2CuO=H2OCu高温 4H2Fe3O4=4H2O3Fe 3 H2WO3=3H2OW C2CuO=CO22Cu 3C2Fe2O3=3CO24Fe平时经过这样有序地整理，拿到这个题目后，只要在抄稿纸上按照元素周期表上的位置列出1到19号元素，并且标上主族的序数IA到A，这样很快就能找到符合题意的三个置换反应，即AlH2、MgC、F2O2（Cl2S或Cl2N2）。3.电解质溶液中离子浓度大小比较例3已知某无色透明的水溶液中只含有4种离子： （1）若该溶液中已含有NH4、Cl离子，则另2种离子应是 （填离子符号）。 （2）该溶液所含的上述4种离子的物质的量浓度之间相对大小的关系可能的是用符号来表示，如Cl离子浓度用C（Cl）表示： ； ； ； ； ； ；（每个空格中填一种情况，有几种情况就填几种）解析：这是2003年浙江省会考卷中的一个题目，第（1）小题很快可以得出答案，即为H、OH。对学生来讲第（2）小题比较难，难就难在把可能的情况全部写出。下面我们来利用有序思维快速解答此题。由题意可知，溶液情况有以下3种：NH4Cl溶液；NH4Cl、NH3H2O混合溶液；NH4Cl、HCl混合溶液。具体分析如下：NH4Cl溶液中存在的化学过程有.NH4Cl=NH4Cl，.NH4H2O NH3H2OH，. H2O HOH容易得到结论：。NH4Cl、NH3H2O混合溶液可以看成是情况中不断滴加NH3H2O，即在结论中不断增加NH3H2O电离出的两种离子NH4和OH，在结合电荷守恒的思想，可得出以下四种结论：，；，。NH4Cl、HCl混合溶液可以看成是情况中不断滴加，即在结论中不断增加电离出的两种离子H和Cl，在结合电荷守恒的思想，可得出以下两种结论：，。综上所述，上述4种离子的物质的量浓度之间相对大小的关系可能有7种情况。虽然比较多，但只要我们善于有序分析，就能快速得出以上7种情况。4.图像题例4向某NaOH溶液中通入CO2气体后得到溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V（CO2）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系有如图所示四种情况，且（2）、（3）、（4）图中分别有OAAB、OAAB、OAAB，则下列分析与判断不正确的是（不计CO2的溶解）AM中只有一种溶质的有（1）和（3）BM中有两种溶质的有（2）和（4）C（2）图显示M中一定存在D（4）图显示M中可能存在解析：首先我们应有序地分析出溶液M的不同情况。随着CO2气体不断通入，可能发生的反应有两个，少量CO2时，2NaOHCO2=Na2CO3H2O；过量CO2时，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3。因此M溶液中的溶质随着CO2气体不断通入有以下4种情况：NaOH和Na2CO3；Na2CO3；Na2CO3和NaHCO3；NaHCO3。当向M中逐滴加入盐酸时先后发生的反应有：（I）NaOHHCl=NaClH2O；（）Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl；（）NaHCO3HCl=NaClCO2H2O。其中、反应均无CO2气体放出，反应有CO2气体放出，所以（1）图表示溶质为NaHCO3；当溶质只有Na2CO3时，随着盐酸不断滴入先后发生、两个反应，从方程式可以看出无气体与有气体过程消耗的总盐酸相同，即OA=OB，为（3）图；在此基础上分析溶质为NaOH和Na2CO3的情况，容易看出NaOH与盐酸反应无气体放出，即无气体段消耗盐酸变多，即OAOB，为（4）图；同理，若溶质为Na2CO3和NaHCO3的情况，则NaHCO3与盐酸反应放出CO2气体，即有气体段消耗盐酸变多OA2OA。5.实验现象描述例5实验室用如图所示装置完成铜与浓硝酸反应并用排水法收集尾气。请描述该实验过程中的现象。解析：所谓现象是指人所看到、听到、闻到以及其它感官感觉到的等等。学生对实验现象的表述往往容易出现不全面的情况，主要问题在于思维无序，如果有序地去分析就可以避免遗漏。具体包括从空间上的有序主要指从下到上、从左到右和状态上的有序：固体液体气体。本题涉及到的化学过程有两个Cu4HNO3(浓) = Cu(NO3)22NO22H2O 反应放热，3NO2H2O =2HNO3 NO，实验现象具体描述如下：a试管中铜丝逐渐溶解，表面产生气泡先慢后快，溶液逐渐变蓝绿色，溶液上方气体迅速变成红棕色，如果用手摸试管a下端，感觉变热，水槽中的导管口有气泡产生先慢后快，b试管中液面下降，气体部分呈无色。6.有机化学中同分异构体的书写例6A的结构简式为 ，写出符合下列3个条件的A的同分异构体的数目有 个。含有邻二取代苯环结构 与B有相同官能团 不与FeCl3(aq)发生显色反应。解析：这是2007年高考全国理综卷中29题的一小题，同分异构体书写是历年高考中考查的热点，它能考查出学生的思维能力，尤其是有序思维能力。笔者认为同分异构体书写过程中要重视两点，那就是方法要讲究；思维要有序。同分异构包括官能团异构、碳链异构、位置异构三种，三者关系要有序，千万不能混乱。如先考虑有没有官能团异构，官能团确定后再考虑碳链异构，最后考虑官能团的位置异构。如本题由题意可知官能团已确定只有COOH和OH，方法为定一移一法，定COOH移OH，符合题意的碳链异构有以下两种：（） 和 （） ，最后考虑OH的位置异构，（） （） 很清楚地得到四种同分异构体，值得注意的是“A的同分异构体”应