t11化学竞赛与化学学习(南京).doc

吴星：化学竞赛解题方法化学竞赛解题方法吴 星（扬州大学化学化工学院） 参加化学竞赛是许多对化学具有浓厚兴趣的学生共同行动，而在化学竞赛中取得好的成绩和好的名次，也是每一位参加化学竞赛的同学的共同愿望。那么如何才能在化学竞赛中取得好的成绩 呢？我们认为对化学的浓厚兴趣、坚实的化学基础、综合的能力要素、健康的心理素质是取得化学竞赛理想成绩的必要条件。有许多同学和老师们经常讨论这样的话题：什么样的学生适宜参加化学竞赛？我们的看法是对化学感兴趣的学生都能参加化学兴趣。你对某一件事感兴趣，你就会为这事废寝忘食，衣带渐宽终不悔。因此参加化学竞赛的同学应该是喜欢化学、热爱化学的。化学竞赛有4个目的：一普及，二探索，三促进，四选拔（见竞赛章程）。虽然最后1个目的显见而又振奋人心，但化学竞赛的第一个目的“普及”却是最根本的、深远的和长久的。从这一意义上说化学竞赛一定会立足高中化学基础。化学竞赛试题的命题专家们也一定会重视化学知识和技能基础，特别是各省化学竞赛的试题更是如此，全国化学竞赛试题除重视高中化学基础外，还会关注高中化学知识的生长点。因此，重视基础、形成完备的高中化学知识体系是取得各级化学竞赛理想成绩的基本保证。不少同学有一种错误的认识，认为要在化学竞赛中取得好的成绩，就要做许多化学竞赛试题；还有许多同学遇到做不出来的化学竞赛试题，就认为自己还没有学习好而对参加化学竞赛失去信心。虽然我们提倡同学们进行一定数量的化学竞赛试题的练习，但遇到做不出来的试题也是很正常的事，这并不影响我们参加化学竞赛并取得好的成绩，因为化学竞赛试题中一定会有一些难题，而这些难题难在方法而并非知识。近年的化学竞赛试题体现了“学得多智力不高不能占到便宜，学得适度智力高才能优胜”的命题策略。这就告诉我们，同学们仅仅具有一定的化学基础还是不够的，还需要具有一定程度的综合能力，这此能力包括观察力、思维力、想象力和创造力。同学在解决化学竞赛试题时，身处陌生情景，能利用原有的知识基础，提取、加工、理解新情景显现的信息，提出解决问题的方案、战略和策略，形成知识、发展知识。一些同学在化学竞赛考试中经不起考验，成绩总会出现较大的起伏，知识与能力得不到充分展现。化学竞赛重视考查学生的自信心、应变能力、勇于提出假定、勇于修正错误、百折不挠等心理品质。因此化学竞赛时首先要自信，相信自己一定能都好，只有充分的自信，考试时才能有良好的状态。其次，高考时要沉着冷静。无论试题难易程度如何，自我感觉如何，要做到遇事不惊，沉着应战。再者要不带任何心理压力，没有后顾之忧，才能出师大吉。有人说参与化学竞赛的学生最重要的是要聪明，脑子要灵活。我不否认在化学竞赛中智商高的学生取得好成绩的概率是大些，但是我认为这不是最最重要的，最重要的是具备扎实的化学基础。首先我想说明的是，这里所说的基础不仅仅是指化学的基础知识和基本技能，还包括认识和学习化学的基本方法和对化学、技术与社会基本关系认识的态度等。在化学竞赛试题中对化学方法掌握和应用程度的考查、对化学与人类社会发展观点的考查是屡见不鲜的。显然，这也是我们学习和认识化学的主要内容。化学基础知识和基本技能是化学基础的核心内容。在化学学习中构建完备的化学知识体系，无论是对参与化学竞赛，还是参加其它的化学考试，都是十分重要的。在化学学习中我们应在化学基础知识和基本技能的获取中培养自己的能力，在化学知识和技能的掌握和应用中发挥和体现自己的能力。虽然化学竞赛试题会较多地关注对中学化学知识生长点的考查，但是，大量化学竞赛试题需要我们以化学基础知识为背景才能解决。缺少了必备的化学基础知识，相当多的化学竞赛中的问题我们会一筹莫展。化学竞赛试题重在考查学生的学、识、才，“学”是指对知识和经验的掌握；“识”是指见识、洞察力、是看清和把握方向，进行判断和抉择；“才”是才能，是能力，包括认识能力和实践能力两个方面，特别是在认识和实践中的创造力。化学竞赛的试题还强调考察学生具有的对化学学科特有的分子三维立体结构的空间想象能力或者说空间感受能力，考察化学实验能力和科学表述能力（包括运用文字、图象、符号、公式等的能力）等；竞赛试题还要求同学关注化学知识的前沿发展，化学发展与技术进展及其他学科发展的关系和科学与社会发展人类进步、经济发展、生活质量提高、环境改善的关系以及社会舆论中与化学有关的热点问题的认识、态度、判断能力、价值取向等。也就是说化学竞赛重点考察同学思维的敏锐性、精确性和深刻性。这就需要我们参加化学竞赛的同学应重视化学问题解决方法的学习。在高中化学竞赛中，我们许多同学和老师总结出了许多适用性很强的解题方法。这些都是我们通过参加化学竞赛应习得的重要内容，而这些所得对我们其它学科知识的学习和未来的发展都将有很好的影响。有了这些解题方法，我们就能够弥补化学知识的不足取得更好的化学竞赛成绩。方法一：正确模仿，科学类比类比法是依据两个(或两类)不同对象间在某些属性上的相同或相似,将一个对象的特殊属性迁移到另一个对象上去,从而做出可能判断的逻辑推理方法。运用类比法解题应注意以下两点:(1)找准类比对象。解题时用到的类比对象可能是学过的旧知识,也可能是题给的新信息;可能是直观的,也可能是隐含的这就要求解题时准确地把握题意,找准类比对象。(2)紧扣类比前题。有的试题中,往往把一些可类比因素与不可类比因素结合在一起,增加了解题难度,这就要求解题时应紧扣类比前题,以防误入“旧知识圈套”,把旧知识迁移运用到新知识,实现旧知识的迁移。在化学试题的解决中，模仿和类比是常用的两种解题方法。特别是在化学信息题中，充分利用题示的信息，通过模仿或类比的方法解决化学问题，常常是十分有效的方法。例1（2000全国）最近，我国某高校一研究小组将0.383g AgCl，0.160g Se和0.21g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜中加热到115，10小时后冷至室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下观察，发现A的单晶竟是六角微型管（如右图所示），有望开发为特殊材料。现代物理方法证实A由银和硒两种元素组成，Se的质量几近原料的2/3；A的理论产量约0.39g。(1) 1写出合成A的化学方程式，标明A是什么？(2) 2溶于水的物质有：_【解题思路】该题中数据很多，我们在解题时常常被这些数据所困惑，其实通过类比的方式我们能够快速地找到解决问题的方向和目标，这些数据可用于检验解题的结论是否正确。类比方法如下：总化学反应方程式为：4AgCl3Se 6NaOH4NaCl + 2Ag2Se + Na2SeO3 +3 H2O检验：（1）A为Ag2Se满足两种元素组成，且Se的质量接近原料的2/3。（2）从题意可知Se完全反应，理论所得Ag2Se的质量为（3）过量分析：AgCl、NaOH过量。方法二：活用样例，有效迁移在化学学习中，我们经常在解决一些问题时，能够回忆起已经学过的知识、已有的解题经验和方法，甚至我们能想到以前曾经解过的类似的试题。这些已有的解题方法和已经解过的试题，就可以称为样例，或称为模式。我们在解决新的化学问题时，将新的问题与我们头脑中的原型相匹配，就能有效的解决问题。我们头脑中的原理越多、结构越清晰，匹配就越容易，解题就越准确快速。学习的迁移是指已经获得的知识、动作技能、情感和态度对新的学习的影响。简单地说,迁移就是一种学习对另一种学习的迁移。迁移要利用我们已有的知识、技能和方法。一般来说,基础知识学得越扎实,我们大脑中认知结构的贮存越丰富、越牢固。加之各种知识之间又或多或少都有一些共同的要素和一般的原理。,因此,在解决化学竞赛问题时,可供我们利用的知识较多,可供学生提取的共同要素亦充足,迁移自然容易产生。因此，如果学习过程中我们所以能够举一反三、触类旁通,多半是由于在基础知识方面掌握得比较好的缘故。迁移的本质是要分析、概括新旧知识的本质联系。没有对旧知识本质属性的理解,既不能用原理、法则去概括新知识的本质属性,也无法形成新旧知识的联系,迁移就难以产生。学生只有在理解学习的基础上,才能把握知识的本质属性,才算真正掌握理论性的知识,才可以运用它在新课题学习中进行变通和迁移。研究表明,学生对知识意义的理解水平越高,其积累起来的认知结构观念层次越分明、概括性越强、分析度也越清晰,从而迁移的速度就越快、范围也越广。灵活应用原型，科学进行迁移是解决化学问题特别是化学竞赛中的问题的有效方法之一，特别是科学地进行迁移更是参加化学竞赛的学生必须能熟练地使用的方法，这是因为化学竞赛中的试题更注重学生信息素养和自学能力的考查，更注重在中学化学知识基础上知识生长点上对学生的要求，这就要求学生能够将新、旧知识迁移到新的情景中去解决问题。例6在一定条件下，乙炔（C2H2）、乙醛（CH3CHO）和苯（C6H6）3种物质形成了混合气体。已知该混合气体中碳元素的质量分数为0.90，求混合气体中乙醛的质量分数。【解题思路】如果你做过这样的题目，上述问题就很简单了。现有Na2SO3和Na2SO4的混合物，已知混合物中钠元素的质量分数0.335，求混合物中氧元素的质量分数。解：在混合物中，3种元素的质量分数分别为(Na)、(S)、(O)，其关系为：(Na)(S)(O)1由于在Na2SO3和Na2SO4中，钠与硫原子数目比相同，钠、硫元素的质量分数存在下列关系因此(O)10.3350.2330.432答：混合物中氧元素的质量分数为0.432。将CH3CHO改写成C2H4O，我们只要由碳的质量分数求出氢的质量分数，再求出氧的质量分数，进而求出再乙醛的质量分数。例7（2000全国高考改编）（1）中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体、NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7gmol-1）（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图7所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化、某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。(3)用特殊的方法处理一NaCl晶体，得到组成为NaCl0.98的晶体样品（样品仍为电中性），试分析该晶体样品的构成微粒。【解题思路】该题的问题1比较简单，NiO（氧化镍）晶体中晶胞与阴阳离子的间距的关系如图所示。Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a10-8cm，晶胞的体积为（2a10-8cm）3，NiO晶体的密度DNiO 为问题2的解法两种（1）模型匹配法（鸡兔同笼法、代数法）设Ni0.97O中Ni2+为x, Ni3+为y，则x+ y = 0.972x +3y = 2解方程得，x=0.91,y=0.06，Ni2+:Ni3+91:6（2）分析法Ni0.97O与NiO，金属离子少0.03，若Ni全是2价离子，要保持晶体电中性，缺少0.06负电荷，说明必须有0.06的Ni2+被Ni3+替代，即Ni2+:0.91，Ni2+:0.06。问题3的解决则需要我们在原型的基础上进行迁移，电中性的氯化钠晶体组成为NaCl0.98，如果构成微粒是Na+和Cl-，则缺少负电荷或为正电荷多余。如果从缺少负电荷考虑，部分Cl-应由代替Cl2；如果从正电荷多余考虑，应有部分Na+被代替Na，事实上Cl2是很不稳定的，极大的可能是Na的存在。例8（2005全国初赛1）用粒子撞击铋209合成了砹211。所得样品中砹211的浓度, , , Cl2，AtII2等。 通常情况下形成多卤阴离子的能力，随着原子半径的增大而增大，（氧族元素同样如此，在水溶液中形成X22的能力SeSO），F、Cl、Br、I 、At形成X3的能力渐强。 原子半径大的卤素在遇到氧化剂时，通过形成高价的含氧酸根离子（BrO3除外），在卤素互化物中原子半径大的卤素显正价。第3小题的解题方法如下： ICH2COOH的pKa=3.12，但我们知道：CH3COOH的pKa=4.75，说明醋酸中甲基上的氢被吸引电子能力弱的原子取代，酸的酸性增强。At的吸引电子的能力比I小，所以，AtCH2COOH的pKa一定大于3.12。方法三：大胆假设，小心求证我们同学在解决化学问题，特别是解答化学竞赛试题时，有一点必须明确：我们在解决问题过程中一定会遇到困难或障碍，要不然就不叫化学问题了。在平时的化学学习中，我们不可能将所有的化学试题穷尽，也不可能每题都能解决。因此，就我们的知识和能力结构而言，化学问题的当前状态和需要求解的目标状态之间存在的“能垒”，需要我们同学用跳跃的思维、创造性的想像去跨越。化学竞赛试题的命题策略中更加注重对中学化学知识和技能生长点上学生拓展和应用能力的考查，相当多的内容对我们大多数同学来说，是陌生的、新颖的。在新的情景下的问题解决离不开“大胆假设、小心求证”，这里所说的大胆假设，是在已有的知识和能力基础上的、科学合理的、不受束缚的假设，这里所讲的小心求证，是要求充分利用题示的信息、从多角度、多层次的求证。例9（2005江苏高考试题）6羰基庚酸是合成某些高分子材料和药物的重要的中间体。某实验室以溴代甲基环己烷为原料合成6羰基庚酸，请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件）。 提示：合成过程中无机试剂任选 如有需要，可以利用试卷中出现过的信息 合成反应流程图表示方法示例如下：【解题思路】该题的解答对多数学生来说，有一定的难度，原因是题型新、能力要求高，不认真分析，找不到解题的方向和思路，解答该题的关键有三：一是结构变换：将6羰基庚酸的题示结构简式进行变换：二是逆向推理：从目标产物6羰基庚酸向前推理其合成方法。三是大胆假设：从原料溴代甲基环己烷如何转化为甲基环己烯，根据已有的化学知识我们无法实现这一转化，但我们可以假设溴代甲基环己烷经消去、溴化氢加成、再消去反应得到。 其解题过程如下图所示。例10（2003全国初赛1）乙酸在磷酸铝的催化作用下生成一种重要的基本有机试剂A。核磁共振谱表明A分子中的氢原子没有差别；红外光谱表明A分子里存在羰基，而且，A分子里的所有原子在一个平面上。A很容易与水反应重新变成乙酸。回答如下问题：1写出A的结构式。2写出A与水的反应方程式。3写出A与氢氧化钠的反应方程式。4写出A与氨的反应方程式，有机产物要用结构式表示。5写成A与乙醇的反应方程式，有机产物要用结构式表示。【解题思路】首先分析题给信息：CH3COOH催化剂A：有机物、有CO基团、所有原子共面、氢原子相同H2O从已有的知识可知乙酸在催化剂作用下可以脱水生成乙酐：这是分子间脱水，显然，乙酐不是化合物A。那么，乙酸如何脱水才能生成化合物A呢？由于化合物A中所有原子必须在同一平面内，因此碳原子只有采取sp或sp2杂化，我们假设在化合物A中氢原子和碳原子的相对位置的关系为：或也就是说乙酸在催化剂作用下发生了分子内脱水。其反应可理解成：例11（2005全国初赛3）等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。3-1 A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构（H原子不必画出）。3-2 A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。3-3 为什么A被称为“熵炸弹”？3-4 合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的HOO夹角约95oC，面夹角约112oC。）【解题思路】解答该题时，要求我们对丙酮和过氧化氢的结构要有大概的了解：根据题示信息，反应物丙酮和过氧化氢的摩尔比为1:1，产物分子总数是反应物分子总数的2/3我们可以写出下列方程式n(CH3)2CO + nH2O2 = xA +yH2O ,且反应物和生成物的化学计量数存在下列关系由于“A分子中氧的化学环境相同”， 则应有：y = n ，x=1/3n ；化学反应方程式变成3 (CH3)2CO + 3H2O2 = (CH3)2CO23+ 3 H2O余下来的问题是画出(CH3)2CO23的结构图，解决这一问题时我们可利用的信息不是很多，只能进行大胆假设。构成结构图的组件有两个：为使化合物中氧原子的化学环境相同，同时保证碳的4价和氧的2价，可将结构图画出如下图所示。A发生爆炸的化学方程式为：2(CH3)2CO23（s）6(CH3)2CO(g) + 3O2(g),由于爆炸过程中产生大量的气体，体系的熵增加很多，因而称为“熵炸弹”。A的同系物B的结构图为B分子中张力的存在使其更不稳定。方法四：筛选信息，重点突破信息社会对公民的信息素养的要求越来越高。化学竞赛和各种形式的化学考试一样，更加注重对学生接受信息、分析和处理信息、应用新信息解决化学问题能力的考查。化学竞赛试题呈现了“思维容量大，应答书写少”的特点，思维容量的增大是两个方面的，一是中学化学知识的生长点多，二是学生需要阅读处理的信息量大，处理信息的过程，对信息进行加工、分析、综合，需要学生具有丰富的想象力、联想力、洞察力以及猜测能力，当然经验和学识也起作用。因此，在今天的化学学习中我们解决化学问题一定要学会获取、分析和应用信息。1 紧扣重点信息在建构化学问题的众多信息（特别是非常陌生的信息）中，根据信息在解决问题中的作用，可将信息分为两类：一类是有效信息，另一类是干扰信息。有效信息是解决化学问题所必须的，在有效信息中有些信息是解决问题的关键信息，扣牢关键信息，问题解决就会柳暗花明。例12（05江苏22）下图中，A、C是工业上用途很广的两种重要化工原料，B为日常生活中常见的金属，H、G是正四面体结构的非极性分子，H是一种重要的能源，J是一种耐高温材料，K是由两种常见元素组成的化合物（图中部分反应物或生成物没有列出）。 请按要求回答： 写出B的化学式_，G的电子式_。 反应的离子方程式为_。 反应进行的条件是_，_。 反应的化学方程式为_。【解题思路】找突破口是解决这一问题的关键所在。本题的突破口是K能与水反应，生成正四面体结构的气体H，该气体又是重要的能源，显然，H为甲烷气体，再有K与氯气反应又能生成正四面体结构的G，G为四氯化碳。甲烷与氯气A为氯化氢。K是由两种元素组成的化合物，那肯定为某种金属碳化物。J为耐高温材料，课本涉及到有MgO、Al2O3，再从题给信息，B为日常生活中常见的金属，推断K中所含金属元素为Al，即K为Al4C3，B为金属铝。例13（05江苏初赛20）A是一种盐。它能发生下列转化（某些次要的生成物已略去）。其中B是红棕色固体，I是不溶于稀盐酸的白色沉淀，J是不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀。请回答下列问题：写出B、D、J、I的化学式：B ，D ，J ，I ；写出反应的化学方程式，并注明反应条件： ；工业上用水、氧气和黄铁矿作用制取A，同时得到E，写出此过程的化学方程式： 。【解题思路】该题给出了3个关键信息，根据这些信息进行分析，就非常方便地求出所要确定的化合物。信息1：B是红棕色固体信息2：I是不溶于稀盐酸的白色沉淀信息3：J是不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀Fe2O3BaSO4AgBr例14（2002全国初赛）研究发现，钒与吡啶2甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用，它是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为25.7%，画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。【解题思路】吡啶2甲酸结构式如下图该题的重要信息钒与吡啶2甲酸根形成的单核配合物是电中性分子。通常V在溶液中的存在形式为VO2、VO2、V3、V2，设配合物中吡啶2甲酸数目为x，氧原子数目为y ，则有：当y=0，x=20（取整数），当y=1，x=2（取整数）y3，x为负值，其中只有y=1、x=2满足要求。配合物的结构式为 2 排除干扰信息在相当多的化学问题特别是化学信息题中，为了说明背景或其他问题，有些信息与问题解决无关；命题专家为了考查我们的思维品质，有些试题中专门设置了一些干扰信息，这些信息会扰乱我们的思维，影响我们的判断和解题方向的把握。有效排除信息干扰，同样是化学问题解决的关键所在。例15（2005江苏初赛19）甲酸在浓硫酸存在下脱水可制得CO，碳酸可分解为H2O和CO2。目前已有文献报导，碳还能形成其他一些氧化物，如：丙二酸在减压下用P4O10于140脱水可制得C3O2，它具有与CO2相似的线型结构，熔点-112,沸点6.7，室温下聚合成黄色液体。根据以上信息可推知：C3O2在常温下为 (填状态)，C3O2的结构简式为 ；C3O2是 分子(填“极性”或“非极性”)。苯六甲酸（即苯分子中每个氢原子都被羧基取代生成的物质）完全脱水的产物也是一种碳的氧化物，它的分子式为 ，它的结构简式为 。【解题思路】C3O2是金星大气中的成分之一。通常情况下，物质的聚集状态是根据物质的熔点、沸点进行判断，而题示的“室温下聚合成黄色液体”就是干扰性很强的信息。C3O2在常温下应为气态，其结构简式右根据下图书写：同理，苯六甲酸完全脱水的产物的结构式为例16（2000全国初赛4）理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（2000全国初赛5）最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是_。【解题思路】2000全国初赛第4题中的有用信息只有两条：“（1）MgO的晶体结构属NaCl型，（2）指出排列在正三角形晶面上的原子”。而“MgO单晶有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。”是无用信息，题图也会干扰我们的思维。解答该题只要在MgO（属NaCl型）晶体中找出正三角形晶面就可以了。2000全国初赛第5题本题没有干扰信息，但第4题对第5题的解决是十分强烈的信息干扰，我们会对“由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子视而不见，而将分子的化学式的写出当成是根据晶胞的结构书写晶体的化学式方法五：逐一分析，逐渐逼近高中化学竞赛试题，特别是全国化学竞赛试题，通常具有题干长、信息多、阅读量大等特点，许多题目的目标处于众多信息之中，初次读题很难找到解题的方法或方向。当遇到这类化学问题时，我们应采取信息逐一分析、目标逐步逼近的方法，如驳笋一样层层去皮。这样，我们就容易解决问题了。在星际云中发现一种高度对称的有机分子（Z），在紫外辐射或加热下可转化为其他许多生命前物质，这些事实支持了生命来自星际的假说。有人认为，Z的形成过程如下：（1）星际分子CH2NH聚合生成X；（2）X 与甲醛加成得到Y（分子式C6H15O3N3）；（3）Y与氨（摩尔比11）脱水缩合得到Z 。试写出X、Y和Z的结构简式。【解题思路分析】六配位（八面体）单核配合物MA2(NO2)2呈电中性；组成分析结果：M 21.68%, N 31.04%, C 17.74%；配体A含氮不含氧；配体 (NO2)x 的两个氮氧键不等长。（1）该配合物中心原子M是什么元素？氧化态多大？给出推论过程。（2）画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。（3）指出配体 (NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子的杂化轨道。（4）除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位？用图形回答问题。【解题思路分析】信 息结 论配体 (NO2)x 的两个氮氧键不等长(NO2)x中一个O配位单核配合物MA2(NO2)2六配位A为双齿配体配体A含氮不含氧，配合物中C 17.74%A为有机二胺，配合物中 4个O原子配合物中 N 31.04%,若6个N原子M=（614）/31.04%=270.6配合物中 M 21.68%,单核配合物M(M)=270.621.68%58.7M(M)58.7，查周期表M为Ni配合物中C 17.74%A中碳原子数为2配合物中 4个O原子O的质量分数（416）/270.6=23.65%配合物中H的质量分数117.74%21.68%31.04%23.65%5.89%A中氢原子数为8单核配合物MA2(NO2)2呈电中性配合物为Ni（C2H8N2）2(NO2)2Ni化合价为2A为C2H8N2不饱和度为0配合物5、6元环稳定A为H2NCH2CH2NH2（3）配体 (NO2)x在“自由”状态下的几何构型为“V”型，氮原子的杂化轨道为sp2杂化。（4）例17(05广东7)下图所示的直型石英玻璃封管中充有CO气体，左端放置不纯的镍(Ni)粉。在一定条件下，Ni可以与CO(g)发生如下反应： 但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应。玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350K和470K，经过足够长时间后，右端的主要物质是 ( B )A. 纯Ni(s)和Ni(CO)4(g) B. 纯Ni(s)和CO(g)C. 不纯Ni(s)和CO(g) D. 不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)【解题思路】该题源于一个真实的情景：科研中高纯金属的制备方法。解题采用分析递归的方法，步步逼近目标。从题示信息可知：(1) Ni(s)和CO(g)在323353K反应生成Ni(CO)4(g)(2) Ni(CO)4(g)在453473K分解生成Ni(s)和CO(g)(3) Ni(CO)4(g)的生成反应在石英玻璃封管的左端进行，Ni(CO)4(g)的分解反应在石英玻璃封管的右端进行(4) 不是可逆平衡反应，因为该反应不是在同一条件下既可正向进行又可逆向进行。对反应过程中的产物进行分析可得解题思路图：反应起始时：CO(g) 左：不纯Ni(s)和CO(g) 右：CO(g)反应过程中：左：不纯Ni(s)和CO(g) 、Ni(CO)4(g) 右：纯Ni(s)和CO(g) 、Ni(CO)4(g)足够长时间后左：杂质 和CO(g) 右：纯Ni(s)和CO(g) 例18 (05广东27)化合物KxFe(C2O4)yzH2O是一种重要的光化学试剂，其中铁为+3价。分别称取该样品0.491 g两份，其中一份在110干燥脱水，至质量恒定为0.437 g。另一份置于锥形瓶中，加入足量的3 molL-1 H2SO4和适量的蒸馏水，加热至75，趁热加入0.0500 molL-1 KMnO4溶液24.0 mL，恰好完全反应；再向溶液中加入适量的某种还原剂，将Fe3+完全转化为Fe2+，该溶液中Fe2+刚好与4.0 mL 0.0500 molL-1 KMnO4溶液完全反应。通过计算，分别求：(1) 0.491 g样品中结晶水的物质的量。(2) 化合物中草酸根的质量分数。(3) 化合物的化学式。已知：2KMnO45H2C2O43H2SO42MnSO4K2SO410CO28H2O5Fe2+8H+Mn2+5Fe3+4H2O【解题思路】该题的情景来源于光化学试剂K3Fe(C2O4)33H2O的实验室分析方法。解答该题时，题中关键信息的分析和推论是解题的关键所在。化合物KxFe(C2O4)yzH2O中铁为+3价y=2,x=1;y=3,x=3y=4,x=5;y=5,x=7信息1：KxFe(C2O4)yzH2O0.491 g110干燥脱水KxFe(C2O4)y0.437 g信息2：信息3：0.0500 molL-1 KMnO4溶液24.0 mL全部作用于信息4：4.0 mL 0.0500 molL-1 KMnO4溶液全部作用于Fe2+根据分析可求得n(H2O )0.00300 mol n()0.0500 mol / L0.024 L =0.00300 mol n(Fe3+)n(Fe2+)0.0500 mol / L0.004 L50.00100 moln(Fe3+)n()n(H2O )133故该化合物的化学式为K3Fe(C2O4)33H2O。例19某中学生取纯净的Na2SO37H2O 50.00 g，经600oC以上的强热至恒重, 分析及计算表明, 恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。经过仔细思考，这位同学解释了这种反常现象，并设计了一组实验，验证了自己的解释是正确的。（1） 对反常现象的解释是：（请用化学方程式表达）（2） 他设计的验证实验是：（请用化学方程式表达）【解题思路】该题的信息可转化成：Na2SO37H2O物质X600oCH2O碱性强定量分析：组成、质量与Na2SO3相同（1） 从组成与质量与Na2SO3相同，可知Na2SO37H2O 600oC以上的强热至恒重,水已失去。对物质X有两种假设：假设之一是Na2SO3，假设之二是Na2SO3发生化学反应部分或全部转化成可溶解于水的物质。（2） 从“物质X溶于水发现溶液的碱性大大高于期望值”不难判断物质X不是Na2SO3，应该是Na2SO3转化的产物。那么Na2SO3转化为什么物质才能使其溶液的碱性大大高于期望值（Na2SO3的水溶液）？（3） 从我们已有的知识发出，Na2SO3转化产物的溶液碱性大大高于Na2SO3的水溶液的有两种物质：Na2S和Na2O。结合其他信息可写出其化学方程式分别为：4Na2SO3Na2S3Na2SO42Na2SO3Na2ONa2S2O5我们不知道Na2S2O5是否存在，也不知道该物质能否在水溶液中与NaOH发生反应，但Na2SO3转化为Na2S和Na2SO4是可以预测的。（4） 如何检验Na2SO3转化为Na2S和Na2SO4的反应是否发生呢？这里要考虑两种情况：完全转化和不完全转化。其实验方案为：X的溶液过滤稀盐酸BaCl2溶液BaSO4；完全转化沉淀？NYBaCl2溶液BaSO4；部分转化滤渣：硫磺方法五：科学建模，空间想像化学竞赛中考查学生的空间想像能力是近年来化学竞赛试题的特点之一。分子结构、配合物结构、晶体结构方面的问题都需要学生具有丰富的空间想像力才能解决。人类研究物质结构的过程中，形成了一种很有效的科学方法，那就是建立模型（简称建模）如配合物的八面体、四面体等结构、分子的立体结构、晶体中晶胞的结构等都建立了模型，我们平时学习中要能很好的理解这些模型，在解决问题时就能得心应手地应用。研究物质结构时其模型通常是三维的。我们在解决这些结构方面的问题时，要把这些模型呈现在二维平面的纸上并非易