定性与定量思想解决化学问题

定性与定量思想解决化学问题定性与定量思想解决化学问题 定性与定量思想是化学研究中通常用到的两种思想方法 不仅化学研究离不开这两种思 想方法 而且社会研究 科学研究 教育研究 经济研究 管理研究等都离不开这两种思 想方法 学会并熟练掌握这两种思想方法对学习 研究以及工作都有着及其重要的实用价 值 主要观点 主要观点 定性分析是对研究对象进行 质 的分析 主要解决 有什么 或 是什 么 的问题 常用文字语言描述 定量分析是对研究对象进行 量 的分析 主要解决 有多少 的问题 解决更为准确的定性问题 常用数学语言描述 定量思想是化学问题 的本体特征 也是研究物质组成 结构 变化等化学问题的基本思维方法 定性是定量的 依据 定量是定性的具体化 定性与定量是相辅相成 既统一又互补 还可变通处理 如 对某溶液酸碱性的描述和酸碱度的表达 物质溶解性的描述和溶解度的描述 化学方程式 及其有关计算 等等 前者定性 后者定量 都是从定性和定量两个方面来对事物进行研 究的 一 定性与定量相结合一 定性与定量相结合 定性与定量相结合既是化学的重要思想 也是研究物质组成的重要方法 在解决物质 组成推断的问题时 二者结合 灵活运用 效果最佳 请看示例 例例 1 2013 上海高考 17 某溶液可能含有 Cl SO42 CO32 NH4 Fe3 Al3 和 K 取该溶液 100mL 加入过量 NaOH 溶液 加热 得到 0 02mol 气体 同 时产生红褐色沉淀 顾虑 洗涤 灼烧 得到 1 6g 固体 向上述滤液中加足量 BaCl2溶液 得到 4 66g 不溶于盐酸的沉淀 由此可知原溶液中 A 至少存在 5 种离子 B Cl 一定存在 且 c Cl 0 4mL L 1 C SO42 NH4 一定存在 Cl 可能不存在 D CO32 Al3 一定不存在 K 可能存在 解析 解析 离子推断属于定性分析 而有关离子的量的计算属于定量问题 这就必须综合 应用定性与定量思想 存在何种离子由定性分析知 加碱生成气体为 NH3 一定存在 NH4 加碱生成红褐色沉淀为 Fe OH 3 一定存在 Fe3 Fe3 与 CO32 不共存 则没有 CO32 加 BaCl2生成不溶于盐酸的沉淀为 BaSO4 一定存在 SO42 显然 定性分析无法确 证四个选项的正确与否 结合定量判断 由 0 02mol 气体 NH3 知溶液中含有 0 02mol NH4 由 1 6g 固体 Fe2O3求得溶液中含有 0 02mol Fe3 由 4 66g 沉淀 BaSO4求得溶液中含 有 0 02mol SO42 由电荷守恒知溶液中一定存在 0 04mol Cl 由于题设信息无法确证是否 含有 Al3 和 K 故 c Cl 0 4 mL L 1 正确答案为 B 现场体验 现场体验 2013 浙江高考 26 氢能源是一种重要的清洁能源 现有两种可产生 H2的 化合物甲和乙 将 6 00 g 甲加热至完全分解 只得到一种短周期元素的金属单质和 6 72 LH2 已折算成标准状况 甲与水反应也能产生 H2 同时还产生一种白色沉淀物 该白色沉 淀可溶于 NaOH 溶液 化合物乙在催化剂存在下可分解得到 H2和另一种单质气体丙 丙在 标准状态下的密度为 1 25g L 1 请回答下列问题 1 甲的化学式是 乙的电子式是 2 甲与水反应的化学方程式是 3 气体丙与金属镁反应的产物是 用化学式表示 4 乙在加热条件下与 CuO 反应可生成 Cu 和气体丙 写出该反应的化学方程式 有人提出产物 Cu 中可能还含有 Cu2O 请设计实验方案验证之 已知 Cu2O 2H Cu Cu2 H2O 5 甲与乙之间 填 可能 或 不可能 发生反应产生 H2 判断理由是 提示 提示 这是以定性与定量相结合推断物质的高考试题 由气体丙的密度为 1 25g L 1定 量推测丙为 N2 由乙分解得到 H2和 N2 定性分析乙为 NH3或 NH4H 由化合物甲与水反应 生成的白色沉淀可溶于 NaOH 溶液 定性说明该沉淀可能是 Al OH 3 由 6 00 g 甲分解得到 0 3 molH2和 5 4 g 金属单质可定量推断甲为 AlH3 甲 乙受热分解反应分别为 2AlH3 2Al 3H2 2NH3 N2 3H2 或 2NH4H N2 5H2 定性验证 推 断结论成立 答案 答案 1 AlH3 或 2 AlH3 3H2O Al OH 3 3H2 3 Mg3N2 4 2NH3 3CuO 3Cu N2 3H2O 或 2NH4H 5CuO 5Cu N2 5H2O 取少量反应产物 滴加足量稀硫酸 若溶液由无色变为蓝色 证明产物 Cu 中含有 Cu2O 若溶液不变蓝色 证明产物 Cu 中不含 Cu2O 5 可能 AlH3中含 1 价 H NH3或 NH4H 中含 1 价 H 可发生氧化还原反应产生 H2 2AlH3 2NH3 2Al N2 3H2 或 2AlH3 2NH4H 2Al N2 8H2 感悟 感悟 定性分析物质组成 如溶液中含有何种离子 混合气体中含有何种气体 是什 么物质等 需要依据物质性质进行严密的逻辑推理 当定性描述不能确切到位时 定量推 演则成为了准确推断物质组成不可缺少的手段 定量与定性不是相互完全独立的 而是相 互补充的 谁也离不开谁 专题强化训练 专题强化训练 1 2014 广东高考 12 常温下 0 2mL L 1一元酸 HA 与等浓度的 NaOH 溶液等体积混 合后 所得溶液中部分微粒组分及浓度如图 5 所示 下列说法正确的是 A HA 是强酸 B 该混合液 pH 7 C 图中 x 表示 HA Y 表示 OH Z 表示 H D 该混合溶液中 c A c Y c Na 2 2014 北京高考 27 碳 硫的含量影响钢铁性能 碳 硫含量的一种测定方法是将 钢样中的碳 硫转化为气体 再用测碳 测硫装置进行测定 1 采用装置 A 在高温下将 x g 钢样中的碳 硫转化为 CO2 SO2 气体 a 的成分是 若钢样中硫以 FeS 形式存在 A 中反应 3FeS 5O2 1 3 2 将气体 a 通入测硫装置中 如图 采用滴定法测定硫的含量 H2O2氧化 SO2的化学方程式 用 NaOH 溶液滴定生成的 H2SO4 消耗 zmLNaOH 溶液 若消耗 1mL NaOH 溶液相当于 硫的质量为 y g 则该钢样中硫的质量分数 3 将气体 a 通入测碳装置中 如图 采用重量法测定碳的含量 气体 a 通过 B 和 C 的目的是 计算钢样中碳的质量分数 应测量的数据是 3 有一无色气体 可能由 O2 N2 CO2 HCl NH3 H2 NO NO2中的一种或几种组成 体积为 100mL 如图示通过浓硫酸的洗气瓶 发现气体体积减少到一半 通过球形干燥管 后气体呈红棕色 再将该气体完全通入盛满水且倒立于水槽的试管内 发现倒立于水槽的 试管内的水位下降后又缓慢上升 最后试管内全部充满液体 由此判断 1 球形干燥管内的固体是 反应方程式为 2 原气体中一定有 其体积分别是 3 原气体中一定没有 判断理由是 答案 答案 1 D 2 1 O2 SO2 CO2 Fe3O4 SO2 2 H2O2 SO2 H2SO4 3 排除 SO2对 CO2测定的干扰 吸收 CO2前 后吸收瓶的质量 3 1 Na2O2 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 2 NH3 CO2 NO 50mL 30mL 20mL 3 O2 HCl NO2 H2 N2 无色气体 无 NO2 NO 与 O2反应 无 O2 NH3与 HCl 反应 无 HCl 试管内无气体剩余 无 H2 N2 二 定性问题定量化二 定性问题定量化 化学问题中 常有一类比较大小 强弱 快慢等问题 这些问题看似定性问题 没有 一个很明确的数量界限 但实际上渗透着 量 的因素 要有 量 的意识 可以定量突 破 请看示例 例例 2 2012 四川高考 10 常温下 下列溶液中的微粒浓度关系正确的是 A 新制氯水中加入固体 NaOH c Na c Cl c ClO c OH B pH 8 3 的 NaHCO3溶液 c Na c HCO3 c CO32 c H2CO3 C pH 11 的氨水与 pH 3 的盐酸等体积混合 c Cl c NH4 c OH c H D 0 2mL L 1CH3COOH 溶液与 0 1mL L 1NaOH 溶液等体积混合 2c H 2c OH c CH3COO c CH3COOH 解析 解析 本题考查溶液中离子浓度的大小比较 是一道较综合的选择题 定性分析知氯水中加入 NaOH 发生反应生成 NaCl NaClO 不论何者过量 但溶液中均存 在 H 由电荷守恒定量判断选项 A 左端少了 c H 故选项 A 错 NaHCO3溶液 pH 8 3 定性暗示了溶液显碱性 c OH c H 即 HCO3 的水解程度大 于 HCO3 的电离程度 HCO3 H2OH2CO3 OH HCO3 H CO32 从两个平衡式中找定量关系 其中生成微粒之比均为 1 1 可定量判断 c H2CO3 c CO32 选项 B 错 结合水的电离 可定量判断 NaHCO3溶 液中存在 c Na c HCO3 c OH c H2CO3 c H c CO32 pH 11 的氨水与 pH 3 的盐酸等体积混合 氨水过量 溶液中存在 NH4Cl 与氨水 氨水 的电离程度大于 NH4 的水解程度 溶液显碱性 可由 NH3 H2O NH4 OH NH4 H2O NH3 H2O H 定量判断该溶液中 c NH4 c Cl c OH c H 选项 C 错 0 2mL L 1CH3COOH 溶液与 0 1mL L 1NaOH 溶液等体积混合 醋酸过量 溶液中存在 物质的量比为 1 1 醋酸与醋酸钠 由 CH3COOH 与 CH3COO 的质子守恒分别是 c H c OH c CH3COO c H c CH3COOH c OH 定量分析知 2c H c CH3COOH c CH3COO 2c OH 正确答案为 D 现场体验 现场体验 2014 杭州学军中学期考试题 化学学科中的电离平衡和水解平衡均符合勒 沙特列原理 常温下 浓度均为 0 1mol L 1的 5 种溶液的 pH 如下表所示 请回答下列问 题 溶质 CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 NaClO NaCN pH 8 8 9 7 11 6 10 3 11 1 上述盐溶液中的阴离子 结合质子能力最强的是 根据表中数据判断 浓度均为 0 01mol L 1的下列 4 种物质的溶液中 酸性最强的是 填编号 将各溶液分别稀释 100 倍 pH 变化最小的是 填编号 A HCN B HClO C H2CO3 D CH3COOH 要增大氯水中 HClO 的浓度 可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液 反应的离子方程式 为 提示与答案 提示与答案 由 5 种盐溶液的 pH 大小数值定量判断 CO32 水解程度最大 故 CO32 结合质子的能力最强 由 5 种盐溶液的 pH 大小定量判断相应酸的强弱顺序为 CH3COOH H2CO3 HClO HCN 故酸性最强的是选项 D pH 变化最小的是选项 A 氯水与碳酸钠溶液 反应的离子方程式为 2Cl2 CO32 H2O CO2 2Cl 2HClO 感悟 感悟 如果遇到难以定性分析的化学问题时 努力将定性问题转化为确定的量 借助 于定量将定性问题简化 有了定量依据 定性问题变得具体 直观 即可做出理性的选择 专题强化训练 专题强化训练 1 2014 江苏高考 14 25 时 下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 A 0 1mL L 1CH3COONa 与 0 1mL L 1HCl 溶液等体积混合 c Na c Cl cCH3COO c OH B 0 1mL L 1NH4Cl 与 0 1mL L 1氨水等体积混合 pH 7 c NH3 H2O c NH4 c Cl c OH C 0 1mL L 1Na2CO3与 0 1mL L 1NaHCO3溶液等体积混合 c Na c CO32 c HCO3 c H2CO3 D 0 1mL L 1Na2C2O4 与 0 1mL L 1HCl 溶液等体积混合 H2C2O4为二元弱酸 2c C2O42 c HC2O4 c OH c Na c H 2 2014 安徽高考 11 室温下 下列溶液中粒子浓度关系正确的是 A Na2S 溶液 c Na c HS c OH c H2S B Na2C2O4溶液 c OH c H c HC2O4 2c H2C2O4 C Na2CO3溶液 c Na c H 2c CO32 c OH D CH3COONa 和 CaCl2混合溶液 c Na c Ca2 c CH3COO c CH3COOH 2c Cl 3 2013 上海高考 21 一定条件下 将 0 1LCO 0 2LCO2 0 1LNO 0 2 LNO2和 0 2LNH3混合 然后通过分别盛有足量蒸馏水 饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液 的三个洗气瓶 洗气瓶排列顺序不确定 假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气 已 干燥 A 可能是单一气体 B 不可能含有一氧化碳 C 可能存在原气体中的两种气体 D 成分和洗气瓶的排列顺序无关 答案 答案 1 AC 2 B 3 AC 三 定量问题定性化三 定量问题定性化 对于定量问题往往需要通过计算借助于数学语言描述来完成 但有时凭着直觉与经验 将定量问题进行定性化处理 会收到意想不到的效果 请看示例 例例 3 25 时 在 pH 9 的 NaOH 溶液和 CH3COONa 溶液中 设由水电离的 OH 浓度分 别为 m 和 n 则 m 和 n 的关系为 A m n B m 10 4n C n 10 4m D m n 解析 解析 本题考查在碱和水解盐溶液中水电离出的 OH 浓度大小 要借助于 pH 9 与 KW 定量计算 m 与 n 然后比较大小 可化为定性分析 NaOH 是抑制水的电离 CH3COONa 是 促进水的电离 显然 由水电离的 OH 前者小 后者大 即 m 现场体验 现场体验 2012 重庆高考 11 向 10mL0 1mol L 1NH4Al SO4 2溶液中 滴加等浓度 Ba OH 2溶液 xmL 下列叙述正确的是 A x 10 时 溶液中有 NH4 Al3 SO42 且 c NH4 c Al3 B x 10 时 溶液中有 NH4 AlO2 SO42 且 c NH4 c SO42 C x 30 时 溶液中有 Ba2 AlO2 OH 且 c OH 2 D x 30 时 溶液中有 Ba2 Al3 OH 且 c OH c Ba2 提示与答案 提示与答案 由化学式 NH4Al SO4 2知溶液中有 1 1 的 NH4 与 Al3 酸性强的 Al3 先与 Ba OH 2溶液反应 若溶液中同时有 NH4 Al3 必定 c NH4 c Al3 选项 A 正确 由 NH4 与 AlO2 不共存 Al3 与 OH 不共存定性分析选项 B D 错 由反应 NH4 OH NH3 H2O Al3 4OH AlO2