逆向思维在化学解题中的应用,本文主要内容关键词为:思维论文,化学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
所谓逆向思维就是正向思维的反向思考方式,古代司马光砸缸救人、让水离开人就是逆向思维的成功运用,在求解化学问题时,逆向思维也往往显示出其独特魅力。
一、在物质推断中的应用
例1 提示:某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐, 根据图示的化学反应框图填空:
(1)单质F是________;
(2)写出由E生成G的离子方程式(或化学方程式)________;
(3)溶液I中所含金属离子是________;
(4)由C→E+F若改用浓酸, 则不能选用的浓酸是(写分子式)___________。
解析 此类推断题从题给条件看,其意义并不明确,但从转化结果“红褐色沉淀G”可知,其含义明确,故而可从此入手,逆向推理, 可顺利达到目的。由红褐色沉淀G逆推可知溶液E中含Fe[2+],再由逆推知单质C为Fe,单质F为H[,2],又由单质F(H[,2])逆推知单质B可为金属Al或Zn或为非金属单质S;另由溶液I加NH[,3]·H[,2]O,转化为沉淀J,J溶于强碱溶液,可确定B为Al,化合物A为铁的氧化物。故参考答案为:
(1)H[,2];(2)4Fe[2+]+8NH[,3]·H[,2]O+O[,2]+H[,2]O=4Fe(OH)[,3]↓+8NH[+][,4];(3)Al[3+]和Na[+];(4)H[,2]SO[,4]或HNO[,3]。
二、在除杂中的应用
例2 要将AlCl[,3]、Na[,2]SO[,4]溶液中Na[,2]SO[,4] 杂质除去,应加入什么试剂,如何操作?
解析 按正向思维方式:选择的试剂与所提纯的物质不发生反应,只限杂质反应,而且反应不能引进新的杂质,则可选BaCl[,2]除去SO[2-][,4],但却无法除去Na[+]。而若选用逆向思维方式,将要提纯的AlCl[,3]→Al(OH)[,3]沉淀过滤,再将Al(OH)[,3]与适量HCl反应,就可得到所需AlCl[,3]溶液。
三、在物质的合成与制备中的应用
例3 已知CH[,3]CH[,2]Br+NaOHCH[,3]CH[,2]OH+NaBr。试根据题所给出的信息及酯化反应原理,以CH[,2]=CH[,2]、Br[,2]、O[,2]及NaOH为主要原料合成CH[,3]COOCH[,2]CH[,2]OOCCH[,3]。写出有关的化学方程式(不必注明反应条件,催化剂,溶剂等可任意选用)。
解析 求解物质制备或合成题时的思维策略是:逆向思考、正向作答。本题即可根据所要合成的物质做如下思考:
四、在化学计算中的应用
例4 agCu与含bgHNO[,3]的溶液恰好反应,若a∶b=4∶10.5, 则反应中被还原硝酸的质量为:
(A)bg (B)b/2g (C)3b/4g (D)b/4g
解析 若按正向思维:由HNO[,3]的还原产物NO[,2]、NO 来推算被还原的硝酸的质量,但由于不知HNO[,3]浓度而使思维陷入困境。 此时若采用逆向思维:先求出未被还原的HNO[,3]的质量, 即显酸性的硝酸,再用参加反应的bg硝酸减去显酸性的这一部分硝酸,即可求得结论:
被还原硝酸的质量=b-显酸性硝酸的质量=b-a/64×2×63,又a∶b=4∶10.5,可求得b=(b/4)g,故选项选(D)。
五、在实验设计中的应用
例5 过碳酸钠和盐酸反应的化学方程式为:2Na[,2]CO[,4]+4HCl=4NaCl+2CO[,2]↑+O[,2]↑+2H[,2]O,商品过碳酸钠中往往含有少量的碳酸钠,为了测定其纯度,现称取0.9g样品进行实验。
供实验的仪器和试剂如附图,请填写下列问题:
(1)为了使实验尽可能简单,应选用的装置是________(填写编号)。
(2)所选用的装置的连接顺序是________(填字母)。
(3)为了能通过实验和计算,求得样品的纯度, 所需测定的物质和物质的物理量是________;若能测定的物质的物理量以质量表示,且为mg,则样品纯度为________。
解析 此题是一个涉及定量问题的实验设计题,可通过逆向思维的方式先完成仪器的选用与组装。从题中要求可知:要测Na[,2]CO[,4]纯度,可先测O[,2]的量,(注意不能测CO[,2],因为Na[,2]CO[,3]与HCl反应也有CO[,2]生成),再由反应关系求纯Na[,2]CO[,4]的量,从而求纯度。而仪器的选用及组装就以O[,2]为思维起点逆向思考:测O[,2]的是由图中仪器要可知选⑦⑧测O[,2]的体积,而由于有CO[,2]干扰,故而在⑦之前装⑤,在⑤之前连接①就可完成整个实验过程。而仪器的接口可由各装置的用途及气体的“进、出”原则就可确定,参考答案为:
(1)①⑤⑦⑧(2)AHILMN
(3)(67m/7.2)×100%
上述几例应用表明:逆向思维作为一种特殊的解决问题的思维方式,适时运用,有利于跳出陷阱,避开干扰,找到思维起点,从而有利于问题的准确而快速求解。
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