创造性思维与解化学题,本文主要内容关键词为:创造性思维论文,化学题论文,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。
创造性思维是伴随着创造性活动而进行的思维活动,它包括以非逻辑思维为主的直觉、灵感、联想、想象等思维形式和以逻辑推理为主的演绎外推、直觉归纳、类比推理等思维类型,在解中学化学题中应用较为普遍。现以实例说明其应用。
一、直觉
【例】 将含2.05g某钙盐A的溶液与含1.20g某碳酸盐B的溶液混合起来,两者可恰好完全反应,生成1.25g白色沉淀。过滤后蒸发得到的滤液,最终得到了一种无水盐的白色固体W。将该白色固体W加热分解,无任何残渣,生成的气态混合物在273℃、1.01×10[5]Pa下占有的体积为3.36L,已知该气态混合物由两种气态物质组成,一种是气态氧化物,另一种是0.90g的水蒸气。试通过计算说明A、B各为何种盐,写出有关的化学方程式。
分析:依题意知,,W中应只含H、O和另一种元素,凭直觉可初步认为W可能是NH[,4]NO[,3]。
验证:Ca(NO[,3])[,2]+(NH[,4])[,2]CO[,3]=CaCO[,3]↓+2NH[,4]NO[,3],因164/2.05=96/1.20,故可确认W为NH[,4]NO[,3]。
直觉实际上是一种再认。一个人只有对某件事物非常熟悉,才会有直觉。它是以广泛的化学知识为基础的,是一种偶然中的必然。
二、灵感
【例】 5.8g饱和一元醛、酮的混合物在273℃、1.01×10[5]Pa时是气体,其体积为4.48L。等量的混合物溶于水后,与足量的银氨溶液反应可析出8.64g银。试确定该混合物的具体组成。
。设醛、酮的化学式分别为C[,N]H[,2N]O、C[,M]H[,2M]O,则有(14n+16)×0.04+(14m+16)×0.06=5.8,即n+3m=15。因2n为偶数,15为奇数,故m必为大于、等于3的奇数。唯m=3、n=3符合上式,可见,原混合物为丙醛与丙酮的混合物。
灵感思维可以推动直觉迅速实现,达到顿悟,使解题思路简洁。灵感来源于长期的学习和经常性的思考,决非因偶然因素的触发凭空而降。
三、联想
【例】 试根据以下实验现象确定A、B、C、D、E各有机物的分子式。
(1)各为1mol的A、B、C、D、E五种烃分别在氧气中充分燃烧时均在标准状况下生成了134.4L二氧化碳。
(2)A与D呈开链状,均可使溴水褪色,且。C不与溴水和酸性KM[,N]O[,4]溶液反应。
(3)B可与氢气反应生成E,B在铁的存在下可与液溴反应,但不与溴水和酸性KMNO4溶液反应。
分析:由(1)知,=134.4/22.4=6(mol),结合中学已学过的知识可据此联想A、B、C、D、E可能为C[,6]H[,14]、C[,6]H[,12]、C[,6]H[,10]、C[,6]H[,6]、等。
由(2)知,C为己烷(C[,6]H[,14]),D、A应分别为己炔(C[,6]H[,10])、己烯(C[,6]H[,12])。
由(3)可推出B为苯(C[,6]H[,6]),E为环己烷(C[,6]H[,12])。
联想,常见的方法有相似联想、相反联想、相关联想,在平时学习中要有意识地按这几种方法多加练习。
四、想象
【例】 实验室里常用甲酸(液态)来制取一氧化碳,其反应方程式是HCOOH,气体发生装置图如下。如何用气体发生装置导出的一氧化碳来还原Fe[,2]O[,3]?怎样处理尾气?请在方框内画出所需的仪器,写出所需的药品,列出各实验步骤。
分析:CO有毒,这要求整个实验系统一定要密闭,且要用碱液来吸收尾气(含CO、CO[,2]),不能被碱液吸收的CO要烧掉。
(1)所需药品:HCOOH,H[,2]SO[,4](浓),Fe[,2]O[,3]粉末,饱和石灰水。
(2)所需仪器:圆底烧瓶,分液漏斗,酒精灯,硬质试管,洗气瓶,铁架台(附铁圈、铁夹),石棉网,导管。
(3)后续装置图见右栏。
(4)实验步骤:①按下图组装好,检查气密性。②点燃酒精灯甲、打开漏斗上的旋塞,逐滴加入甲酸,使产生的CO排尽系统内的空气(在导管的尖嘴处用排水法收集CO,验纯,注意防止CO外泄),然后点燃酒精灯丙。③点燃酒精灯乙。④待红色Fe[,2]O[,3]变成黑色,用灯帽熄灭酒精灯乙,待盛Fe[,2]O[,3]的玻璃管冷却后,停止加甲酸,并用灯帽熄灭酒精灯甲、丙。⑤拆开装置,倒出燃烧管中的黑色物质。
从某种意义上说,想象比知识本身更重要,因为知识是有限的,而想象力可概括世界上的一切,推动着知识的进化。解题时若有想象的参与,可使朦胧状态的思路、方法变得清晰、流畅。
五、演绎外推
【例】 电解"NaCl-KCl-AlCl[,3]"熔体制铝比电解"Al[,2]O[,3]-Na[,3]AlF[,6]"熔体制铝节省电能约30%,为什么工业上仍沿用后一种方法?
分析:在工业上生产前一种熔体所需要的无水AlCl[,3]有两种方法:Al[,2]O[,3]+3C+2Cl[,2]=2AlCl[,3]+3CO;②2Al+3Cl[,2]=2AlCl[,3]。这两种方法的工艺过程很复杂,且为了制备其中使用的Cl[,2]也需消耗大量的电能。而工业上生产后一种熔体"Al[,2]O[,3]-Na[,3]AlF[,6]"中的高纯度Al[,2]O[,3]却相对容易得多。
靠演绎外推来解题,一定要符合题给信息和题给条件。只有科学、合理地推理,才能得到真实、可靠的结论。
六、直接归纳
【例】 工业上用以合成氨的原料之一——氢气——有一种来源是取自石油气,如丙烷。
(1)有人设计了以下反应途径(假设反应都能进行),你认为最合理的是()
(2)按所选反应途径,理论上用1mol丙烷最多可制得氨()
(A)4mol(B)6.7mol
(C)10mol(D)2.7mol
(3)所选反应途径最显著的优点是()
(A)简单易行
(B)所得氢气的纯度高
(C)所得H[,2]的产量高
(D)可同时获得大量热能
分析:(1)因工业上制取原料时要考虑经济核算等问题,故须兼顾反应速率、产率、能量消耗、生产设备等因素。配平(1)所列各方程式后会发现,产率的高低是有明显区别的:。比较后知,选项(C)的产率高,使用催化剂可加快反应速率,又可节约能源。
(2)根据配平的(C)方程式以及方程式CO+H[,2]O=CO[,2]+H[,2]和N[,2]+3H[,2]?2NH[,3]可得以下关系式和相应的数据:
3C[,3]H[,8]~20NH[,3]
3mol20mol可见答案为(B)。
1mol6.7mol,
(3)根据第(1)问,答案显然应为(C)。
直接归纳要抓住信息的本质特征,把握信息与求解对象间的必然联系,才能形成正确的解题思路。
七、类比推理
【例】 已知百里酚酞的变色范围是9.4~10.6。相同物质的量浓度的NaH2PO4稀溶液的pH=4.7,Na[,2]HPO[,4]稀溶液的pH=10,Na[,3]PO[,4]稀溶液的pH=12。今将0.5g某磷酸钠盐的水合物溶于50mL0.1mol/LH2SO4溶液中,稀释至100mL,从中取出1/5,以百里酚酞作指示剂滴定时,需要26.4mL0.1mol/LNaOH溶液才能中和。求该磷酸钠盐水合物的化学式。
分析:学生未学过百里酚酞,同酚酞类比,知其pH在9.4~10.6之间变色。依上述稀溶液的pH值及Na[,2]SO[,4]溶液的pH值可知,被NaOH溶液滴定后的溶液必为Na[,2]SO[,4]和Na[,2]HPO[,4]的混合溶液,
因事物之间存在着差异,故类比推理不一定可靠。解题时要注意分析两个对象之间的本质属性是否相似,惟本质属性之间有较高的相关程度,类比推理才可靠。
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