转化思想在化学问题解决中的应用_化归思想论文

化归思想在解化学题中的应用,本文主要内容关键词为:思想论文,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。

化归思想是指在学习化学过程中,有意识地把有待解决的问题通过某种变换归结到一类已解、易解或可解的问题中去,使问题化难为易,化隐为显。其一般过程如图:

化归思想具有化虚为实,化生为熟,化远为近,化彼为此,化抽象为具体的能力,从而让你另辟蹊径,捷足先登。经多年教学实践,本人想对化归思想在解题中的作用谈谈自己的体会。

一、化归思想在解决化学问题中的体现

化归思想的价值在于从不同视觉去观察问题、分析问题,抓住问题的本质及其规律,找出解决问题的有效途径。在中学化学中,化归思想主要体现在以下几个方面:

1.已知条件的化归

从已知条件出发,分析条件的内涵,把隐蔽的信息转换为直观的、有效的、明朗的信息,以达到快速解题的目的。

例 从理论上分析,碳原子数不超过10的烷烃中,其一卤代烃不存在同分异构体的烷烃分子共有______种。

分析:碳原子数不超过10的烷烃的结构很多,如果先写出符合条件的该烷烃的所有结构简式,再从中优化排除,那是很麻烦的。若转变思维方向,从已知条件出发,认真分析题意,解题思路就清晰了,因一卤代烃不存在同分异构体,故实际上要求该烷烃所有的氢原子是等同的,由此可联想到最简单的甲烷分子符合条件,再由甲烷演变为符合条件的另外三种烷烃,共有四种:

2.结论的化归

有些问题,从分析已知条件入手,直接求解时常常会“山穷水尽”。若善于变换思维的角度,从结论入手,则往往能“柳暗花明”。

例 某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是()

(A)均减半(B)均加倍

(C)均增加1mol(D)均减少1mol

分析:在等温、等压条件下,A、B、C三者物质的量减半或加倍时,因三者的浓度不变,故平衡不移动。如图,向原平衡体系中加入A、B、C三者物质的量分别为1mol、0.5mol、1mol时,平衡不移动,但再加入0.5molB时,则会导致B的浓度增大,平衡必向正反应方向移动。

3.题型的化归

有些化学问题,从正面是不易解决的。若转换思维角度,从侧面或反面思考,对问题进行等价转化,就会收到事半功倍的效果。

例 在标准状况下,将NO、NO[,2]、O[,2]混合于试管后并置于水中,完全溶解,无气体剩余(产物扩散忽略不计),所得溶液的物质的量浓度(c)的数值范围是______。

可求出Ⅲ中“隔板”右侧硝酸溶液的物质的量的浓度为(1/28)mol/L。移去Ⅲ中的“隔板”后,可得到装置Ⅳ中两种浓度不同的硝酸的混合溶液,其物质的量浓度的范围是

(1/28)mol/L<c<(1/39.2)mol/L

4.从“复杂”向“简单”化归

复杂的问题往往是若干简单问题的组合,或是由简单问题直接演变而来的。在解决这类问题时,应认真地分析已知条件,挖掘隐含因素,使复杂信息简单化,隐蔽信息明朗化。

在该有机物分子中有1个烯键和两个苯环。催化加氢时,1mol该有机物分子最多可以加成7molH[,2]。酚羟基邻对位的氢原子共有5个,可以跟5molBr[,2]反应生成取代物,再加上1个烯键,还可以加成1molBr[,2],即可共与6molBr[,2]发生反应。

二、实现化归的基本途径

1.从“局部”向“整体”化归

有些问题,从局部分析很难得出结论。而从整体考虑,找出共性,问题就很容易解决。

氧元素的质量分数为

1-(3/4)a%-a%=1-(4/7)a%

2.从“特殊”向“一般”化归

例 勒夏特列原理可以解决动态平衡体系中的许多问题,对于反应前后气体总分子数目发生变化的化学反应,在其它条件不变的情况下,增大(或减少)压强,会使化学平衡向着气体分子数目减少(或增大)方向移动。对于弱电解质的电离平衡体系,加水时将使平衡向着哪个方向移动呢?

分析:如果机械地使用勒夏特列原理,则不易得出结论,因为加水以后微粒的浓度均减小,其大小相对不易确定。如果转变思维方向,联想压强对化学平衡移动的影响规律,采用类比方法,将“加水稀释”类比转化为“压强减小”,则很容易得知平衡向着电解质微粒数目增多的方向移动。依此可进一步推知:稀释有利于盐类的水解;稀释可使溶解平衡向溶解的方向移动;在高压下加压,平衡会向固体体积减小的方向移动。

3.从“抽象”向“具体”化归

抽象的问题对思维的要求较高,学生理解起来比较困难,而具体的、形象的问题则符合学生的思维水平。因此,在解决化学问题时,联系实际,运用恰当的类比,使抽象问题具体化,这样做不但会降低问题的难度,而且还会训练学生思维的发散性和收敛性。例如,比较微粒半径,对于初学者来说,有一定的难度。若将原子类比为“桔子”,对应的阳离子类比为“去皮桔子”,其半径大小就显而易见了。

4.从“静态”向“动态”化归

化学涉及的动态问题很普遍,而且大都比较抽象,题目明示的条件与回答的问题之间的关系往往比较间接,只有将题目的某些条件或问题进行一系列形象的转化,才容易得出结论。

例 向一容积恒定的密闭容器中充入1molNO[,2]气体,会建立平衡2NO[,2](g)N[,2]O[,4](g),NO[,2]的转化率为a%。在温度不变的条件下,再充入1molNO[,2],待新平衡建立时NO[,2]的转化率为b%。试比较a和b的大小。

分析:按照常规思维,增大NO[,2]的浓度就会得出转化率减小的错误结论。若变换思维方式,转化思维角度,解题就方便了。

由上图可知,平衡Ⅰ和平衡Ⅱ等效,由平衡Ⅱ过渡到平衡Ⅲ相当于增大压强,平衡向正反应方向进行,使转化率b%>a%。

5.从“陌生”向“熟悉”化归

6.从“化学”向“其他学科”化归

例 某分子X[,12]的构型是正多面体,每个X原子与相邻的5个X原子等距离形成共价键,每个面都是正三角形。X[,12]分子中共有______个共价键,正多面体的面数有______个。

分析:要直接想象出或画出X[,12]的结构是很困难的,如果结合有关数学知识,从分析多面体应具有的顶点数、面数和棱数的关系入手,问题就简单化了。X[,12]分子中共价键的数目等于多面体的棱数,其顶点数为12。设它的棱数为x面数为y,则依题意知每个面都是正三角形,且每个顶点为5个面所共有,每条棱为2个面所共有,即有

x=(3y/2),(3y/5)=12,x=30,y=20。

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