“整體分析法”在化學(xué)解題中的應(yīng)用

◇ 江蘇 張 梅

“整體分析法”在化學(xué)解題中的應(yīng)用

◇ 江蘇 張 梅

整體分析法避開問題局部細節(jié)或單個因素的影響,站在整體的高度綜合分析問題,使學(xué)生縱覽全局,能透過“樹木”看見“森林”,直接而快速地解決問題.本文對“整體分析法”進行討論,以期能夠幫助學(xué)生剝開解題的迷霧,實現(xiàn)思維能力的突破.

1 氧化還原問題中的整體分析

在氧化還原的試題中,常常會涉及一些連續(xù)、循環(huán)的氧化還原反應(yīng),例如A和B反應(yīng)生成C和D,C和E反應(yīng)生成B和F.逐一地看,2個反應(yīng)都有B的參與,其實B發(fā)生了先被氧化(還原)又被還原(氧化)的過程,通過B的介入,電子完成了一次循環(huán).那么,在解題過程中,可以將電子的轉(zhuǎn)移當(dāng)成一個整體進行分析,利用其中的“守恒”來解決問題.

例1將一銅塊放入硝酸溶液中,銅塊全部溶解后,將收集到NO和NO2混合氣體的試管倒扣于水槽中,試管中的液面上升,再通過標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.84LO2之后,試管中充滿了水.試計算,銅塊的質(zhì)量為____g.

分析題中給的數(shù)據(jù)太少,需要的數(shù)據(jù)又太多,難免讓學(xué)生覺得煩瑣復(fù)雜.但如果將其中的電子轉(zhuǎn)移看作一個整體,則這2個過程中的電子轉(zhuǎn)化如圖1所示,不難看出,Ⅰ、Ⅱ中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同,整個過程相當(dāng)于銅將電子轉(zhuǎn)移給了氧氣,即銅失去電子的總數(shù)等于氧氣得到電子的總數(shù),求得銅的質(zhì)量為4.8g.

圖1

2 元素化合物問題中的整體分析

有關(guān)元素化合物反應(yīng)的問題,一般要根據(jù)方程式來確定已知量與未知量之間的關(guān)系,有些元素化合物之間要進行一系列的反應(yīng),復(fù)雜的過程無疑增添了學(xué)生的思考負擔(dān),整體分析法可以將整個過程當(dāng)成一個整體,避開過程中的煩瑣,快速解決問題.

例2在100mL一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸溶液中,投入一定質(zhì)量的鎂、鋁合金,合金全部溶解,向所得溶液中逐滴滴入5mol·L－1的NaOH溶液至過量,則加入NaOH溶液的體積與生成沉淀質(zhì)量之間的關(guān)系如圖2所示,鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度為多少?

圖2

分析按照題中思路,需要將所有的方程式書寫出來,找出相互之間的關(guān)系,利用二元一次方程組進行求解,這樣需要學(xué)生對整個實驗反應(yīng)、細節(jié)有全面的了解,無疑增加了學(xué)生的思考負擔(dān).然而進行整體分析,就可以得到Mg(OH)2和Al(OH)3的質(zhì)量,再根據(jù)元素守恒進行求解,方便快捷.根據(jù)關(guān)系式可求出合金中鎂的質(zhì)量為4.8g,鋁的質(zhì)量為2.7g.再根據(jù)題意,加入鹽酸后無固體剩余,則當(dāng)加入180mLNaOH溶液時,根據(jù)相互之間的比例關(guān)系,可得出鹽酸溶液中HCl物質(zhì)的量為0.8mol,故c(HCl)＝8mol·L－1.

3 電化學(xué)問題中的整體分析

電化學(xué)問題需要從電解的實質(zhì)、電極反應(yīng)和電極產(chǎn)物等方面對電解的過程進行分析,需要學(xué)生對陰陽極材料、電解質(zhì)溶液及放電順序熟練掌握,才能實現(xiàn)對問題的解決.

例3利用惰性電極分別電解下列溶液一段時間,若要使電解后的溶液能夠恢復(fù)與原溶液相同,則下列選項中,加入一定量的另一物質(zhì)(方括號中)可以達到此目的是( ).

ACuCl2[CuCl2];BNaOH[NaOH];

CNaCl[HCl];DCuSO4[Cu(OH)2]

分析從整體上看,溶液能恢復(fù)到與原來完全相同,不僅要求溶液中溶質(zhì)的種類相同,還要求濃度也必須與原溶液一致.結(jié)合電解原理,電解CuCl2溶液時,實質(zhì)上電解的是溶質(zhì)CuCl2,故加入適量的CuCl2就可以使溶液復(fù)原;電解NaOH溶液時,實質(zhì)上電解的是水,故加入適量的水就可以使溶液復(fù)原;電解NaCl溶液時,析出的是H2和Cl2,相當(dāng)于HCl脫離溶液體系,故應(yīng)通入適量的HCl氣體;電解CuSO4溶液,析出的是Cu和O2,相當(dāng)于CuO脫離溶液體系,故可以加入一定量的CuO.

整體分析法解決問題,優(yōu)化了解題過程,通過已知量和未知量之間的某種關(guān)系直取捷徑,不僅極大地提高了解題效率,而且有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性、高度性和整體性,形成把握全局的能力.

(作者單位:蘇州大學(xué)材料化學(xué)部,江蘇省東臺市第一中學(xué))