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  [图文]高中化学竞赛解题指导         ★★★ 【字体:
高中化学竞赛解题指导
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:3190    更新时间:2012-1-21    
   在高中化学竞赛中,常常出现一类信息型化学方程式的书写,题目给出一些有关信息,要求写出从未学过的反应的化学方程式。解答这类问题关键取决于学生的自身能力。但若掌握一些基本方法,对于尽快理清解题思路,找到问题的突破口还是很有裨益的。下面介绍六种较易掌握的方法。
   1、氧化还原分析法
   此法是运用氧化还原反应的原理结合物质的性质及题给出的有关信息,推导出隐含的产物或反应物后,写出完整的反应方程式。
   【例1】将黄铁矿与焦炭充分混合(FeS2与C反应的质量比为5:2),在空气不足时缓慢燃烧,可以得到两种氧化物,请写出反应的化学方程式。
   分析:题目给出了三条信息。①FeS2与C反应的质量比为5:2 ,即物质的量比为1:4 。②空气不足。③氧化产物只有两种氧化物。由于还原性 Fe>C>S ,根据氧化还原反应的原理,在空气不足时,生成的两种氧化物应是铁的氧化物和碳的氧化物,且是低价态的,硫只能以单质出现。故反应的化学方程式为 : 
   2FeS2+8C+5O2 == 2FeO+8CO+4S      3FeS2+12C+8O2 == Fe3O4+12CO+6S   
   2、联想转换法
   此法是根据题给的明显信息和隐藏信息,发掘知识间的内在联系,进行联想、转换成本题所需信息。再运用这些信息并结合相关知识写出新的反应方程式。
   【例2】自然界磷矿中,磷酸钙矿[Ca3(PO4)2]很少,主要是磷灰石矿[Ca5F(PO4)3],写出以磷灰石矿粉为原料生产过磷酸钙肥料的反应的化学方程式。
   分析:题目给出的信息是用Ca5F(PO4)3制过磷酸钙。联想所学的制过磷酸钙的反应为
   Ca3(PO4)2+2H2SO4 (浓)= 2CaSO4+Ca(H2PO4)2  …… ①  
      再将Ca5F(PO4)3与Ca3(PO4)2比较,可将2Ca5F(PO4)3转换成CaF2·3Ca3(PO4)2,由CaF2又联想到制HF气体的反应为  CaF2+H2SO4(浓)= CaSO4+2HF  ……②
   由此可知,Ca5F(PO4)3制过磷酸钙的反应就是反应①和反应②的合反应,即 
   2Ca5F(PO4)3+7H2SO4(浓)= 3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF 
   3、类比推理法
   此法是将熟悉的物质作为“类比原型”,用“类比原型”去代换陌生的且与“类比原型”相似或相当的物质,使所得的结果(其实是一中间结果)是我们完全熟悉的,然后将这一代换结果还原,即得推理结果。
   【例3】已知氧和硫同族,性质相似,在许多物质中,硫可以取代氧原子。写出下列反应的化学方程式:
   Ⅰ.Na2S+As2S5 —       Ⅱ.Na2S2+HCl —      Ⅲ.Na2S2+SnS —      Ⅳ.C2H5SH+HCOOH —
   分析:认真分析此题条件,联想结合已学知识,不难找出 类比原型为O、P、C,陌生的为“S、As”、Sn”,分别用“O”、“P”、“C”代换“S”“As”、“Sn”可得:
   Ⅰ.Na2O+P2O5 —       Ⅱ.Na2O2+HCl —     Ⅲ.Na2O2+CO —      Ⅳ.C2H5OH+HCOOH —
   显然这些都是我们完全熟悉的反应方程式,先按我们熟悉的规律完成反应方程式。
   Ⅰ.3Na2O+P2O5 = 2Na3PO4                       Ⅱ.2Na2O2+4HCl = 4NaCl+O2+2H2O       
    Ⅲ.Na2O2+CO = Na2CO3                         Ⅳ.C2H5OH+HCOOH → HCOOC2H5+H2O
   然后再用“S”“As”、“Sn”代换“O”、“P”、“C”即可还原为结果。
   Ⅰ.3Na2S+As2S5 = 2Na3AsS4                     Ⅱ.2Na2S2+4HCl = 4NaCl+2S+2H2S      
    Ⅲ.Na2S2+SnS = Na2SnS3                      Ⅳ.C2H5SH+HCOOH → HCOSC2H5+H2
   4、计算推测法
   此法是根据题给信息,结合有关数据进行计算,确定反应物或生成物的化学式,进而写出反应方程式。
   【例4】将1mol·L-1 Hg(NO3)2溶液逐滴加入20 mL 1mol·L-1 的KI溶液中,开始有红色沉淀生成,振荡后沉淀消失,再加入 Hg(NO3)2溶液至10mL时,出现最多量的红色沉淀;继续滴加Hg(NO3)2至20mL时,沉淀刚好溶解。试用离子方程式说明下列变化:
   ⑴开始有红色沉淀生成;              ⑵振荡后沉淀消失;
   ⑶又有红色沉淀生成;                ⑷最后沉淀溶解。
   分析:本题关键在于确定红色沉淀的组成。由题给信息“加入 Hg(NO3)2至10mL时出现最多量沉淀”经过计算可知,沉淀中汞和碘的物质的量比为  1 : 2  ,故红色沉淀化学式为 HgI2 。由“继续滴加Hg(NO3)2溶液至20mL时沉淀刚好溶解”经过计算可知,溶解后溶液中汞和碘的物质的量比为  1 : 1 ,所以最后溶液中存在的离子为[HgI]+ 。因此变化过程的离子方程式分别为: 
  ⑴Hg2++ 2I- = HgI2↓                          ⑵ HgI2 +2I- = [HgI4]2- 
   ⑶Hg2++[HgI4]2-= 2HgI2↓                       ⑷ Hg2++ HgI2 = 2[HgI]+ 
   5、猜测验证法
   此法是根据题目给出的某些现象、数据、物质特性、信息等,通过对比、联想、逻辑推理等思维活动而作出的较合理的假设。在假设的前提下进行推理或运算而予以验证。
   【例5】将固体MnC2O4·2H2O放在一个可以称出质量的容器里加热,固体质量随温度变化关系如图所示。纵坐标是固体的相对质量。回答在下列5个温度区间存在的物质及其稳定性或物质发生的变化(用化学方程式表示),并通过定量数据表明其变化理由。

  
   0 ~ 50℃ ;   50 ~ 100℃ ;    100 ~ 214℃;   214 ~ 280℃ ;    280 ~ 943℃ 
   分析:从图像中可得到三种信息。①平行于横坐标的直线,表示容器内固体物质的质量在某温度范围内不随时间而变化,属固体的稳定区域;②向下倾斜的曲线,表示某固体在此温度范围内逐渐失重,失重的原因是该固体发生了某种分解反应;③向上倾斜的曲线,表示某固体在此温度范围内逐渐增重,增重的原因可能是该固体受热与空气中的某种组分发生了某种反应(这里可能是较低价态的锰的氧化物被空气中的氧气氧化成较高价态的锰的氧化物)。分解反应生成什么物质?氧化反应生成何种价态的氧化物?应先根据物质的性质进行猜测,再根据失重或增重的数据进行验证。 
    0 ~ 50℃ :MnC2O4·2H2O 稳定区域 
    50 ~ 100℃  猜测 : MnC2O4·2H2O = MnC2O4 + 2H2
                            179        143          
    验证:两种固体质量比为  143/179 = 0.8  符合题意
   100 ~ 214℃: MnC2O4  稳定区域 
   214 ~ 280℃ 猜测 : MnC2O4 = MnO + CO + CO2
                         143     71 
    验证:两种固体质量比为  71/179 = 0.40  符合题意 
   280 ~ 943℃  猜测 :6MnO + O2 = 2Mn3O4 
                                   458/6= 76.3  
   验证:两种固体质量比为  76.3/179 = 0.43 符合题意
   6、分析综合法
   此法是根据题目给出的信息和条件,对复杂的反应原理分解成多个部分加以分析研究,将难点各个击破,然后再综合起来,“创造”出一个全新的反应方程式。
   【例6】白银首饰和器皿以其洁白素雅、光泽好,深受人们喜爱。但器使用日久逐渐变黑而失去美丽的外观,对变黑的银器多用抛光的方法使之恢复光泽。但这样黑锈中的银也随之损失掉。一种化学除银黑锈的简便方法是:配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器内,将变黑银器浸入溶液中,并使银器与铝容器接触,放置一段时间后,黑锈就会除去,而银却极少损失。试问:
   ⑴银器表面的黑锈是什么?
   ⑵写出除去黑锈的化学方程式,并配平之。
   分析:⑴根据银的性质和锈的颜色,可知黑锈为Ag2S 。
   ⑵除锈过程牵涉的物质较多,反应原理较复杂。可按其使用的药品和操作分为几部分加以研究。
   黑锈溶解首先发生原电池反应。
   负极:2Al - 6e- = 2Al3+  …… ① 
   正极:3Ag2S + 6e- = 6Ag +3S2- …… ②
   Al3+ 和 S2- 相遇会发生双水解反应
   2Al3+ + 3S2-+ 6H2O = 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S ↑ ……③
   水解生成的H2S还可以和溶液中含有的小苏打反应。
   H2S+NaHCO3 = NaHS+H2CO3 ……④
   显然上述四个反应我们较熟悉,综合①②③④四个反应,可得除锈的化学方程式为: 
   2Al+3Ag2S+6H2O+3NaHCO3 = 6Ag+2Al(OH)3+3H2CO3+3NaHS

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