化归与转化思想在化学解题中的应用

文章编号:1005-6629(2010)03-0070-02 中图分类号:G632.479 文献标识码:B

1过程转化,化繁为简

例1. 68 g铜镁合金与足量某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1 mol O2混合再通入水中,恰好全部被吸收,则合金中铜的物质的量为多少?

解析:此题过程复杂,可简化为:

HNO3 NOxHNO3

这样整个过程相当于铜、镁失去的电子间接的转移给O2,根据电子得失相等:

n(Cu)×2+n(Mg)×2=n(O2)×4 ①

根据质量关系得:

64×n(Cu)+24×n(Mg) =68 ②

解①、②方程得: n(Cu)=0.5mol。

2 本质转化,化隐为显

例2. 在某100 mL混合酸中,HNO3的物质的量浓度为0.4 mol・L-1,H2SO4的物质的量浓度为0.2 mol・L-1。向其中加入2.56 g铜粉,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度为

A. 0.15 mol・L-1 B. 0.3 mol・L-1

C. 0.225 mol・L-1D. 无法计算()

解析:本题会使解题者从Cu与稀HNO3反应,与稀H2SO4不反应出发,利用反应:

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

易得出错误答案A;

但如果分析出Cu与混合酸反应的本质――离子方程式:

3Cu+8H++2NO3-=2NO+4H2O+3Cu2+

易得出答案B。

3 等效转化,化异为同

例3. 在相同条件下,有相同体积的甲、乙两溶液,甲容器中充入b mol SO2和b mol O2,乙容器中充入2 b mol SO2和2 bmol O2。下列叙述错误的是()

A. 化学反应速率:乙>甲

B. 平衡后O2的浓度:乙>甲

C. 平衡后SO2的转化率: 乙>甲

D. 平衡后SO2的体积分数: 乙>甲

解析:首先把乙容器中的反应化归为与甲容器情况相同的反应,不妨设最初乙容器的体积是甲容器体积的2倍。达到平衡时, (Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的平衡状态相同。然后再将(Ⅲ)容器的体积压缩到一半,即与甲容器体积相同,此时乙容器内压强增大

根据反应方程式: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

可知平衡向正反应方向移动,易知答案应选D。

4 角度转化,化难为易

例4.某KOH样品中含水7.62 %,含K2CO3为2.38 %, KOH为90 %。将样品10 g加入1 mol・L-1的盐酸460 mL,过量的酸用10.7 mol・L-1的KOH溶液27.65 mL恰好中和,蒸干可得固体多少g?

解析:如果顺着试题设计者的引导去解,本题涉及的化学方程式较多,计算量大,难度高。如果能另辟蹊径,把视角投向溶液成分,就会发现:最后溶液中只有KCl一种溶质,且n(KCl)=n(Cl-)=n(HCl),易得m(KCl)=(460×10-3×1×74.5) g=34.3 g。

5 条件转化,化生为熟

例5. 已知H+在溶液中以水合离子形式存在:H++H2O=H3O+, 在某些反应中:NH3和H2O,NH4+和H3O+, NH2-和OH-, N3-和O2-的作用两两相似,据此判断下列反应正确的是()

①2Na+2NH3=2NaNH2+H2

②CaO+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O

③3Mg(NH2)2 Mg3N2+4NH3

④NH4Cl+NaNH2=NaCl+2NH3

A. 只有③B. 只有②

C. 只有②③ D.都正确

解析:题目中给出的四个反应都不熟悉,单看反应不知道对与错。但题中提示:NH3和H2O,NH4+和H3O+, NH2-和OH-, N3-和O2-在某此反应中作用两两相似,我们可以把题中的NH3、NH4+、NH2-、N3-依次转化为H2O、H3O+、OH-、O2-看是否可以进行反应,并写出相应的熟悉的反应:

①2Na+2H2O=2NaOH+H2

②CaO+2HCl=CaCl2+H2O

③Mg(OH)2 MgO+2H2O

④HCl+NaOH=NaCl+H2O

替换后反应都能进行,所以题目中给出的反应都能进行,答案为D。

6 组分转化,化零为整

例6. 由Na2SO4、Na2SO3、Na2S三种物质组成的混合物中,测得氧元素的质量分数为22 %,则其中钠元素的质量分数为()

A. 23 %B. 46 %C. 32.6 % D. 无法确定

解析:分析混合物中各组分的化学式,均含Na、S二种元素,而题目只提供混合物中氧元素的质量分数,要求其他元素的质量分数,好似乎缺少条件,不能求解,但是,如果我们运用化归思想,将前二者的化学式巧作转化,Na2SO4的化学式表示为:Na2S・O4,Na2SO3的化学式表示为:Na2S・O3,显然,三者的混合物中除氧元素外,其余部分为Na2S的特定组合, 故w(Na2S)=1-22 %=78 %,而Na2S中m(Na)∶m(S)=46∶32, 由于M(Na2S)=78, 故w(Na)=46 %[或w(Na)=w(Na2S)×46/78=46 %],答案为B。

7 反应转化,化虚为实

例7.7.2 g平均相对分子质量为7.1的CO和H2组成的混合气体与足量的O2充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2固体中,固体的质量增加为()

A. 2.1 gB. 3.6 gC. 7.2 g D.无法计算

解析:本题咋看像是要确定出CO和H2的质量,然后再进行计算。

2CO+O2=2CO2

2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2

其实以上两个反应为循环反应,可虚拟反应: CO+Na2O2=Na2CO3

同样:2H2+O2=2H2O

2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2

以上两个反应为循环反应,可虚拟反应:H2+ Na2O2=2NaOH

根据以上两个虚拟的化学方程式可直观地判断出固体增加的质量即为CO和H2的质量之和。答案为C。

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