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幾道高一化學競賽試題的思維方法

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 高一學習指導 來源: 逍遙右腦記憶

  【題1】 2008年北京市高中學生化學競賽試題(高一)第八題(共10分)

  Ag+和Cl-反應,每次反應生成的AgCl均有10%見光分解成單質Ag和Cl2。Cl2又可在水溶液中歧化生成HClO3和HCl。形成的Cl-與剩余的Ag+ 作用生成AgCl,…。這樣循環往復直到反應完全。

  (1)請寫出上述各步反應的化學方程式。(5分)

  (2)現有含1.1mol?L-1的NaCl溶液,加入足量的AgNO3溶液,最后反應可生成多少克Ag和AgCl的混合物,若溶液為1L,則H+ 濃度為多少?(5分)

  【思路點撥之一】化學方程式是化學中的一種特殊語言,蘊含著許多信息,既有定性關系又有定量關系,是解決化學問題的重要條件,許多競賽題可以借助化學方程式直接解題。此題(1)問,依題意直接正確書寫有關反應的化學方程式。而(2)問解題關鍵在于10%AgCl見光分解形成的Ag和AgCl的混合物是個循環過程,無法按照循環往復計算,要用整體思維的方法將AgCl分解的循環過程看作一個整體,利用(1)問書寫的方程式疊加得到一個總反應式,然后依據總反應式中的定量關系分別計算混合固體的質量和溶液中的H+ 濃度。

  【思路點撥之二】化學式中的定量組成或物質變化過程中的微粒守恒往往是解決化學問題的突破口,許多競賽題可以借助化學式定量關系或微粒守恒關系通過轉換思維轉變為數學模型直接解題。此題題設的化學反應無論怎樣進行產物最終結果是反應完全且得到混合固體AgCl和Ag,可知每次反應生成的AgCl均有10%見光分解形成Ag,故混合固體中的AgCl和Ag的物質的量之比必定滿足n(AgCl)∶n(Ag)=9∶1,根據Cl2在水溶液中歧化生成HClO3、HCl和電子守恒,可知HClO3和HCl的物質的量之比必定滿足n(HCl)∶n(HClO3)=5∶1,有了以上比例關系,再由Cl原子守恒列恒等式可求出各量,從而求得混合固體的質量。

  

【解】(1)Ag++Cl-==AgCl↓,2AgCl2Ag+Cl2

  3Cl2+3H2O==5HCl+HClO3

  (2)方法一:有關反應的化學方程式為①AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3,②2AgCl==2Ag+Cl2,③3Cl2+3H2O ==5HCl+HClO3;依據循環反應原理知Cl2完全反應,故②式的Cl2要乘以3倍與③式的Cl2消去,又有根據10%AgCl見光分解形成的Ag和AgCl,①式的AgCl要乘以60倍與②式的6AgCl消去,這樣,可得總反應式:

  60AgNO3+55NaCl+3H2O==6Ag+54AgCl+HClO3+55NaNO3+5HNO3

  由此式中的定量關系可分別求得:n(Ag)=1.1mol×6/55=0.12mol,n(AgCl)= 1.1mol×54 /55=1.08mol,n(H+)=1.1mol×6/55=0.12mol,故m(Ag+AgCl)= 0.12mol×108g?mol-1+1.08mol×143.5g?mol -1=167.9g,c(H+)=0.12 mol?L-1

  方法二:根據n(AgCl)∶n(Ag)=9∶1,設AgCl的物質的量為9xmol,Ag的為xmol,則AgCl分解產生的物質的量Cl2的為x/2mol;根據n(HCl)∶n(HClO3)=5∶1,知n(HClO3)= x/6mol;根據Cl原子守恒,知9x+x/6=1.1,可求得x=0.12;9x=1.08,故m(Ag+ AgCl)=0.12 mol×108g?mol-1+1.08mol×143.5 g?mol -1=167.9g。

  【題2】2009年北京市高中學生化學競賽試題(高一)第10題(10分)

  在真空中將CuO和硫粉混合加熱可生成S2O和固體A,1mol CuO反應電子轉移數為1mol。

  (1)寫出上述反應的化學方程式。(2分)

  (2)若將S2Cl2與CuO加熱,在100~400℃時,也能生成S2O,試寫出該反應的化學方程式。(2分)

  (3)S2O在NaOH溶液中發生兩種歧化反應,生成S2、S2O42、SO32,請寫出這兩種歧化反應的離子反應方程式。(4分)

  (4)S2O也能在水中發生歧化反應,生成兩種酸(兩種酸酸性都不強),試寫出上述反應的化學方程式。(2分)

  【思路點撥】在正確書寫競賽題中的新化學方程式時,常用類比思維的方法,即自覺將所接觸的新物質、新問題進行歸類比較,根據同類物質的性質及遞變規律來認識新物質,找出物質變化遵循的共同規律,利用“已知規律” 模仿同類問題的處理方法去解決“未知信息”。(1)問反應的化學方程式可以類比氧化還原反應規律來解決,CuO是氧化劑,還原劑S被氧化生成S2O,1mol CuO反應電子轉移數為1mol,說明Cu元素從+2價變為+1價,還原產物固體A必是Cu2O。(2)問反應的化學方程式可以類比復分解反應規律來解決,S2Cl2生成S2O沒有發生元素化合價變化,顯然CuO只能通過交換成分生成CuCl2。(3)問或(4)問反應是S2O分別在NaOH溶液中、水中發生歧化反應,故有關反應可以類比歧化反應規律來解決,(3)問中兩種歧化反應分別為S2O與NaOH生成硫元素價態一高一低的產物S2與S2O42以及S2與SO32,類比Cl2與NaOH反應可寫出配平的離子方程式。(4)問中S2O與水的歧化反應,生成兩種酸性都不強的酸,就不可能強酸H2SO4與中強酸H2SO3,依信息只能是H2S與H2S2O4兩種酸,類比Cl2與H2O反應可寫出配平的化學方程式。

  

【答案】(1)2CuO+2S S2O+Cu2O

(2)S2Cl2+CuOS2O+CuCl2

(3)5S2O+14OH==4S2+3S2O42+7H2O,

2S2O+8OH==2S2+2SO32+4H2O

(4)5S2O+7H2O==4H2S+3H2S2O4

  【題3】2010年北京市高中學生化學競賽試題(高一)第6題(9 分)

  現有一份可能是由等物質的量的Fe、Al、Cu、Mg、Na2SO4、BaCO3、MgCl2中幾種組成的固體混合物,對于此混合物做如下試驗。

  (1)混合物中肯定存在的是___________;肯定不存在的是____。(3分)

  (2)與生成沉淀(I)有關的離子方程式為:___________ 。(2分)

  (3)向溶液(I)中加入足量的AgNO3后,發生反應的化學方程式是:____________ 。(2分)

  (4)如溶液(III)的體積為0.20L,則使溶液(III)顯藍色的溶質的最大濃度為_________ mol?L-1。(2分)

  【思路點撥】這是一道既有定性分析又有定量計算的框圖推斷題,是高中化學競賽中的常見題型。解答思維方法常用正向思維和逆向思維,要根據已知條件通過猜測、驗證以及嚴密的邏輯推理得到正確結果。題設等物質的量的七種可能物質,加足量鹽酸得到沉淀(I),結合(2)問信息“生成沉淀(I)”正向思維:必是溶于鹽酸的BaCO3轉化為不溶于鹽酸的BaSO4沉淀以及可能存在不溶于鹽酸的Cu,逆向思維:原混合物中可能含有BaCO3、Na2SO4或Cu;正向思維:加足量鹽酸產生的氣體1568ml(0.07mol),通過足量的NaOH溶液后還剩余氣體1120ml(0.05mol),說明混合氣體中一定含有CO2和H2,逆向思維:原混合物中含有0.02mol的 BaCO3以及Fe、Al、Mg等金屬中的若干種;正向思維:溶液(I)中加入足量的AgNO3,肯定與過量的鹽酸反應生成沉淀(Ⅱ) AgCl和HNO3,逆向思維:由于此過程又有氣體生成,說明生成的HNO3要與還原性物質反應生成低價態的氮的氧化物,故溶液(I)中含有生成的FeCl2,則原混合物中一定含有Fe;正向思維:溶液(Ⅲ)顯藍色,必含Cu2+離子,逆向思維:沉淀(I)中一定有Cu,且分別與過量AgNO3溶液和生成Fe(NO3)3溶液在攪拌微熱條件下發生完全反應,顯然要生成0.02molCu2+離子,白色沉淀(Ⅲ)為Ag;正向思維:0.05mol的H2由0.02molFe生成0.02mol,余下0.03molH2恰好由0.02molAl生成,推知原混合物中一定含有Al,不可能含有Mg。

  

【答案】(1) Fe、Al、Cu、Na2SO4、BaCO3; Mg

(2) BaCO3+SO42+2H+ ==BaSO4↓+H2O+CO2

(3) AgNO3+HCl==AgCl↓+HNO3

3Fe(NO3)2+4HNO3==3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

(4 )0.10 mol?L-1

  【題4】 2011年北京市高中學生化學競賽試題(高一)第1題(3)小題(3分) P4S3的結構研究表明,該分子中沒有不飽和鍵,且各原子的最外層均達到了8電子結構。在該分子中含有的共價鍵個數是(   )

  A.7個 B.8個 C.9個 D.10個

  【思路點撥】這是一道考查物質結構的選擇題,由于不了解P4S3的內部結構,給解題帶來不便,這在競賽題中是很常見的。可以利用直覺思維的方法,即未經充分邏輯推理的直觀性思維,用跳躍方式經合理的猜測和設想后取捷徑解題。依題意只知P4S3中的各原子均為單鍵形式,可猜測P4S3類似于P4分子結構有6個P—P共價鍵,由于S原子最外層均達到8電子結構,則每個S原子必有2個鍵,這樣,可猜測由3個S原子嵌入P4分子結構中而成,即結合成P—S—P的共價鍵,故3個S原子增加3個鍵,共有9個鍵,選項C正確。

  【答案】C

  【題5】 2012年北京市高中學生化學競賽試題(高一)第1題(4)小題(5分,略有改編) NaH是離子化合物,與H2O反應,有氣體生成,現有NaH與Al粉的混合物m g投入足量水中,生成n g H2。則原混合物中Al粉的最大質量可能為( )

  A.(36n?3m)g B.(m?24/5 n)g

  C.(2n?m)g D.(24 m?5n)g

  【思路點撥】題設“原混合物中Al粉的最大質量可能為多少”是個暗示,此題很有可能不是單選題,這類競賽題往往要求應用發散思維的方法解題,即從不同方向去思索尋求多樣性的思維過程,注意求異創新,善用此法,有利于全方位析題、解題。m gNaH與Al粉的混合物投入足量水中沒有強調完全溶解,就有可能有三種情況:一是NaH與Al粉在水中恰好完全反應,二是過量的NaH產生的NaOH將Al粉完全溶解,三是不足量的NaH產生的NaOH不能將Al粉完全溶解。此題所涉及的化學方程式為:NaH+H2O==NaOH+H2↑,2Al+ 2NaOH+ 2H2O==2NaAlO2+3H2↑,這是解題的定量依據,借此可利用聯立方程解題。設NaH的物質的量為xmol,Al的物質的量為ymol,第一種和第二兩種情況NaH與Al粉均是完全溶解,可列式:24x+27y=m,x+3/2 y=n/2,解得y=(12n?m)/9,即m(Al)=(36n?3m)g,選項A正確;第三種情況Al粉未完全溶解,可列式:24x+27y=m,x+3/2 x=n/2,解得y=( m?24/5 n)/27,即m(Al)= (m?24/5 n)g,選項B正確。

  【答案】AB

  【感悟】參加高中化學競賽的同學,既要注重基礎知識的落實,更要重視思維品質的訓練和能力的培養,尤其要全面掌握發現問題、分析問題和解決問題的思維方法,全面培養綜合素質,力爭在競賽中取得好成績。

  來源:人教網


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