化学选择题常用解法
2014-08-07罗功举樊玉田
罗功举+樊玉田
选择题是化学试题构成的常见题型,在历年高考中约占总分的45%左右,由此可见,选择题在高考考查中占有重要的地位。如何做好选择题呢?除了要求掌握扎实的化学基础知识外,还要求有一定的思辨能力和解题技巧。下面谈谈选择题解答的一些常用方法,供参考。
一、排除法运用已经掌握的知识,在正确理解题意的基础上,通过寻找不合理或不符合题目要求的因素,逐一剔除,也可验证余下内容是否正确,直至最后获得正确的结论或符合题意的选项。该法主要适合于解答概念、元化性质应用、组合型选择题等。
【例1】下列物质的分类正确的一组是()
分析:本题属于概念和物质分类知识的考查。NH3属于非电解质,则A项错误;明矾、冰水混合物属于纯净物,则B、D项也不正确;再验证C项中后两种物质类别,可进一步确定C项正确。
答案:C
评注分析概念性问题时,要把握其本质特征,了解一些常见的特例情况及一些事实而非的问题,如冰水混合物为纯净物、纯碱不属于碱等。
二、类推法通过对两个或两类不同的对象进行比较,找出它们的相似点或相同处,然后以此为依据,把其中一个对象的有关知识或结论推移到另一对象中去,获得解题思路。但分析时要注意问题的本质和其间的差别。此法适合于化学反应方程式书写或组成结构分析等。
【例2】CaC2和ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2等都同属离子型碳化物。请通过对CaC2制C2H2的反应进行思考,从中得到必要的启示,判断下列反应产物正确的是()
A. ZnC2水解生成乙烷(C2H6)
B. Al4C3水解生成丙炔(C3H4)
C. Mg2C3水解生成丙炔(C3H4)
D. Li2C2水解生成乙烯(C2H4)
分析:CaC2与水反应的化学方程式为:CaC2+2H–OH→Ca(OH)2+C2H2↑,该反应类似复分解反应,微粒间按“头尾结合、中间结合”规律反应得到产物。将此结论类推到其它离子型碳化物与水反应中,得到各反应式为:ZnC2+2H–OH→Zn(OH)2+C2H2↑、Al4C3+12H–OH→4Al(OH)3+3CH4↑、Mg2C3+4H–OH→2Mg(OH)2+C3H4↑、Li2C2+2H–OH→2LiOH+C2H2↑。
答案:C
评注对于任意离子型碳化物与水的反应,可以写出其反应通式:金属碳化物+H2O→金属氢氧化物+烃,其中OH–来源于水的电离,烃中的氢原子来源于水电离出的H+。
三、实例法有些选择题给出的条件不很具体,若把握问题能力不强则容易出错,此时需要抓住题目所提供的各种特征(如数据、结构、位置等)信息,选择自己熟悉的实例带入分析,把抽象问题具体化,往往会收到事半功倍的效果。此法适合解答元素推断、反应规律类问题。
【例3】X和Y是短周期元素,二者能形成化合物X2Y3,若Y的原子序数为n,则X的原子序数不可能是( )
A. n-8 B. n-3 C. n-1 D. n+5
分析:由化学式X2Y3可知,X为+3价,Y为–2价,则可将X2Y3常见形式的化合物及X的原子序数一一列举出来,如Al2O3、n+5,N2O3、n-1,Al2S3、n-3。
答案:A
评注本题也可以另解,由化学式X2Y3知,X、Y的原子序数一个为奇数一个为偶数,根据“序、价”规律可判断A项正确。
四、守恒法是利用物质在变化过程中某一特定的量固定不变(如质量守恒、电子得失守恒、电荷守恒等),进行化学计算或推断的解题方法。该法主要适合于化学计算、离子浓度大小比较、氧化还原反应分析等题的解答。
【例4】有一钠块放置于潮湿的空气中,表面已氧化变质,且仍为白色块状固体,称其质量为25 g。将其全部投入足量水中发生反应,得到溶液1000 mL,并收集到气体2.24 L(标准状况下的纯净物);再取此溶液100 mL,用1 mol·L–1的盐酸滴定至中性,用去70 mL,并将滴定过程中产生的气体通入到足量的澄清石灰水中,得到干燥的沉淀1 g,则金属钠的氧化率为()
A. 71.4% B. 81.6% C. 18.4% D. 28.6%
分析:根据题意可知,2.24 L气体是钠与水反应产生的H2,可得:未被氧化的钠的物质的量n(Na)1=0.2 mol;又根据“用盐酸滴定至中性”及电荷守恒知识可知:c(Na+)=c(Cl–),则1000 mL溶液钠的物质的量n(Na)2=1 mol·L–1×0.07 L×10=0.7 mol,那么,被氧化的钠的物质的量n(Na)3=0.7 mol-0.2 mol=0.5 mol,故金属钠的氧化率为0.5/0.7×100%=71.4%。
答案:A
评注本题并不需要完全弄清楚钠的氧化变质产物是什么,且25 g、1 g为多余数据。因此,解答计算型问题时,不必强求所有的数据均要用到。
五、构造法利用“替代”、“假设”、“隔离”等思维方式,将直接解答难以获得思路的问题构造为另一个“等价”、“相当”的较易解决的模型,使问题得以解决。此法适合于解答化学平衡、有机物结构分析等试题。
【例5】在化合物X2Y和YZ2中,Y的质量百分比分别约为40%和50%,则在化合物X2YZ3中Y的质量百分比约为( )
A. 20%B. 25%C. 30%D.35%
分析:根据题设数据特点,假设在X2Y中Y的相对原子质量为40,则X的相对原子质量为30;在YZ2中,Y的相对原子质量若为40,则Z的相对原子质量就为20。这样,在化合物X2YZ3中,Y的质量百分比约为:40/(30×2+40+20×3)×100%=25%,故正确答案为B。
评注利用特殊数据解题是化学中常用的一种方法,那构造特殊数据则需要技巧,也是解题的关键,可以是组成中的特定量也可以是图像中对应特殊点的量等,根据实际需要进行假设。
六、图示法对于复杂变化过程或模糊性较强的问题,可采取将其转化为图像、图示、数轴、过程示意图、数学模型等形式,使问题得到简化,进而迅速解题。此法适合于溶液组分分析、元素推断、元素化合价升降分析、发散性问题计算、盖斯定律应用等。
【例6】已知胆矾溶于水时溶液温度降低。胆矾分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)■ CuSO4(s)+5H2O(l);△H=+Q1 kJ·mol–1。室温下,若将1 mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2 kJ,则Q1与Q2的关系为()
A. Q1>Q2B. Q1=Q2C. Q1<Q2D. 无法比较
分析:本题考查盖斯定律的应用。根据题意,胆矾溶于水时溶液温度降低,则△H=+Q kJ·mol–1,Q>0;1 mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热,△H=–Q2 kJ·mol–1,Q2>0;可设计右图所示的循环路线,则Q=Q1-Q2>0,得:Q1>Q2。
答案:A
评注设计此类问题的图示时,一是路线要符合循环、封闭原则,二是热量变化的“+、–”号要正确,三是按盖斯定律内容要求书写各量的关系式(如等式)。
七、规律法中学化学中的规律性内容很多,有些选择题就是规律知识的具体化,遇到这些问题时,可以直接运用所掌握的规律解答问题。此法适合解答元素化合物性质和反应规律、酸碱稀释、有机物结构和性质规律等问题。
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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2(假设溶液体积不变),随后取此溶液10 mL,将其稀释至100 mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的盐酸,产生CO2气体的体积(标准状况下)与所加入的盐酸的体积关系如图。下列分析错误的是()
A. OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–
B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,其物质的量浓度之比为1︰1
C. 产生CO2的体积(标准状况下)为0.056 L
D. 原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L–1
分析:观察图像,A点前后耗盐酸的体积比为1∶2,根据碳酸盐与盐酸反应规律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,且其物质的量浓度之比为1︰1,那么,OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所发生反应的离子方程式为H++HCO3–=H2O+CO2↑,产生CO2的体积为0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B点对应的溶液中的溶质只有NaCl,则c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。
答案:D
评注NaOH与CO2反应的产物可能有多种情况,每类产物与盐酸反应时,消耗盐酸的量都有特定的比值,由具体比值则可反推对应产物的组成。
八、推断法根据题目给出的框图或流程图、条件及现象等,寻找有关知识的内在联系,然后进行综合分析和推理判断,从而得出正确结论的方法。该法主要适合于概念型、元素化合物推断、离子型推断等选择题。
【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–离子中的两种组成,可以发生如图转化,下列说法正确的是()
A. 甲为AlCl3,乙为NaHCO3
B. 溶液丙中还可以大量共存的离子有:Fe2+、NO3–、SO42–
C. 在甲中滴加丁开始反应的离子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O
D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中
分析:根据题给离子情况可知,四种物质中有两种含相同的阴离子;再结合框图,甲与乙、甲与丙反应均可产生NaCl溶液及无色气体B,则B为CO2,又几种离子中只有H+与HCO3–、Al3+与HCO3–反应可产生CO2,故甲中含HCO3–且甲为NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根据离子共存原则可知,H+、Al3+都只能与Cl–共存,故丙为HCl、乙为AlCl3;剩余两离子组合为丁,即Ba(OH)2。然后可推断出A为Al(OH)3、C为BaCO3、D为NaOH或Na2CO3(甲与丁反应分过量和不过量两种情况)。B项,酸性条件下,Fe2+与NO3–不能共存;C项,开始反应时Ba(OH)2是少量的,其离子方程式应为2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D项,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。
答案:D
评注遇到推断问题时,要善于抓关键信息进行突破,如本题中的“无色气体B”,否则,解题时就会陷入瓶颈;另外还要注意审题,如C项就是易错点。
九、方程组法在混合物计算中,因涉及到多个反应或有多个变量,解题时可设置多个未知数,然后根据题设条件列多个方程构成方程组,进而求解得出答案。要注意的是,有的试题中的未知数可以设而不求,一是转换为具有另外化学意义的量,二是化简约掉。
【例9】镁铝合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4.48 L(标准状况下)NO气体,在反应后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为()
A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g
分析:设镁、铝的物质的量分别为x、y,则24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其质量为0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。
答案:A
本题也可以用估算法。镁、铝的相对原子质量分别为24、27,二者总质量6.3 g的小数位是3,可看作X7+Y6=Z3的个位数,“X7”与“27”相联系,可假设铝为2.7 g,则镁为3.6 g(即“Y6=3.6”,与“24”相联系,相差0.15倍),这样就将6.3 g迅速分解为镁和铝的质量,再根据题设即可快速求解。
评注化学计算中有很多规律技巧,但要总结积累。如很多试题的已知数据与未知数据间存在着0.1、0.2或0.5等特定的、又可观察发现的倍数关系,解题时,要充分利用这一特点。
十、替代法在有机物同分异构体分析中,有些物质具有结构对称性或组成相似性或基团特殊性等特点,解答这些问题时,可抓住其特征,运用对称法、变形法、整体与部分等价法进行思考,从而得出结论。
【例10】分子式为C3H2Cl6的同分异构体共有(不考虑立体异构)()
A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种
分析:有的同学在解答此题时,将C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,则陷入书写的困境。其实,C3H2Cl6与C3Cl2H6的同分异构体数是相同的,因为C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氢代物;C3Cl2H6还可看做C3H8的二氯代物,这样就使问题简化了。C3H8的二氯代物有4种,则C3H2Cl6的同分异构体也有4种。
答案:B
评注若有机物分子中氢原子数和卤原子(或其它特定的原子或基团)数之和为定值,则CHmXn与CHnXm的同分异构体数相等。解题时,用替代法可将复杂问题简单化。
十一、公式法化学选择题中常常有一些公式的运用问题,如涉及物质的量浓度、质量分数、化学反应速率、pH、化学平衡常数的计算等,对于这类计算,一要注意公式的适用范围,二要注意公式中各量的意义,三要注意各量的单位及书写形式,不能出错。
【例11】在一个容积固定为2 L的密闭容器内充入0.18 mol的碘化氢气体,480℃时发生反应:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),体系中n(HI)随时间变化的情况如下表:
则480℃时,反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数为()
A. 7B. 14C. 21D. 49
分析:480℃时,反应2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化学平衡常数K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。
答案:A
评注本题易错选D项,错因是只注意了两个反应式的书写方向相反,未注意两个反应式的化学计量数存在倍数差异,若先书写出各自反应的化学平衡常数表达式,再找出二者的关系,则可减少失误。
十二、平均值法此法一般用于确定混合物的组成或成分。当量的最小值M1与最大值M2之间,存在关系式M1<M<M2,且已知其中两个量时,则可以确定另一个量,然后推出对应的物质。常用的平均值有平均相对分子质量、平均摩尔电子质量等。
【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的几种,向该溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与NaOH的物质的量的关系如图所示,则该溶液中一定含有的离子是( )
A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦
分析:根据图像可知,加1 mol NaOH溶液阶段反映的是H+与OH–的反应,即原溶液中含H+,则无CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未减少,则原溶液中无Al3+;与金属阳离子反应生成沉淀的OH–为3 mol,若只有Mg2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+时,产生沉淀的质量为1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×98 g/mol=147 g;而实际产生沉淀的质量为100 g,根据平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一种。
答案:A
评注本题还有很多变化,如无“④Cu2+”时,答案为B项;如将图像中的100改为107时,答案为C项,等等。正确解题的关键是对平均值原理的理解。
除上述一些方法外,还有如讨论法、比较法、差量法、本质法、极限法、关系式法、穷举法(判断同分异构体数目)等,也是化学选择题解答中常用的方法。总之,具体实践中要能灵活机动,有的试题可以用多种方法解答,不能墨守成规。
(作者单位:湖北枝江一中)
责任编校李平安
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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2(假设溶液体积不变),随后取此溶液10 mL,将其稀释至100 mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的盐酸,产生CO2气体的体积(标准状况下)与所加入的盐酸的体积关系如图。下列分析错误的是()
A. OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–
B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,其物质的量浓度之比为1︰1
C. 产生CO2的体积(标准状况下)为0.056 L
D. 原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L–1
分析:观察图像,A点前后耗盐酸的体积比为1∶2,根据碳酸盐与盐酸反应规律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,且其物质的量浓度之比为1︰1,那么,OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所发生反应的离子方程式为H++HCO3–=H2O+CO2↑,产生CO2的体积为0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B点对应的溶液中的溶质只有NaCl,则c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。
答案:D
评注NaOH与CO2反应的产物可能有多种情况,每类产物与盐酸反应时,消耗盐酸的量都有特定的比值,由具体比值则可反推对应产物的组成。
八、推断法根据题目给出的框图或流程图、条件及现象等,寻找有关知识的内在联系,然后进行综合分析和推理判断,从而得出正确结论的方法。该法主要适合于概念型、元素化合物推断、离子型推断等选择题。
【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–离子中的两种组成,可以发生如图转化,下列说法正确的是()
A. 甲为AlCl3,乙为NaHCO3
B. 溶液丙中还可以大量共存的离子有:Fe2+、NO3–、SO42–
C. 在甲中滴加丁开始反应的离子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O
D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中
分析:根据题给离子情况可知,四种物质中有两种含相同的阴离子;再结合框图,甲与乙、甲与丙反应均可产生NaCl溶液及无色气体B,则B为CO2,又几种离子中只有H+与HCO3–、Al3+与HCO3–反应可产生CO2,故甲中含HCO3–且甲为NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根据离子共存原则可知,H+、Al3+都只能与Cl–共存,故丙为HCl、乙为AlCl3;剩余两离子组合为丁,即Ba(OH)2。然后可推断出A为Al(OH)3、C为BaCO3、D为NaOH或Na2CO3(甲与丁反应分过量和不过量两种情况)。B项,酸性条件下,Fe2+与NO3–不能共存;C项,开始反应时Ba(OH)2是少量的,其离子方程式应为2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D项,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。
答案:D
评注遇到推断问题时,要善于抓关键信息进行突破,如本题中的“无色气体B”,否则,解题时就会陷入瓶颈;另外还要注意审题,如C项就是易错点。
九、方程组法在混合物计算中,因涉及到多个反应或有多个变量,解题时可设置多个未知数,然后根据题设条件列多个方程构成方程组,进而求解得出答案。要注意的是,有的试题中的未知数可以设而不求,一是转换为具有另外化学意义的量,二是化简约掉。
【例9】镁铝合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4.48 L(标准状况下)NO气体,在反应后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为()
A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g
分析:设镁、铝的物质的量分别为x、y,则24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其质量为0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。
答案:A
本题也可以用估算法。镁、铝的相对原子质量分别为24、27,二者总质量6.3 g的小数位是3,可看作X7+Y6=Z3的个位数,“X7”与“27”相联系,可假设铝为2.7 g,则镁为3.6 g(即“Y6=3.6”,与“24”相联系,相差0.15倍),这样就将6.3 g迅速分解为镁和铝的质量,再根据题设即可快速求解。
评注化学计算中有很多规律技巧,但要总结积累。如很多试题的已知数据与未知数据间存在着0.1、0.2或0.5等特定的、又可观察发现的倍数关系,解题时,要充分利用这一特点。
十、替代法在有机物同分异构体分析中,有些物质具有结构对称性或组成相似性或基团特殊性等特点,解答这些问题时,可抓住其特征,运用对称法、变形法、整体与部分等价法进行思考,从而得出结论。
【例10】分子式为C3H2Cl6的同分异构体共有(不考虑立体异构)()
A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种
分析:有的同学在解答此题时,将C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,则陷入书写的困境。其实,C3H2Cl6与C3Cl2H6的同分异构体数是相同的,因为C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氢代物;C3Cl2H6还可看做C3H8的二氯代物,这样就使问题简化了。C3H8的二氯代物有4种,则C3H2Cl6的同分异构体也有4种。
答案:B
评注若有机物分子中氢原子数和卤原子(或其它特定的原子或基团)数之和为定值,则CHmXn与CHnXm的同分异构体数相等。解题时,用替代法可将复杂问题简单化。
十一、公式法化学选择题中常常有一些公式的运用问题,如涉及物质的量浓度、质量分数、化学反应速率、pH、化学平衡常数的计算等,对于这类计算,一要注意公式的适用范围,二要注意公式中各量的意义,三要注意各量的单位及书写形式,不能出错。
【例11】在一个容积固定为2 L的密闭容器内充入0.18 mol的碘化氢气体,480℃时发生反应:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),体系中n(HI)随时间变化的情况如下表:
则480℃时,反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数为()
A. 7B. 14C. 21D. 49
分析:480℃时,反应2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化学平衡常数K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。
答案:A
评注本题易错选D项,错因是只注意了两个反应式的书写方向相反,未注意两个反应式的化学计量数存在倍数差异,若先书写出各自反应的化学平衡常数表达式,再找出二者的关系,则可减少失误。
十二、平均值法此法一般用于确定混合物的组成或成分。当量的最小值M1与最大值M2之间,存在关系式M1<M<M2,且已知其中两个量时,则可以确定另一个量,然后推出对应的物质。常用的平均值有平均相对分子质量、平均摩尔电子质量等。
【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的几种,向该溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与NaOH的物质的量的关系如图所示,则该溶液中一定含有的离子是( )
A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦
分析:根据图像可知,加1 mol NaOH溶液阶段反映的是H+与OH–的反应,即原溶液中含H+,则无CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未减少,则原溶液中无Al3+;与金属阳离子反应生成沉淀的OH–为3 mol,若只有Mg2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+时,产生沉淀的质量为1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×98 g/mol=147 g;而实际产生沉淀的质量为100 g,根据平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一种。
答案:A
评注本题还有很多变化,如无“④Cu2+”时,答案为B项;如将图像中的100改为107时,答案为C项,等等。正确解题的关键是对平均值原理的理解。
除上述一些方法外,还有如讨论法、比较法、差量法、本质法、极限法、关系式法、穷举法(判断同分异构体数目)等,也是化学选择题解答中常用的方法。总之,具体实践中要能灵活机动,有的试题可以用多种方法解答,不能墨守成规。
(作者单位:湖北枝江一中)
责任编校李平安
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【例7】向50 mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2(假设溶液体积不变),随后取此溶液10 mL,将其稀释至100 mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L–1的盐酸,产生CO2气体的体积(标准状况下)与所加入的盐酸的体积关系如图。下列分析错误的是()
A. OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–
B. NaOH在吸收CO2后,所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,其物质的量浓度之比为1︰1
C. 产生CO2的体积(标准状况下)为0.056 L
D. 原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L–1
分析:观察图像,A点前后耗盐酸的体积比为1∶2,根据碳酸盐与盐酸反应规律可知NaOH在吸收CO2后所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,且其物质的量浓度之比为1︰1,那么,OA段所发生反应的离子方程式为:H++OH–=H2O、H++CO32–=HCO3–,AB段所发生反应的离子方程式为H++HCO3–=H2O+CO2↑,产生CO2的体积为0.1 mol·L–1×0.025 L×22.4 L·mol–1=0.056 L。B点对应的溶液中的溶质只有NaCl,则c(Na+)=c(Cl–),可知n(NaOH)=n(HCl),那么c(NaOH)= 0.1 mol·L–1×0.075 L×5/0.05 L=0.75 mol·L–1。
答案:D
评注NaOH与CO2反应的产物可能有多种情况,每类产物与盐酸反应时,消耗盐酸的量都有特定的比值,由具体比值则可反推对应产物的组成。
八、推断法根据题目给出的框图或流程图、条件及现象等,寻找有关知识的内在联系,然后进行综合分析和推理判断,从而得出正确结论的方法。该法主要适合于概念型、元素化合物推断、离子型推断等选择题。
【例8】甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH–、Cl–、HCO3–离子中的两种组成,可以发生如图转化,下列说法正确的是()
A. 甲为AlCl3,乙为NaHCO3
B. 溶液丙中还可以大量共存的离子有:Fe2+、NO3–、SO42–
C. 在甲中滴加丁开始反应的离子方程式:HCO3–+Ba2++OH–=BaCO3↓+H2O
D. 白色沉淀A可能溶解在溶液D中
分析:根据题给离子情况可知,四种物质中有两种含相同的阴离子;再结合框图,甲与乙、甲与丙反应均可产生NaCl溶液及无色气体B,则B为CO2,又几种离子中只有H+与HCO3–、Al3+与HCO3–反应可产生CO2,故甲中含HCO3–且甲为NaHCO3、乙中含Al3+、丙中含H+。根据离子共存原则可知,H+、Al3+都只能与Cl–共存,故丙为HCl、乙为AlCl3;剩余两离子组合为丁,即Ba(OH)2。然后可推断出A为Al(OH)3、C为BaCO3、D为NaOH或Na2CO3(甲与丁反应分过量和不过量两种情况)。B项,酸性条件下,Fe2+与NO3–不能共存;C项,开始反应时Ba(OH)2是少量的,其离子方程式应为2HCO3–+Ba2++2OH–=BaCO3↓+H2O+CO32–;D项,Al(OH)3可以溶解在NaOH溶液中,但不能溶于Na2CO3溶液中。
答案:D
评注遇到推断问题时,要善于抓关键信息进行突破,如本题中的“无色气体B”,否则,解题时就会陷入瓶颈;另外还要注意审题,如C项就是易错点。
九、方程组法在混合物计算中,因涉及到多个反应或有多个变量,解题时可设置多个未知数,然后根据题设条件列多个方程构成方程组,进而求解得出答案。要注意的是,有的试题中的未知数可以设而不求,一是转换为具有另外化学意义的量,二是化简约掉。
【例9】镁铝合金6.3 g完全溶于稀硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4.48 L(标准状况下)NO气体,在反应后的溶液中,加入足量1 mol·L–1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为()
A. 8.7 gB. 7.8 gC. 16.5 gD. 4.0 g
分析:设镁、铝的物质的量分别为x、y,则24x+27y=6.3、2x+3y=0.2×3,解得:x=0.15 mol、y=0.1 mol。加入足量NaOH溶液后,生成的沉淀只有Mg(OH)2,其质量为0.15 mol×58 g/mol=8.7 g。
答案:A
本题也可以用估算法。镁、铝的相对原子质量分别为24、27,二者总质量6.3 g的小数位是3,可看作X7+Y6=Z3的个位数,“X7”与“27”相联系,可假设铝为2.7 g,则镁为3.6 g(即“Y6=3.6”,与“24”相联系,相差0.15倍),这样就将6.3 g迅速分解为镁和铝的质量,再根据题设即可快速求解。
评注化学计算中有很多规律技巧,但要总结积累。如很多试题的已知数据与未知数据间存在着0.1、0.2或0.5等特定的、又可观察发现的倍数关系,解题时,要充分利用这一特点。
十、替代法在有机物同分异构体分析中,有些物质具有结构对称性或组成相似性或基团特殊性等特点,解答这些问题时,可抓住其特征,运用对称法、变形法、整体与部分等价法进行思考,从而得出结论。
【例10】分子式为C3H2Cl6的同分异构体共有(不考虑立体异构)()
A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种
分析:有的同学在解答此题时,将C3H2Cl6看做C3H8的六氯代物,则陷入书写的困境。其实,C3H2Cl6与C3Cl2H6的同分异构体数是相同的,因为C3Cl2H6可看做C3Cl8的六氢代物;C3Cl2H6还可看做C3H8的二氯代物,这样就使问题简化了。C3H8的二氯代物有4种,则C3H2Cl6的同分异构体也有4种。
答案:B
评注若有机物分子中氢原子数和卤原子(或其它特定的原子或基团)数之和为定值,则CHmXn与CHnXm的同分异构体数相等。解题时,用替代法可将复杂问题简单化。
十一、公式法化学选择题中常常有一些公式的运用问题,如涉及物质的量浓度、质量分数、化学反应速率、pH、化学平衡常数的计算等,对于这类计算,一要注意公式的适用范围,二要注意公式中各量的意义,三要注意各量的单位及书写形式,不能出错。
【例11】在一个容积固定为2 L的密闭容器内充入0.18 mol的碘化氢气体,480℃时发生反应:2HI(g)?葑H2(g)+I2(g),体系中n(HI)随时间变化的情况如下表:
则480℃时,反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数为()
A. 7B. 14C. 21D. 49
分析:480℃时,反应2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)的化学平衡常数K1=c(H2)·c(I2)/c2(HI)=0.01×0.01/0.072=1/49;反应1/2 H2(g)+1/2 I2(g)?葑HI(g)的化学平衡常数K2=c(HI)/c1/2(H2)·c1/2(I2)= 1/K11/2=7。
答案:A
评注本题易错选D项,错因是只注意了两个反应式的书写方向相反,未注意两个反应式的化学计量数存在倍数差异,若先书写出各自反应的化学平衡常数表达式,再找出二者的关系,则可减少失误。
十二、平均值法此法一般用于确定混合物的组成或成分。当量的最小值M1与最大值M2之间,存在关系式M1<M<M2,且已知其中两个量时,则可以确定另一个量,然后推出对应的物质。常用的平均值有平均相对分子质量、平均摩尔电子质量等。
【例12】某澄清透明溶液中只可能含有:①Al3+;②Mg2+;③Fe3+;④Cu2+;⑤H+;⑥CO32–;⑦NO3–中的几种,向该溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与NaOH的物质的量的关系如图所示,则该溶液中一定含有的离子是( )
A. ②⑤⑦B. ②③⑤⑦C. ③⑤⑦D. ④⑤⑦
分析:根据图像可知,加1 mol NaOH溶液阶段反映的是H+与OH–的反应,即原溶液中含H+,则无CO32–、必有NO3–;加4 mol NaOH溶液以后沉淀未减少,则原溶液中无Al3+;与金属阳离子反应生成沉淀的OH–为3 mol,若只有Mg2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×58 g/mol=87 g;若只有Fe3+时,产生沉淀的质量为1 mol×107 g/mol=107 g;若只有Cu2+时,产生沉淀的质量为3/2 mol×98 g/mol=147 g;而实际产生沉淀的质量为100 g,根据平均值原理可知:原溶液中必有Mg2+,Fe3+和Cu2+至少有一种。
答案:A
评注本题还有很多变化,如无“④Cu2+”时,答案为B项;如将图像中的100改为107时,答案为C项,等等。正确解题的关键是对平均值原理的理解。
除上述一些方法外,还有如讨论法、比较法、差量法、本质法、极限法、关系式法、穷举法(判断同分异构体数目)等,也是化学选择题解答中常用的方法。总之,具体实践中要能灵活机动,有的试题可以用多种方法解答,不能墨守成规。
(作者单位:湖北枝江一中)
责任编校李平安
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